JPH09101129A

JPH09101129A - 路面計測装置

Info

Publication number: JPH09101129A
Application number: JP25843995A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Suginouchi; 剛彦杉ノ内; Yukifumi Tsuda; 幸文津田; Kazutoshi Iketani; 和俊池谷; Ryuji Horie; 竜司堀江
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-10-05
Filing date: 1995-10-05
Publication date: 1997-04-15
Anticipated expiration: 2015-10-05
Also published as: JP3327068B2

Abstract

(57)【要約】【課題】非接触で道路のわだちなどの路面性状を計測
する装置に関するもので、より正確な路面計測の実現と
目視検査の省力化を目的とする。【解決手段】路面上にスリット光を照射するスリット
光照射手段１０２と、路面からの反射散乱光を撮像する
ＴＶカメラ１０１と、Ａ／Ｄ変換手段１０６と、スリッ
ト光像の画素信号の最大値位置を検出するスリット抽出
手段１０９と、最大値位置を中心として隣接する複数画
素の画素信号を用いてスリット中心位置を計算する高精
度中心算出手段１１１と、スリット中心位置からわだち
算出の基準となる基準線を設定する基準線設定手段１１
２と、路面のわだちを計算するわだち算出手段１１３
と、デ−タ記録手段１１４により路面計測を自動的に行
うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非接触で道路のわ
だちなどの路面性状を計測する装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、路面の点検は点検員の目視による
巡視にて行われており、各点検員において路面の損傷具
合いの判定基準を統一することは難しく、経験を積み重
ねるなどの努力がなされている。わだち掘れ計測におい
ても、近年自動計測の要望が強くなってきており、路面
計測車が開発されつつある。路面計測車の一例として特
開平０４−２９１１０５号公報には、スリット光を路面
に照射して、その反射光をカメラで撮像してその反射光
の輝度分布を用いて重心計算して、その重心位置の歪量
から路面の凹凸量を算出する方法が示されている。この
手法自体は、一般的な光切断法を用いた三次元計測手法
であり、この公報では路面からの反射光の強さから路面
上にペイント等の輝度の異なる部位が存在することを判
定して測定開始などの基準位置を設定する方法について
述べられている。即ち、図３０はこの従来例のブロック
構成図であり、測定面ｂ３００１に照射手段Ａ３００３
からビーム光線ａ３００２を照射し、撮影手段Ｂ３００
４で撮像し、輝度分布演算手段Ｃ３００５でＡ／Ｄ変換
して重心演算手段Ｄ３００６で輝度分布の重心位置を計
算し、有意性判定手段Ｅ３００７で反射光の輝度レベル
を判定して、輝度レベルが規定値より低ければ凹凸演算
手段Ｆ３００８で凹凸量を計算し、規定値より高ければ
有意信号処理手段Ｇ３００９で路面上にペイント等の輝
度の高い部位が存在することを判定して測定開始などの
基準位置を設定している。

【０００３】また路面計測車の他の一例として特公平０
３−５５７６４号公報には、レーザスリット光を路面に
照射して、その反射光をテレビカメラで撮像してその反
射光の基準線に対するズレ量から路面の凹凸量を算出す
る方法が示されている。この手法も、一般的な光切断法
を用いた三次元計測手法であり、この公報ではレーザ反
射光の基準線に対するズレ量を道路幅方向の複数の位置
においてそれぞれ算出することと路面の凹凸量の表示方
法について述べられている。図３１はこの従来例の投光
系及び受光検出系の概略図であり、路面３１０１にレー
ザ送出器３１０２からの光をシリンダレンズ３１０３を
通して帯状に照射し、その反射光をテレビカメラ４台３
１０４、３１０５、３１０６、３１０７で撮像し、反射
光のずれ量をそれぞれ算出している。更に図３２に示す
ように、算出した反射光のずれ量を示す曲線３２０１に
おいて、路面の両側路肩Ｐ1 ３２０２とＰ1 ’３２０３
の位置を基準の高さとし、これらの点を結ぶ線分Ｈ３２
０４を基準線として基準線Ｈ３２０４からの曲線３２０
１のずれ量ｈ３２０５により路面の凹凸量を算出してい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
ような従来例には以下に示す課題がある。まず図３０に
示した特開平０４−２９１１０５号公報の例では、Ａ／
Ｄ変換された輝度信号の極大点を中心にｎ画素の範囲で
重心計算しているが、路面表面がすべり止め加工されて
ざらざらの状態であったり、塗装が施されている場合な
どはスリット光の輝度以外にも極大点がいくつも存在す
る場合が多々あり、間違った極大点を見つけてしまうこ
とがある。

【０００５】また、撮像される輝度レベルが路面の状態
・塗装などによって絶えず変化し、スリット光のピーク
レベルも影響を受け、変化する。この絶えず変動する輝
度レベルをそのまま用いて重心計算すると、レベルによ
って重心計算の精度が左右されてしまい、ノイズの影響
度合いも大きく変化してしまうという課題がある。

【０００６】さらに、路面のわだちを計測するために
は、路面の横断面全体を計測して基準からの変位量を計
測する必要があるため、一度に路面全体にスリット光を
照射し撮像することが望ましいが、スリット光の拡大や
撮像光学系の限界から、広い範囲を対象にすると周辺部
での画像歪みが生じてしまい誤差の要因となってしま
う。

【０００７】次に図３２に示した特公平０３−５５７６
４号公報の例では、上述の一度に路面全体にスリット光
を照射し撮像することの課題に対して、撮像部を複数台
設けて、分割してスリット光を撮像する工夫をしてい
る。しかしながら、スリット光の照射は路面全体に一度
に行っているためスリットをかなり広く拡大する必要が
あり、スリット光源を非常に出力の大きいものにする必
要がある。このため周辺光学系の耐久性や取扱い時の安
全性の課題が生じると共に、撮像部を複数台設けること
により、個々の撮像部の設置調整の手間や計測中の振動
などによる各撮像画面の相対位置のずれが実際上生じて
しまい正確な基準線の設定が難しいという課題もある。

【０００８】また基準線の設定に関しては、路面の両側
の路肩の位置を基準の高さとし、これらの２点を結ぶ線
分を基準線としているが、測定車の走行または停車位置
を進行方向に対して正確に各測定時で位置合わせするこ
とは実際上難しく、基準とすべき路肩の位置が画面上で
左右・上下に動いてしまうため、正確な基準線を常に保
つことは非常に難しく正確な計測ができない。

【０００９】本発明は上記従来技術の課題を解決するも
ので、より正確な路面計測の実現と目視検査の省力化を
可能とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、第１に、路面上にスリット光を照射するス
リット光照射手段と、路面からの反射散乱光を撮像する
撮像手段と、Ａ／Ｄ変換手段と、スリット光像の画素信
号の最大値位置を検出するスリット抽出手段と、最大値
位置を中心として隣接する複数画素の画素信号を用いて
スリット中心位置を計算する高精度中心算出手段と、ス
リット中心位置からわだち算出の基準となる基準線を設
定する基準線設定手段と、路面のわだちを計算するわだ
ち算出手段と、データ記録手段を具備するものである。

【００１１】第２に、路面上に複数のスリット光を、ス
リットの長手方向では部分的にそれぞれ重複させつつ前
記長手方向に実質的に垂直な方向では重複させないで照
射するスリット光照射手段と、それぞれの反射散乱光を
部分的に重複して撮像する複数の撮像手段と、Ａ／Ｄ変
換手段と、スリット抽出手段と、高精度中心算出手段
と、前記複数の撮像手段から部分的に重複する撮像視野
内に撮像された複数のスリット光像の位置関係から前記
撮像手段の撮像視野のずれ量を算出し、それぞれの画素
信号をずれ補正する撮像視野補正手段と、前記ずれ補正
されたスリット光像の中心位置を合成し、１つのスリッ
ト光像を生成するスリット合成手段と、基準線設定手段
と、わだち算出手段と、データ記録手段を具備するもの
である。

【００１２】第３に、撮像視野補正手段が、重複する画
像領域を切り出す重複領域切り出し手段と、複数の特徴
点を抽出する特徴点候補抽出手段と、特徴点候補間の関
連を用いて重複するスリット光像の特徴点の対応付けを
行い正式な特徴点を決定する特徴点決定手段と、決定さ
れた特徴点の座標を用いて移動および回転パラメータを
算出する移動回転量算出手段と、算出された移動および
回転パラメータを用いてそれぞれのスリット光像を移動
回転する座標演算手段を具備するものである。

【００１３】第４に、路面上に複数のスリット光を、ス
リットの長手方向では部分的にそれぞれ重複させつつ前
記長手方向に実質的に垂直な方向では重複させないで照
射するスリット光照射手段と、前記複数のスリット光の
反射散乱光を部分的に重複して撮像する複数の撮像手段
と、複数の撮像手段の部分的に重複する撮像視野内の異
なる位置に複数の高輝度マークを撮像させる高輝度マー
ク設定手段と、Ａ／Ｄ変換手段と、スリット抽出手段
と、高精度中心算出手段と、複数の撮像手段の部分的に
重複する撮像視野内の異なる位置に撮像された複数の高
輝度マークの位置を抽出し、それぞれの高輝度マークの
位置関係から撮像手段の撮像視野のずれ量を算出し、そ
れぞれの画素信号をずれ補正する撮像視野補正手段と、
複数のスリット光像の中心位置を合成するスリット合成
手段と、基準線設定手段と、わだち算出手段と、データ
記録手段を具備するものである。

【００１４】第５に、高輝度マーク設定手段が、路面上
に複数の光スポットを照射する光スポット照射手段を具
備するものである。

【００１５】第６に、スリット抽出手段が、ある画素位
置ｘにおける画素信号値Ｌ１が、その画素位置ｘから＋
ｋ画素離れた画素信号値Ｌ２と−ｋ画素離れた画素信号
値Ｌ３より大きく、かつＬ２とＬ３の差の絶対値が設定
値Ｔ１より小さく、かつＬ１からＬ２とＬ３の平均値を
差し引いた値Ｌ４が設定値Ｔ２より大きくかつ最大とな
る場合、画素位置ｘをスリット光像の画素信号の最大値
位置として出力する手段を具備するものである。

【００１６】第７に、スリット抽出手段が、スリット光
像の長手方向に比率２対１以上の細長い予め設定された
領域内の画素信号の平均値を計算するノイズ除去手段
と、ノイズ除去手段からの画素信号を用いて、ある画素
位置ｘにおける画素信号値Ｌ１が、その画素位置ｘから
＋ｋ画素離れた画素信号値Ｌ２と−ｋ画素離れた画素信
号値Ｌ３より大きく、かつＬ２とＬ３の差の絶対値が設
定値Ｔ１より小さく、かつＬ１からＬ２とＬ３の平均値
を差し引いた値Ｌ４が設定値Ｔ２より大きくかつ最大と
なる場合、画素位置ｘをスリット光像の画素信号の最大
値位置として出力する手段を具備するものである。

【００１７】第８に、スリット抽出手段が、スリット光
像の長手方向に比率２対１以上の細長い予め設定された
領域内の画素信号の最小値を計算するノイズ除去手段
と、ノイズ除去手段からの画素信号を用いて、ある画素
位置ｘにおける画素信号値Ｌ１が、その画素位置ｘから
＋ｋ画素離れた画素信号値Ｌ２と−ｋ画素離れた画素信
号値Ｌ３より大きく、かつＬ２とＬ３の差の絶対値が設
定値Ｔ１より小さく、かつＬ１からＬ２とＬ３の平均値
を差し引いた値Ｌ４が設定値Ｔ２より大きくかつ最大と
なる場合、画素位置ｘをスリット光像の画素信号の最大
値位置として出力する手段を具備するものである。

【００１８】第９に、高精度中心算出手段が、スリット
光像の画素信号の最大値位置に隣接する±ｍ画素の画素
信号から、所定の値を差し引いた値を補正画素信号と
し、補正画素信号のうち正符号の値を用いて重心計算し
てスリット中心位置を計算する手段を具備するものであ
る。

【００１９】第１０に、高精度中心算出手段が、最大値
位置に隣接する±ｍ画素の画素信号から、最大値位置か
ら±（ｍ＋１）画素はなれた画素信号２個の平均値を差
し引いた値を補正画素信号とし、補正画素信号のうち正
符号の値を用いて重心計算する手段を具備するものであ
る。

【００２０】第１１に、高精度中心算出手段が、最大値
位置に隣接する−ｍ１個離れた画素から＋ｍ２個離れた
画素の計（ｍ１＋ｍ２＋１）個のそれぞれの画素信号か
ら、所定の値を差し引いた値を補正画素信号とし、前記
補正画素信号のうち正符号の値を用いて重心計算する手
段で、かつ最大値と前記最大値位置に隣接する＋１画素
はなれた画素信号との差が設定値よりも小さい場合前記
ｍ２の値をｍ２＋１として重心計算し、最大値と前記最
大値位置に隣接する−１画素はなれた画素信号との差が
設定値よりも小さい場合前記ｍ１の値をｍ１＋１として
重心計算する手段を具備するものである。

【００２１】第１２に、高精度中心算出手段が、補正画
素信号とその最大値位置を示す画素の位置情報を変数と
した重回帰モデルを用いてスリット光像の中心位置を計
算する手段を具備するものである。

【００２２】第１３に、基準線設定手段が、ハフ変換を
行った分布からスリット光像の直線度合を求めるスリッ
ト検定手段とわだち算出の基準となる基準線を設定する
基準線検出手段を具備するものである。

【００２３】第１４に、基準線検出手段が、スリット検
定手段で求めた（ρ１，θ１）と（ρ２，θ２）の値の
差が設定値より大きい場合、スリット中心位置に対して
フーリエ記述子の低域フーリエ係数を用いた平滑処理を
行い、平滑処理されたスリット中心位置の歪みの極大点
を直線で結んで基準線を設定する手段を具備するもので
ある。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明は上記構成によって、第１
に、路面上にスリット光を照射してその反射散乱光を撮
像しＡ／Ｄ変換してスリット光像を取得し、スリット光
像の画素信号の最大値位置を検出して、その最大値位置
に隣接する複数画素の画素信号を用いてスリット中心位
置を高精度に計算し、そのスリット中心位置からわだち
算出の基準となる基準線を設定するとともに、路面のわ
だちを計算・記録することにより路面計測を自動的に行
う。

【００２５】第２に、路面上に複数のスリット光をスリ
ットの長手方向では部分的にそれぞれ重複させつつ前記
長手方向におおむね垂直な方向では重複させないで照射
してそれぞれの反射散乱光を部分的に重複して撮像し、
Ａ／Ｄ変換してそれぞれのスリット光像を取得し、スリ
ット光像の画素信号の最大値位置を検出して、その最大
値位置に隣接する複数画素の画素信号を用いてスリット
中心位置を高精度に計算し、部分的に重複する撮像視野
内に撮像された複数のスリット光像の位置関係から撮像
視野のずれ量を算出し、それぞれの画素信号をずれ補正
し、ずれ補正された複数のスリット光像の中心位置を合
成し１つのスリット光像を生成した後、そのスリット中
心位置からわだち算出の基準となる基準線を設定すると
ともに、路面のわだちを計算・記録することにより路面
計測を自動的に行う。

【００２６】第３に、撮像視野補正手段で、複数のスリ
ット光像からスリット光像が重複する画像領域を切り出
し、そのスリット光像から複数の特徴点を抽出し、特徴
点候補間の関連を用いて重複するスリット光像の特徴点
の対応付けを行い、対応がとれた特徴点の座標を用いて
移動および回転パラメータを算出し、算出された移動お
よび回転パラメータを用いてそれぞれのスリット光像を
移動回転して１つのスリット光像を生成する。

【００２７】第４に、路面上に複数のスリット光をスリ
ットの長手方向では部分的にそれぞれ重複させつつ前記
長手方向におおむね垂直な方向では重複させないで照射
してそれぞれの反射散乱光を部分的に重複して撮像し、
かつ高輝度マーク設定手段で複数の撮像手段の部分的に
重複する撮像視野内の異なる位置に複数の高輝度マーク
を撮像させ、これらの画像をＡ／Ｄ変換してそれぞれの
スリット光像および高輝度マーク画像を取得し、スリッ
ト光像の画素信号の最大値位置を検出して、その最大値
位置に隣接する複数画素の画素信号を用いてスリット中
心位置を高精度に計算するとともに、撮像視野調整手段
で複数の高輝度マークの位置を抽出して、それぞれの高
輝度マークの位置関係から撮像手段の撮像視野のずれ量
を算出し、その補正量とそれぞれのスリット中心位置を
用いて複数のスリット光像の中心位置を合成し１つのス
リット光像を生成した後、そのスリット中心位置からわ
だち算出の基準となる基準線を設定するとともに、路面
のわだちを計算・記録することにより路面計測を自動的
に行う。

【００２８】第５に、光スポット照射手段で路面上に複
数の光スポットを照射し、高輝度マークを撮像させてい
る。

【００２９】第６に、スリット抽出手段で、画素位置ｘ
における画素信号値Ｌ１と、そこから±ｋ画素離れた画
素信号値Ｌ２とＬ３を用いて、スリット光像の画素信号
の最大値位置を抽出する。

【００３０】第７に、スリット抽出手段で、スリット光
像の長手方向に比率２対１以上の細長い予め設定された
領域内の画素信号の平均値を計算してノイズ除去を行
い、その後画素位置ｘにおける画素信号値Ｌ１と、そこ
から±ｋ画素離れた画素信号値Ｌ２とＬ３を用いて、ス
リット光像の画素信号の最大値位置を抽出する。

【００３１】第８に、スリット抽出手段で、スリット光
像の長手方向に比率２対１以上の細長い予め設定された
領域内の画素信号の最小値を計算してノイズ除去を行
い、その後画素位置ｘにおける画素信号値Ｌ１と、そこ
から±ｋ画素離れた画素信号値Ｌ２とＬ３を用いて、ス
リット光像の画素信号の最大値位置を抽出する。

【００３２】第９に、高精度中心算出手段で、スリット
光像の画素信号の最大値位置に隣接する±ｍ画素の画素
信号から所定の値を差し引いた値を補正画素信号とし、
補正画素信号のうち正符号の値を用いて重心計算してス
リット中心位置を高精度に計算する。

【００３３】第１０に、高精度中心算出手段で、最大値
位置に隣接する±ｍ画素の画素信号から、最大値位置か
ら±（ｍ＋１）画素はなれた画素信号２個の平均値を差
し引いた値を補正画素信号とし、補正画素信号のうち正
符号の値を用いて重心計算してスリット中心位置を高精
度に計算する。

【００３４】第１１に、高精度中心算出手段で、最大値
位置に隣接する−ｍ１個離れた画素から＋ｍ２個離れた
画素の計（ｍ１＋ｍ２＋１）個のそれぞれの画素信号か
ら、所定の値を差し引いた値を補正画素信号とし、前記
補正画素信号のうち正符号の値を用いて重心計算する際
に、最大値と前記最大値位置に隣接する±１画素はなれ
た画素信号との差によって重心計算に用いる画素数を再
設定して計算し、スリット中心位置を高精度に求める。

【００３５】第１２に、高精度中心算出手段で、補正画
素信号とその最大値位置を示す画素の位置情報を変数と
した重回帰モデルを用いてスリット光像の中心位置を高
精度に計算する。

【００３６】第１３に、基準線設定手段で、ハフ変換を
行った分布からスリット光像の直線度合を求め、直線度
合いが高い場合、ハフ変換で求めた直線をわだち算出の
基準となる基準線とする。

【００３７】第１４に、基準線検出手段で、ハフ変換を
行った分布からスリット光像の直線度合を求め、直線度
合いが低い場合、スリット中心位置に対してフーリエ記
述子の低域フーリエ係数を用いた平滑処理を行い、平滑
処理されたスリット中心位置の歪みの極大点を結んだ直
線を基準線とする。

【００３８】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明の第１の実施例について図面
を参照しながら説明する。

【００３９】図１は本発明の第１の実施例における路面
計測装置のブロック結線図である。図１において、１０
１はＴＶカメラ、１０２は路面にスリット光を照射する
スリット光照射手段、１０３はスリット光、１０４は路
面、１０５はＴＶカメラ１０１の出力である画像信号、
１０６はＡ／Ｄ変換手段、１０７はメモリＡ、１０８は
Ａ／Ｄ変換手段１０６の出力であるデジタル画素信号、
１０９はスリット光を抽出して水平走査線毎にスリット
光像の中心を含む画素位置を得るスリット抽出手段、１
１０はメモリＢ、１１１はスリット光像の位置をサブピ
クセル単位で求める高精度中心算出手段、１１２は基準
線を求める基準線設定手段、１１３は基準線を基にわだ
ちを求めるわだち算出手段、１１４はデータ記録手段、
１１５はＭＰＵバス、１１６は全体を制御する制御ＭＰ
Ｕである。

【００４０】以上のように構成された路面計測装置につ
いて、その動作を説明する。スリット光照射手段１０２
によりスリット光１０３を路面１０４に照射する。スリ
ット光１０３の照射により路面１０４上から反射してく
る散乱光を、ＴＶカメラ１０１で撮像する。この時、本
実施例ではスリット光がＴＶカメラの垂直走査方向と平
行になる（水平走査線がスリット光に直交する）ように
ＴＶカメラを配置した。すなわち、ＴＶカメラの出力を
モニタＴＶで表示した時、スリット光は画面のほぼ中央
部に垂直な輝線として映し出される。

【００４１】ＴＶカメラ１０１からの画像信号１０５
は、Ａ／Ｄ変換手段１０６によりデジタル画素信号１０
８に変換され、メモリＡ１０７にＴＶカメラのフレーム
走査またはフィールド走査毎に一時的に記憶される。次
にスリット抽出手段１０９によりスリット光を抽出し、
水平走査線毎にスリット光像の中心を含む画素位置を得
る。そして高精度中心算出手段１１１でスリット光像の
位置をサブピクセル単位で求め、基準線設定手段１１２
で求めた基準線をもとにわだち算出手段１１３において
わだち量を算出し、データをデータ記録手段１１４にお
いて記録する。

【００４２】次に各構成の動作を詳しく説明する。スリ
ット抽出手段１０９は、メモリＡ１０７に記憶されたス
リット光像から水平走査線毎にスリット光の中心位置を
画素単位で抽出する手段である。動作を、図２、図３、
図４を用いて説明する。ＴＶカメラで撮像した画像は、
スリット光像以外に路面からの反射光が入りノイズにな
る。路面はスベリ止め加工されていたり、雨上がりなど
に部分的に路面が湿っていたり、路面が汚れていたりす
ると太陽光による反射光が変化しノイズとなり、スリッ
ト光像との区別がつきにくくなる。

【００４３】そこでこのノイズによる影響を軽減するた
め、局所マスクを用いた平均化処理を行う。局所マスク
の形状は、平均化による影響がスリット光像に及ばない
ようにするため、図２に示したようなスリット光像の長
手方向に比率２対１以上の細長いもの採用した。実施例
では７画素×３画素を用いている。この結果、スリット
光像はよりはっきりと他のノイズ反射光との区別がつき
やすくなる。処理結果はメモリＢ１１０に記憶される。

【００４４】次にスリット光像を抽出するため画素信号
の輝度値の高い位置をスリット光の位置として水平走査
方向に探索する。しかし、スリット光像の他に輝度値が
高い白線や道路文字なども含まれている。そこで安定し
てスリット光像を抽出するために、水平走査方向の画素
信号値のプロフィールを探索する。

【００４５】具体的に図３に示したような画素信号分布
を処理する場合を図４を用いて説明する。図３の画素位
置ｘにおける画素信号Ｌ１がその画素信号位置から水平
走査方向に＋ｋ画素離れたｘ＋ｋの位置の画素信号値Ｌ
２と−ｋ画素離れたｘ−ｋの位置の画素信号値Ｌ３より
大きく（図４のステップ（ロ）、（ハ））、かつ前記画
素信号値Ｌ２とＬ３の差の絶対値が予め設定された値Ｔ
１より小さく（同ステップ（ニ））、かつ前記画素信号
値Ｌ１からＬ２とＬ３の平均値を差し引いた値Ｌ４が予
め設定された値Ｔ２より大きく（図４のステップ
（ホ））、かつ最大となる場合に前記画素位置ｘをスリ
ット光像の中心を含む画素信号位置として出力する（図
４のステップ（ヘ））。

【００４６】なおスリット光像の長手方向に比率２対１
以上の細長い予め設定されたマスク２０１内の画素信号
の平均値を算出して、結果を注目画素２０２の画素信号
としたが、平均値ではなく、最小値でも同様の効果が得
られる。ただしその場合はスリット光像のプロフィール
が大きく変わっていることを考慮する必要がある。

【００４７】つぎに図５を用いて、高精度中心算出手段
１１１の動作を説明する。スリット抽出手段１０９によ
り水平走査方向のスリット光像の中心を含む画素信号位
値ｘ５００を求めたら、次にメモリＢ１１０から引きだ
したスリット抽出手段１０９の結果を用いてスリット光
像の位置をサブピクセル単位で求めるためにスリット光
像の画素信号の最大位置ｘ５００を中心として水平走査
方向に隣接する±ｍ画素離れたそれぞれの画素信号５０
２から５０３までの画素信号から、最大値位置ｘ５００
から水平走査方向に±（ｍ＋１）画素はなれた画素信号
２個５０４、５０５の平均値Ｌ４を差し引いた値を補正
画素信号とし、補正画素信号のうち正符号の値を用いて
重心計算をすることによりスリット光像の位置をサブピ
クセル単位で求めることができる。

【００４８】重心を求める式は（数１）である。また、
結果はメモリＢ１１０に記憶される。本実施例ではｍ＝
２としたが、画像上のスリットの幅に合わせるのが望ま
しく、ｍ＝２の値は本発明をなんら限定するものではな
い。

【００４９】

【数１】

【００５０】更に図６、図７を用いて、基準線設定手段
１１２の動作を説明する。スリット光像の直線度合を求
めるスリット検定手段６０１とわだち算出の基準となる
基準線を設定する基準線検出手段６０２から構成されて
おり、基準線検出手段６０２は路面の状態を大きく２つ
に分けるための手段である。わだち以外の部分は平坦で
あれば、平坦部を利用して基準線が求めることができ
る。しかし大きくうねっているような道路では平坦な部
分がないため、相対的な計測となる。この２つに分ける
方法として、平坦部が存在するかどうかを探索すればよ
い。その方法としてハフ変換による直線抽出を用いる。

【００５１】スリット検定手段６０１では、高精度中心
算出手段１１１で演算されたスリット中心位置に対して
まず粗いピッチのρでハフ変換を行なって分布の最も集
中する範囲６０３を求め、次に細かいピッチのρでハフ
変換を行なって分布の最も集中する範囲６０４を求め、
６０４が６０３に含まれていれば平坦部が存在すると検
定する。この時、わだち算出の基準となる基準線７０１
は基準線検出手段６０２で細かいピッチで求めた範囲６
０４の代表値（ρ２、θ２）の値から得られる直線を適
用する。そして基準線７０１とメモリＢ１１０に記憶さ
れた高精度中心算出手段１１１の結果よりわだち算出手
段１１３においてわだち量を算出し、結果をデータ記録
手段１１４に記録する。

【００５２】以上のように本実施例によれば路面上にス
リット光を照射するスリット光照射手段と、路面上から
反射して得られる散乱光を撮像する撮像手段と、撮像手
段からの画素信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、
Ａ／Ｄ変換されて得られる画素信号からノイズを除去
し、スリット光像の長手方向におおむね垂直な方向ごと
にスリット光像の画素信号の最大輝度値位置を検出する
スリット抽出手段と、スリット光像の中心位置をサブピ
クセル単位で求める高精度中心算出手段と、わだち算出
の基準となる基準線を設定する基準線設定手段と、わだ
ち算出手段と、結果を記録するデータ記録手段により路
面のわだちを計測することにより、ノイズの多い画像信
号からでも確実にスリット光を抽出し、サブピクセル単
位で高精度に位置を計測し、基準線を計測範囲のずれに
影響されずに自動的に設定し、わだちの掘れ量を算出す
ることができる。

【００５３】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例
について、図面を参照しながら説明する。

【００５４】本発明の第２の実施例では、基本的な路面
計測装置の構成は、本発明の第１の実施例の路面計測装
置の構成と同じであり、本発明の第１の実施例の路面計
測装置の構成を示す図１における高精度中心算出手段以
外の構成及び動作は、本発明の第１の実施例と同一であ
り、構成図及び動作説明は省略し、本実施例における高
精度中心算出手段について詳しく説明する。

【００５５】図８は本発明の第２の実施例における高精
度中心算出手段のブロック結線図であり、１１０はメモ
リＢ、８０２は比較手段、８０３は重心計算パラメータ
設定手段、８０５は補正画素信号演算手段、８０６は重
心演算手段である。

【００５６】以上のように構成された高精度中心算出手
段について、以下にその動作を説明する。スリット抽出
手段１０９で演算した画素信号がメモリＢ１１０に格納
してあり、図９は、その格納された画素信号のスリット
光像の長手方向におおむね垂直な方向での撮像輝度分
布、即ち本実施例では一水平走査線での画素信号分布を
示している。

【００５７】まず比較手段８０２では、スリット抽出手
段１０９で求めたスリット光像の画素信号の最大値Ｌｃ
９０１の画素信号位置ｘ９００を中心として、水平走査
方向に±１画素離れた画素信号Ｌｄ９０３、Ｌｅ９０４
のうち大きい方の値とＬｃ９０１との差ｄＬａ９０２を
演算し、その差ｄＬａ９０２と予め設定してある値とを
比較する。

【００５８】差ｄＬａ９０２が予め設定してある値より
大きい場合、重心計算パラメータ設定手段８０３で重心
計算に用いる画素の範囲を示すｍ１とｍ２を予め定めた
値に設定し、補正画素信号演算手段８０５で画素信号位
置ｘ９００に隣接する＋ｍ２画素離れた画素信号Ｌｐ９
０５から−ｍ１画素離れた画素信号Ｌｑ９０６までの計
（ｍ１＋ｍ２＋１）個のそれぞれの画素信号から、画素
信号位置ｘ９００から水平走査方向に±ｍ画素離れた画
素信号Ｌｘ９０７とＬｙ９０８の２個の画素信号の平均
値を差し引いた値を補正画素信号とし、重心演算手段８
０６で補正画素信号のうち正符号の値を用いて重心計算
することによりスリット光像の重心位置８０７をサブピ
クセル単位で求めている。なお、重心計算には本発明の
実施例１で示した（数１）と同様の式を用いており、ｍ
１の値は２、ｍ２の値は２、ｍの値は４として、図９
中、黒丸で示した画素信号を用いて計算した。全体の動
作制御は制御信号８０８で行っている。

【００５９】また、図１０に示すように、スリット抽出
手段１０９で求めたスリット光像の画素信号の最大値Ｌ
ｃ１００１の画素信号位置ｘ１０００を中心として、水
平走査方向に±１画素離れた画素信号Ｌｄ１００３、Ｌ
ｅ１００４のうち大きい方の値とＬｃ１００１との差ｄ
Ｌｂ１００２が予め設定してある値より小さくなる場合
は、上記のｍ１およびｍ２の値のままでは、図１０中、
黒丸で示した画素信号を用いて重心計算することにな
り、分布に対して偏った画素信号を用いるため計算結果
の誤差は大きくなってしまう。

【００６０】そこで、画素信号位置ｘ１０００を中心と
して、水平走査方向に＋１画素離れた画素信号Ｌｄ１０
０３とＬｃ１００１との差ｄＬｂ１００２が予め設定し
てある値より小さくなる場合は、重心計算パラメータ設
定手段８０３で重心計算に用いる画素の範囲を示すｍ１
を予め定めた値に設定し、ｍ２の値をｍ２＋１の値に設
定し、補正画素信号演算手段８０５で画素信号位置ｘ１
０００に隣接する＋（ｍ２＋１）画素離れた画素信号Ｌ
ｒ１００５から−ｍ１画素離れた画素信号Ｌｑ１００６
までの計（ｍ１＋１＋ｍ２＋１）個のそれぞれの画素信
号から、画素信号位置ｘ１０００から水平走査方向に±
ｍ画素離れた画素信号Ｌｘ１００７とＬｙ１００８の２
個の画素信号の平均値を差し引いた値を補正画素信号と
し、重心演算手段８０６で補正画素信号のうち正符号の
値を用いて重心計算することによりスリット光像の重心
位置８０７をより正確に求めている。別の方法として、
予め重心計算の範囲を広く設定しておくことも考えられ
るが、その場合はスリット光像からはずれたノイズを含
む背景部分の画素信号も含んで計算してしまうことが多
くなり、誤差が大きくなってしまう課題がある。

【００６１】同様に、画素信号位置ｘ１０００を中心と
して、水平走査方向に−１画素離れた画素信号Ｌｅ１０
０４とＬｃ１００１との差が予め設定してある値より小
さくなる場合は、ｍ２を予め定めた値に設定し、ｍ１の
値を（ｍ１＋１）の値に設定し、＋ｍ２から−（ｍ１＋
１）までの計（ｍ１＋１＋ｍ２＋１）個のそれぞれの画
素信号から補正画素信号を計算し、重心計算することに
よりスリット光像の重心位置をより正確に求めている。

【００６２】以上のように本実施例によれば、高精度中
心算出手段で、最大値位置に隣接する−ｍ１個離れた画
素から＋ｍ２個離れた画素の計（ｍ１＋ｍ２＋１）個の
それぞれの画素信号から、所定の値を差し引いた値を補
正画素信号とし、前記補正画素信号のうち正符号の値を
用いて重心計算する際に、最大値と前記最大値位置に隣
接する±１画素はなれた画素信号との差によって重心計
算に用いる画素数を再設定して計算するため、従来のよ
うな路面の状態・塗装などによって変動するスリット光
の輝度レベルをそのまま用いて重心計算することによる
誤差を低減することができ、スリット中心位置を高精度
に計算し、より正確な路面計測を自動的に行うことがで
きる。

【００６３】なお本実施例では、所定の値を最大値位置
から±ｍ画素離れた画素信号ＬｘとＬｙの２個の画素信
号の平均値としているが、スリット光像以外の背景にノ
イズが少ない場合などは必ずしも平均値を用いる必要は
なく、例えば±ｍ画素離れた画素信号ＬｘとＬｙのどち
らか一方の値を用いても同様の効果が得られる。

【００６４】（実施例３）以下、本発明の第３の実施例
について、図面を参照しながら説明する。

【００６５】本発明の第３の実施例では、基本的な路面
計測装置の構成は、本発明の第１の実施例の路面計測装
置の構成と同じであり、本発明の第１の実施例の路面計
測装置の構成を示す図１における高精度中心算出手段以
外の構成及び動作は、本発明の第１の実施例と同一であ
り、構成図及び動作説明は省略し、本実施例における高
精度中心算出手段について詳しく説明する。

【００６６】図１１は本発明の第３の実施例における高
精度中心算出手段のブロック結線図である。１１０１、
１１０２、１１０３は画素信号、１１０４は予め設定さ
れた所定値Ｐ、１１０５、１１０６、１１０７は減算手
段、１１０８、１１０９、１１１０は補正画素信号、１
１１１、１１１２、１１１３は多項式変換手段、１１１
４は最大画素信号位置情報、１１１５は重回帰係数Ｂ
０、１１１６は加算手段ｇ、１１１７は加算手段ｈ、１
１１８は中心計算値、１１１９は制御信号である。

【００６７】以上のように構成された高精度中心算出手
段について、以下にその動作を説明する。スリット抽出
手段１０９で演算した画素信号がメモリＢ１１０に格納
してあり、図１２は、その格納された画素信号の水平走
査方向での撮像輝度分布を示しており、即ち本実施例で
は一水平走査線での画素信号分布を示している。この図
１２で示すように路面状態などの影響でスリット光の反
射光のレベルが小さく撮像される場合もあり、この場合
は本発明の実施例１および実施例２で示したような重心
計算では計算に用いる画素信号の数が少なすぎて、あま
り精度よく中心位置を計算することができない。

【００６８】そこで、本実施例では重心計算の代わりに
補正画素信号を用いた（数２）で示す重回帰モデルを使
って中心位置を求めており、スリット抽出手段で求めた
スリット光像の画素信号の最大値位置を中心として、水
平走査方向に±１画素離れた画素信号、計３画素を用い
ている。

【００６９】

【数２】

【００７０】まず減算手段ａ１１０５、ｂ１１０６、ｃ
１１０７では、スリット抽出手段１０９で求めたスリッ
ト光像の画素信号の最大値Ｌｃ１１０１の画素信号位置
ｘ１２００を中心として、水平走査方向に±１画素離れ
た画素信号Ｌｄ１１０２、Ｌｅ１１０３の計３個の画素
信号から、所定値Ｐ１１０４を差引き、それぞれ補正画
素信号Ｑｊ１１０８、Ｑｋ１１０９、Ｑｌ１１１０を計
算する。ここで用いた所定値Ｐ１１０４は、画素信号位
置ｘ１２００から水平走査方向に±ｍ画素離れた画素信
号Ｌｘ１２０１とＬｙ１２０２の２個の画素信号の平均
値とした。なお、ｍの値は４とした。

【００７１】次に多項式変換手段ｄ１１１１、ｅ１１１
２、ｆ１１１３で補正画素信号Ｑｊ１１０８、Ｑｋ１１
０９、Ｑｌ１１１０を用いた（数３）で示す多項式計算
をそれぞれ行う。

【００７２】

【数３】

【００７３】加算手段ｇ１１１６では最大画素信号位置
情報１１１４と予め定めてある重回帰係数Ｂ０１１１５
を加算し、最後に加算手段ｈ１１１７で多項式変換手段
ｄ１１１１、ｅ１１１２、ｆ１１１３からの出力と加算
手段ｇ１１１６の出力を加算することにより、（数２）
で示した重回帰モデルの計算を行い、スリット光像の中
心計算値１１１８をサブピクセル単位で求めている。全
体の動作制御は制御信号１１１９で行っている。

【００７４】以上のように本実施例によれば、高精度中
心算出手段で、スリット光像の画素信号の最大値位置に
隣接する±ｍ画素の計２ｍ＋１個のそれぞれの画素信号
から所定の値を差し引いた値を補正画素信号とし、前記
２ｍ＋１個の補正画素信号とその最大値位置を示す画素
の位置情報を変数とした重回帰モデルを用いてスリット
光像の中心位置を高精度に計算するため、従来のような
路面の状態・塗装などによって変動するスリット光の輝
度レベルをそのまま用いて重心計算することによる誤差
を低減することができ、スリット中心位置を高精度に計
算し、より正確な路面計測を自動的に行うことができ
る。

【００７５】なお、本実施例で用いた（数２）で示す重
回帰モデルの係数Ｂ０からＢ９の値は、それぞれ、Ｂ０＝０．９４２Ｂ１＝７．３５８×１０^-3 Ｂ２＝−５．７８５×１０^-2 Ｂ３＝−３．３８５×１０^-2 Ｂ４＝−４．２１３×１０^-5 Ｂ５＝６．７６５×１０^-4 Ｂ６＝１．１０２×１０^-3 Ｂ７＝７．９９８×１０^-8 Ｂ８＝−２．２３２×１０^-6 Ｂ９＝−９．４４６×１０^-6 である。これらの係数は、測定環境にあわせて最適な値
に設定する。係数決定の際は、測定前に真の中心位置が
既知である傾斜線としてスリット光像を得、（数２）を
変形した（数４）をカメラの水平走査線ごとに得る。こ
れらの複数の（数４）を用いて、最小２乗法により本実
施例の場合係数Ｂ０からＢ９を決定した。ここで用いた
傾斜線とは、カメラの撮像面の水平もしくは垂直軸に対
して傾斜している直線のことであり、平行でなければよ
い。

【００７６】

【数４】

【００７７】また本実施例で用いた重回帰モデルでは、
スリット光像の画素信号の最大値位置ｘを中心に±１画
素で、３次の項までの近似式を用いたが、これらの値は
本発明を限定するものではなく、精度上もしくはハード
ウエア構成上の制限などからこれらの値を増減させて
も、本発明の主旨から逸脱するものではない。

【００７８】さらに本実施例では、所定値Ｐを最大値位
置から±ｍ画素離れた画素信号ＬｘとＬｙの２個の画素
信号の平均値としているが、スリット光像以外の背景に
ノイズが少ない場合などは必ずしも平均値を用いる必要
はなく、例えば±ｍ画素離れた画素信号ＬｘとＬｙのど
ちらか一方の値を用いても同様の効果が得られる。

【００７９】（実施例４）以下、本発明の第４の実施例
について、図面を参照しながら説明する。

【００８０】本発明の第４の実施例では、基本的な路面
計測装置の構成は、本発明の第１の実施例の路面計測装
置の構成と同じであり、本発明の第１の実施例の路面計
測装置の構成を示す図１における基準線設定手段以外の
構成及び動作は、本発明の第１の実施例と同一であり、
構成図及び動作説明は省略し、本実施例における基準線
設定手段について図１３、図１４を用いて詳しく説明す
る。

【００８１】図１３に示す基準線検出手段６０２は路面
の状態を大きく２つに分けるための手段である。わだち
以外の部分は平坦であれば、平坦部を利用して基準線が
求めることができる。しかし大きくうねっているような
道路では平坦な部分がないため、相対的な計測となる。

【００８２】この２つに分ける方法として、平坦部が存
在するかどうかを探索すればよい。その方法としてハフ
変換による直線抽出を用いる。スリット検定手段６０１
で高精度中心算出手段１１１で演算されたスリット中心
位置に対してまず粗いピッチのρでハフ変換を行なって
分布の最も集中する範囲６０３を求め、次に細かいピッ
チのρでハフ変換を行なって分布の最も集中する範囲６
０４を求め、基準線検出手段６０２において範囲６０４
が範囲６０３に含まれていなければ平坦部が存在しない
と検定する。

【００８３】次に平滑処理手段１３０１において高精度
中心算出手段１１１の結果をメモリＢ１１０より読みだ
し、図１４に示すように、スリット光像１４０５に対し
てフーリエ記述子の低域フーリエ係数を用いた平滑処理
を行ない、その処理結果１４０１を用いて、基準線設定
手段Ｂ１３０２においてベクトルトレーサー法により下
に凸の点１４０２、１４０３を求めて２点の通る直線１
４０４を基準線と設定する。

【００８４】なお、基準線設定手段Ｂ１３０２において
下に凸の点１４０２、１４０３を求める時に本実施例で
はベクトルトレーサー法を使用したが、下に凸の点を求
める手法については他の手法でもよく、本発明をなんら
限定するものではない。

【００８５】以上のように本実施例によればスリット光
像に平坦な部分が少ない場合においても基準線を計測範
囲のずれに影響されずに自動的に設定し、わだちの掘れ
量を算出することができる。

【００８６】（実施例５）以下、本発明の第５の実施例
について、図面を参照しながら説明する。

【００８７】本実施例は、実施例１で示した路面計測装
置の測定範囲を拡大するための装置である。すなわち、
複数のスリット光をスリット光の長手方向に部分的に重
複させて照射し、各スリット光に対応して撮像手段以降
の処理を複数化する事により測定範囲を拡大するもので
ある。したがって、本実施例では実施例１に含まれてい
ない撮像視野補正手段およびスリット合成手段を重点に
説明し、それ以外は実施例１の機能とほぼ同等であるた
め詳細な説明は省略する。

【００８８】図１５は本発明の第５の実施例における路
面計測装置のブロック結線図である。図１５において、
１５０１＿１はスリット光照射手段１、１５０１＿２は
スリット光照射手段２、１５０２＿１は撮像手段１（Ｔ
Ｖカメラ）、１５０２＿２は撮像手段２（ＴＶカメ
ラ）、１５０３＿１はＡ／Ｄ変換手段１、１５０３＿２
はＡ／Ｄ変換手段２、１５０４＿１はメモリＡ−１、１
５０４＿２はメモリＡ−２、１５０５＿１はスリット抽
出手段１、１５０５＿２はスリット抽出手段２、１５０
６＿１は高精度中心算出手段１、１５０６＿２は高精度
中心算出手段２、１５０７＿１はメモリＢ−１、１５０
７＿２はメモリＢ−２、１５０８＿１は撮像視野補正手
段１、１５０８＿２は撮像視野補正手段２、１５０９は
スリット合成手段、１５１０はメモリＣ、１５１１は基
準線設定手段、１５１２はわだち算出手段、１５１３は
データ記録手段、１５１４はレーザ制御手段、１５１５
は全体を制御する制御ＭＰＵ、１５１６はＭＰＵバスで
ある。

【００８９】以上のように構成された路面計測装置の動
作を説明する。スリット光照射手段によりスリット光を
路面に照射し、路面上から反射してくる散乱光をＴＶカ
メラで撮像する。図１６は、スリット光照射手段と撮像
手段の配置構成を示す模式図である。同図において、１
６０１＿１はスリット光照射手段１（右側スリット
光）、１６０１＿２はスリット光照射手段２（左側スリ
ット光）、１６０２＿１は撮像手段１（右側ＴＶカメ
ラ）、１６０２＿２は撮像手段２（左側ＴＶカメラ）で
ある。この時、２つのスリット光は、路面１６０３の進
行方向に対し直交するように照射すると共に、スリット
光の長手方向には部分的に重複させ、その直交方向には
間隔を開けて照射する。１６０４＿１および１６０４＿
２は、このようにして照射されたスリット光が路面１６
０３で拡散反射した像である。

【００９０】スリット光とＴＶカメラの配置関係は、ス
リット光がＴＶカメラの垂直走査方向と平行（水平走査
線がスリット光におおむね直交する）になるようにＴＶ
カメラを配置している。すなわち、ＴＶカメラの出力を
モニタＴＶで表示した時、スリット光は画面のほぼ中央
部に垂直な輝線として映し出される。１６０５＿１およ
び１６０５＿２は、それぞれのＴＶカメラの撮像領域を
示しており、矢印はその走査方向を表している。

【００９１】図１７は、２つのＴＶカメラでそれぞれの
スリット光を撮像した画像を表示した図であり、１７０
１が右側ＴＶカメラで、１７０２が左側ＴＶカメラで撮
像した画像である。２つのスリット光像１７０４、１７
０５は、路面が平坦でないために曲がった形状をしてい
る。また、中間部はスリット光が重複しており、どちら
のＴＶカメラでも撮像できる構成になっている。重複す
る領域の大きさは、小さいほど全体の測定範囲が拡大す
るため有利であるが、後述する撮像視野補正手段での補
正精度を確保するため、本実施例では撮像範囲の１０％
前後に設定している。

【００９２】図１５に戻り、撮像手段１５０２からの映
像信号は、Ａ／Ｄ変換手段１５０３によりデジタル画素
信号に変換され、メモリＡ１５０４にＴＶカメラのフレ
ーム走査またはフィールド走査毎に一時的に記憶され
る。次にスリット抽出手段１５０５によりスリット光を
抽出し、水平走査線毎にスリット光像の中心位置を画素
単位で得る。そして高精度中心算出手段１５０６でスリ
ット光像の位置をサブピクセル単位で求めメモリＢ１５
０７に記憶する。以上の動作を各スリット光毎に並行に
行う。その後、撮像視野補正手段１５０８で各スリット
光像の位置ずれや回転を補正し、スリット合成手段１５
０９で１本のスリット光像に合成し、メモリＣ１５１０
に記憶する。基準線設定手段１５１１では、合成された
スリット光像から基準線を抽出し、これを基準にしてに
わだち算出手段１５１２においてわだち量を算出し、こ
のデータをデータ記録手段１５１３において他の付加情
報と共に記録蓄積する。

【００９３】図１８は、図１７における撮像視野補正手
段１５０８＿１、１５０８＿２の処理をフロー図にした
もで、これを用いて撮像視野補正手段を詳細に説明す
る。撮像視野補正手段は、重複して撮像したスリット光
像の中から、左右の画像で対応する複数の特徴点を自動
的に抽出し、これらの点から左画像または右画像の位置
ずれや回転量を算出し補正する手段であり、同図に示す
ように５つのステップから構成されている。

【００９４】第１のステップは、重複領域の切り出しで
ある。図１９は、図１５におけるメモリＡ−１、メモリ
Ａ−２に記憶されたスリット光像を示す図であり、１９
０１は右カメラで撮像した画像、１９０５は左カメラで
の画像を示している。各画像には、中心になるスリット
光像と反対側のスリット光像の一部が入っている。右画
像１９０１では、スリット光像１９０２が右用スリット
光照射手段によるものであり、スリット光像１９０３は
左用スリット光の一部によるものである。また、左画像
１９０５では、スリット光像１９０６が左用スリット光
照射手段によるものであり、スリット光像１９０７は右
用スリット光の一部によるものである。重複領域の切り
出しとは、この２組のスリット光像が重複している領域
の画像を切り出す動作であり、右画像１９０１では塗り
つぶした領域１９０４、左画像１９０５では同じく１９
０８のことを指している。

【００９５】第２ステップは、特徴点候補の抽出であ
る。この処理は、切り出した画像からスリット光の中心
位置を抽出し（実施例１のスリット抽出手段と同等の手
法を用いる）、この中心位置データ（３０〜４０点）を
用いて回帰直線を設定する。この時、回帰直線からのず
れが大きい順に５点程度を選択し、特徴点候補にする。
図２０は、このようにして抽出した特徴点候補を表示し
た図で、右画像２００１と左画像２００４にそれぞれ２
組の特徴点候補がある。２００２、２００６は右側スリ
ット光の中心位置をプロットしたもので、２００３、２
００５は左側スリット光の中心位置をプロットしたもの
である。

【００９６】第３ステップは、特徴点の決定である。特
徴点候補の中から最終的に２〜３点を抽出し、特徴点を
決定する処理である。特徴点として決定するためには、
右画像と左画像とで明確に同一点であると立証できるこ
とが必要である。このため、本実施例では、特徴点候補
を位置不変な特徴に変換し、対応付けを行っている。具
体的には、特徴点候補を２つのパラメータ（回帰直線か
らの変位ｈ、特徴点候補間の距離ｌ）を用いて特徴点テ
ーブルを作成する。つぎに左右の画像で対応する特徴点
テーブルを比較し、両方に共通して存在する特徴点候補
を最終的な特徴点に決定する。図２１は、このようにし
て求めた特徴点と各パラメータを表した図である。右画
像２１０１において、特徴点Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3は左画像２
１０４の特徴点Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3と対応し、同様にＱ1、Ｑ
2、Ｑ3はＳ1、Ｓ2、Ｓ3に対応することを示している。

【００９７】ただし、特徴点候補が抽出できない場合や
特徴点の対応付けができない場合は、予め設定してある
領域のスリット中心位置を特徴点とする。

【００９８】第４ステップは、移動回転パラメータの算
出である。前ステップで求めた特徴点（各スリット毎に
４〜６点）の座標値を用いて、対応する特徴点が同一座
標になるための移動回転パラメータを算出する。２次元
座標上での平行移動（ΔＸ、ΔＹ）および回転（Δθ）
であるため、最低３組の座標データがあればパラメータ
を求めることができるが、ここでは精度を高めるため最
大６組の座標データを用いている。

【００９９】第５ステップは、スリット光像の移動回転
である。前ステップで求めた平行移動および回転のパラ
メータを用いて、既に抽出してあるスリット中心位置デ
ータを補正する。この場合、片側のスリット光像を基準
にするため、補正処理はその反対側のみ行うことにな
る。本実施例では右側画像を基準にしているため、補正
処理は左画像に対して行っている。図２２は、スリット
中心位置データに対し平行移動および回転を行った例で
ある。同図において、２２０３は対象にした左側スリッ
ト中心位置データ、２２０２は補正後のスリット中心位
置データで、１つのデータに合成できることを示してい
る。

【０１００】以上のように、路面上に複数のスリット光
をスリットの長手方向では部分的にそれぞれ重複させつ
つ前記長手方向におおむね垂直な方向では重複させない
で照射してそれぞれの反射散乱光を部分的に重複して撮
像し、Ａ／Ｄ変換してそれぞれのスリット光像を取得
し、スリット光像の画素信号の最大値位置を検出して、
その最大値位置に隣接する画素信号を用いてスリット中
心位置を高精度に計算し、部分的に重複する撮像視野内
に撮像された複数のスリット光像の位置関係から撮像視
野のずれ量を算出し、それぞれの画素信号をずれ補正
し、ずれ補正された複数のスリット光像の中心位置を合
成し１つのスリット光像を生成した後、そのスリット中
心位置からわだち算出の基準となる基準線を設定すると
ともに、路面のわだちを計算・記録するため、従来のよ
うなスリット光源を非常に出力の大きいものにする必要
がなく、周辺光学系の耐久性や取扱い時の安全性の課題
を解決して路面計測を自動的に行うことができる。

【０１０１】また、従来のような撮像部を複数台設ける
ことによる個々の撮像部の設置調整の手間や計測中の振
動などによる各撮像画面の相対位置のずれが生ずる課題
を解決して路面計測を自動的に行うことができる。

【０１０２】（実施例６）以下、本発明の第６の実施例
について、図面を参照しながら説明する。

【０１０３】本実施例は、実施例１で示した路面計測装
置の測定範囲を拡大するための装置である。すなわち、
複数のスリット光をスリット光の長手方向に部分的に重
複させて照射し、各スリット光に対応して撮像手段以降
の処理を複数化する事により測定範囲を拡大するもので
ある。実施例５との違いは、重複して撮像する領域に特
徴になるマーク画像を挿入し、これを用いて撮像視野の
補正を行うところにある。

【０１０４】以降の本実施例の説明では、実施例１に含
まれていない高輝度マーク設定手段、撮像視野補正手段
およびスリット合成手段を重点に行い、それ以外は実施
例１の機能とほぼ同等であるため詳細な説明は省略す
る。

【０１０５】図２３は本発明の第６の実施例における路
面計測装置のブロック結線図である。図２３において、
２３０１＿１はスリット光照射手段１、２３０１＿２は
スリット光照射手段２、２３０２＿１は高輝度マーク設
定手段１、２３０２＿２は高輝度マーク設定手段２、２
３０３＿１は撮像手段１（ＴＶカメラ）、２３０３＿２
は撮像手段２（ＴＶカメラ）、２３０４＿１はＡ／Ｄ変
換手段１、２３０４＿２はＡ／Ｄ変換手段２、２３０５
＿１はメモリＡ−１、２３０５＿２はメモリＡ−２、２
３０６＿１はスリット抽出手段１、２３０６＿２はスリ
ット抽出手段２、２３０７＿１は高精度中心算出手段
１、２３０７＿２は高精度中心算出手段２、２３０８＿
１はメモリＢ−１、２３０８＿２はメモリＢ−２、２３
０９＿１は撮像視野補正手段１、２３０９＿２は撮像視
野補正手段２、２３１０はスリット合成手段、２３１１
はメモリＣ、２３１２は基準線設定手段、２３１３はわ
だち算出手段、２３１４はデータ記録手段、２３１５＿
１はレーザ制御手段１、２３１５＿２はレーザ制御手段
２、２３１６は全体を制御する制御ＭＰＵ、２３１７は
ＭＰＵバスである。

【０１０６】以上のように構成された路面計測装置の動
作を説明する。スリット光照射手段によりスリット光を
路面に照射し、路面上から反射してくる散乱光をＴＶカ
メラで撮像する。図２４は、スリット光照射手段と撮像
手段の配置構成を示す模式図である。同図において、２
４０１＿１はスリット光照射手段１（右側スリット
光）、２４０１＿２はスリット光照射手段２（左側スリ
ット光）、２４０３＿１は撮像手段１（右側ＴＶカメ
ラ）、２４０３＿２は撮像手段２（左側ＴＶカメラ）で
ある。この時、２つのスリット光は、路面２４０３の進
行方向に対し直交するように照射すると共に、スリット
光の長手方向には部分的に重複させ、その直交方向には
間隔を開けて照射する。また、スリット光とＴＶカメラ
の配置関係は、スリット光がＴＶカメラの垂直走査方向
と平行（水平走査線がスリット光におおむね直交する）
になるようにＴＶカメラを配置している。すなわち、Ｔ
Ｖカメラの出力をモニタＴＶで表示した時、スリット光
は画面のほぼ中央部に垂直な輝線として映し出される。

【０１０７】また、高輝度マーク設定手段２４０２＿
１、２４０２＿２は、撮像領域が重複する部分に高輝度
のマーク画像を挿入するためのもので、本実施例ではス
ポット状のレーザ光２４０６＿１、２４０６＿２を路面
２４０４に照射しマーク画像としている。ここでは、便
宜上２４０６＿１を前方用スポット光、２４０６＿２を
後方用スポット光とする。

【０１０８】図２５は、２つの撮像手段でそれぞれスリ
ット光を撮像した画像を表示した図であり、２５０１が
右側ＴＶカメラで、２５０２が左側ＴＶカメラで撮像し
た画像である。２つのスリット光像２５０４、２５０５
は、路面が平坦でないために曲がった形状をしている。
また、中央部はスリット光が重複しており、どちらのＴ
Ｖカメラでも撮像できる構成になっている。前方側マー
ク画像２５０６、後方側マーク画像２５０７も重複部の
両端に入る設定になっている。

【０１０９】図２３に戻り、撮像手段２３０３からの映
像信号は、Ａ／Ｄ変換手段２３０４によりデジタル画素
信号に変換され、メモリＡ２３０５にＴＶカメラのフレ
ーム走査またはフィールド走査毎に一時的に記憶され
る。次にスリット抽出手段２３０６によりスリット光を
抽出し、水平走査線毎にスリット光像の中心位置を画素
単位で得る。そして高精度中心算出手段２３０７でスリ
ット光像の位置をサブピクセル単位で求めメモリＢ２３
０８に記憶する。以上の動作を各スリット光毎に並行に
行う。その後、撮像視野補正手段２３０９で各スリット
光像の位置づれや回転を補正し、スリット合成手段２３
１０で１本のスリット光像に合成し、メモリＣ２３１１
に記憶する。基準線設定手段２３１２では、合成された
スリット光像から基準線を抽出し、これを基準にしてわ
だち算出手段２３１３においてわだち量を算出し、この
データをデータ記録手段２３１４において他の付加情報
と共に記録蓄積する。

【０１１０】図２６は、図２３における撮像視野補正手
段２３０９＿１、２３０９＿２の処理をフロー図にした
もで、これを用いて撮像視野補正手段を詳細に説明す
る。撮像視野補正手段は、同図に示すように５つのステ
ップから構成されている。

【０１１１】第１のステップは、重複領域の切り出しで
あり、図２７を用いて説明する。図２７は、図２３にお
けるメモリＡ−１、メモリＡ−２に記憶されたスリット
光像を示す図であり、２７０１は右カメラで撮像した画
像、２７０６は左カメラでの画像を示している。各画像
には、基本になるスリット光像と反対側のスリット光像
の一部が入っている。右画像では、スリット光像２７０
２が右用スリット光照射手段によるものであり、スリッ
ト光像２７０３は左用スリット光の一部によるものであ
る。また、左画像では、スリット光像２７０７が左用ス
リット光照射手段によるものであり、スリット光像２７
０８は右用スリット光の一部によるものである。重複領
域の切り出しとは、この２組のスリット光像が重複して
いる領域の画像を切り出す動作である。

【０１１２】第２ステップは、マーク用スポットの抽出
である。この処理は、切り出した画像からスポット光の
領域を抽出するものである。右画像２７０１と左画像２
７０６にそれぞれ２点のマーク用スポット光像がある。
２７０４、２７０９は前方側スポット光像を、２７０
５、２７１０は後方側スポット光像を表示したものであ
る。

【０１１３】第３ステップは、スポット光像の重心位置
の算出である。スポット光像の中心位置を求めるため、
抽出したスポット光像の重心を算出する。

【０１１４】第４ステップは、スリット光像の回転補正
である。図２８において、右画像で求めたスポット光像
の重心位置２点２８０４、２８０５と、左画像の同２点
２８０６、２８０７の座標から２つの画像の回転パラメ
ータを算出し、この回転補正をメモリＢに記憶されてい
るスリット中心位置データに対し行う。この場合、片側
のスリット光像を基準にするため、補正処理はその反対
側のみ行うことになる。本実施例では右側画像を基準に
しているため、補正処理は左画像に対して行っている。

【０１１５】第５ステップは、スリット光像の平行移動
である。図２９は、スリット中心位置データに対し平行
移動を行った例である。同図において、２９０３は対象
にした左側スリット中心位置データ、２９０２は補正後
のスリット中心位置データで、１つのデータに合成でき
ることを示している。

【０１１６】以上のように、路面上に複数のスリット光
をスリットの長手方向では部分的にそれぞれ重複させつ
つ前記長手方向におおむね垂直な方向では重複させない
で照射してそれぞれの反射散乱光を部分的に重複して撮
像し、かつ高輝度マーク設定手段で複数の撮像手段の部
分的に重複する撮像視野内の異なる位置に複数の高輝度
マークを撮像させ、これらの画像をＡ／Ｄ変換してそれ
ぞれのスリット光像および高輝度マーク画像を取得し、
スリット光像の画素信号の最大値位置を検出して、その
最大値位置に隣接する画素信号を用いてスリット中心位
置を高精度に計算するとともに、撮像視野調整手段で複
数の高輝度マークの位置を抽出して、それぞれの高輝度
マークの位置関係から撮像手段の撮像視野のずれ量を算
出し、その補正量とそれぞれのスリット中心位置を用い
て複数のスリット光像の中心位置を合成し１つのスリッ
ト光像を生成した後、そのスリット中心位置からわだち
算出の基準となる基準線を設定するとともに、路面のわ
だちを計算・記録するため、従来のような撮像部を複数
台設けることによる個々の撮像部の設置調整の手間や計
測中の振動などによる各撮像画面の相対位置のずれが生
ずる課題を解決して路面計測を自動的に行うことができ
る。

【０１１７】また、光スポット照射手段で路面上に複数
の光スポットを照射し、撮像視野調整用の高輝度マーク
を撮像させているため、調整用に適当な位置を任意に設
定することが簡単にでき、従来のような撮像部を複数台
設けることによる個々の撮像部の設置調整の手間や計測
中の振動などによる各撮像画面の相対位置のずれが生ず
る課題を解決して路面計測を自動的に行うことができ
る。

【０１１８】

【発明の効果】以上のように本発明は、第１に、路面上
にスリット光を照射してその反射散乱光を撮像・Ａ／Ｄ
変換してスリット光像を取得し、スリット抽出手段でス
リット光像の画素信号の最大値位置を検出して、その最
大値位置に隣接する複数画素の画素信号を用いてスリッ
ト中心位置を高精度中心算出手段で計算し、そのスリッ
ト中心位置からわだち算出の基準となる基準線を設定す
るとともに、路面のわだちを計算・記録することにより
路面計測を自動的に行うことができる。

【０１１９】また第２に、路面上に複数のスリット光を
スリットの長手方向では部分的にそれぞれ重複させつつ
前記長手方向におおむね垂直な方向では重複させないで
照射してそれぞれの反射散乱光を部分的に重複して撮像
し、Ａ／Ｄ変換してそれぞれのスリット光像を取得し、
スリット光像の画素信号の最大値位置を検出して、その
最大値位置に隣接する複数画素の画素信号を用いてスリ
ット中心位置を高精度に計算し、部分的に重複する撮像
視野内に撮像された複数のスリット光像の位置関係から
撮像視野のずれ量を算出し、それぞれの画素信号をずれ
補正し、ずれ補正された複数のスリット光像の中心位置
を合成し１つのスリット光像を生成した後、そのスリッ
ト中心位置からわだち算出の基準となる基準線を設定す
るとともに、路面のわだちを計算・記録するため、従来
のようなスリット光源を非常に出力の大きいものにする
必要がなく、周辺光学系の耐久性や取扱い時の安全性の
課題を解決して路面計測を自動的に行うことができる。

【０１２０】また第３に、撮像視野補正手段で、複数の
スリット光像からスリット光像が重複する画像領域を切
り出し、そのスリット光像から複数の特徴点を抽出し、
特徴点候補間の関連を用いて重複するスリット光像の特
徴点の対応付けを行い、対応がとれた特徴点の座標を用
いて移動および回転パラメータを算出し、算出された移
動および回転パラメータを用いてそれぞれのスリット光
像を移動回転して１つのスリット光像を生成するため、
従来のような撮像部を複数台設けることによる個々の撮
像部の設置調整の手間や計測中の振動などによる各撮像
画面の相対位置のずれが生ずる課題を解決して路面計測
を自動的に行うことができる。

【０１２１】また第４に、路面上に複数のスリット光を
スリットの長手方向では部分的にそれぞれ重複させつつ
前記長手方向におおむね垂直な方向では重複させないで
照射してそれぞれの反射散乱光を部分的に重複して撮像
し、かつ高輝度マーク設定手段で複数の撮像手段の部分
的に重複する撮像視野内の異なる位置に複数の高輝度マ
ークを撮像させ、これらの画像をＡ／Ｄ変換してそれぞ
れのスリット光像および高輝度マーク画像を取得し、ス
リット光像の画素信号の最大値位置を検出して、その最
大値位置に隣接する複数画素の画素信号を用いてスリッ
ト中心位置を高精度に計算するとともに、撮像視野調整
手段で複数の高輝度マークの位置を抽出して、それぞれ
の高輝度マークの位置関係から撮像手段の撮像視野のず
れ量を算出し、その補正量とそれぞれのスリット中心位
置を用いて複数のスリット光像の中心位置を合成し１つ
のスリット光像を生成した後、そのスリット中心位置か
らわだち算出の基準となる基準線を設定するとともに、
路面のわだちを計算・記録するため、従来のような撮像
部を複数台設けることによる個々の撮像部の設置調整の
手間や計測中の振動などによる各撮像画面の相対位置の
ずれが生ずる課題を解決して路面計測を自動的に行うこ
とができる。

【０１２２】また第５に、光スポット照射手段で路面上
に複数の光スポットを照射し、撮像視野調整用の高輝度
マークを撮像させているため、調整用に適当な位置を任
意に設定することが簡単にでき、従来のような撮像部を
複数台設けることによる個々の撮像部の設置調整の手間
や計測中の振動などによる各撮像画面の相対位置のずれ
が生ずる課題を解決して路面計測を自動的に行うことが
できる。。

【０１２３】また第６に、スリット抽出手段で、画素位
置ｘにおける画素信号値Ｌ１と、そこから±ｋ画素離れ
た画素信号値Ｌ２とＬ３を用いて、スリット光像の画素
信号の最大値位置を抽出するため、従来のような路面表
面の状態や塗装などのノイズによって間違った極大点を
見つけてしまうという課題を解決して路面計測を自動的
に行うことができる。

【０１２４】また第７に、スリット抽出手段で、スリッ
ト光像の長手方向に比率２対１以上の細長い予め設定さ
れた領域内の画素信号の平均値を計算してノイズ除去を
行い、その後画素位置ｘにおける画素信号値Ｌ１と、そ
こから±ｋ画素離れた画素信号値Ｌ２とＬ３を用いて、
スリット光像の画素信号の最大値位置を抽出するため、
従来のような路面表面の状態や塗装などのノイズの影響
を低減することができ、より正確な路面計測を自動的に
行うことができる。

【０１２５】また第８に、スリット抽出手段で、スリッ
ト光像の長手方向に比率２対１以上の細長い予め設定さ
れた領域内の画素信号の最小値を計算してノイズ除去を
行い、その後画素位置ｘにおける画素信号値Ｌ１と、そ
こから±ｋ画素離れた画素信号値Ｌ２とＬ３を用いて、
スリット光像の画素信号の最大値位置を抽出するため、
従来より路面表面の状態や塗装などのノイズの影響を低
減することができ、正確な路面計測を自動的に行うこと
ができる。

【０１２６】また第９に、高精度中心算出手段で、スリ
ット光像の画素信号の最大値位置に隣接する±ｍ画素の
画素信号から所定の値を差し引いた値を補正画素信号と
し、補正画素信号のうち正符号の値を用いて重心計算す
るため、従来のような路面の状態・塗装などによって変
動するスリット光の輝度レベルをそのまま用いて重心計
算することによる誤差を低減することができ、スリット
中心位置を高精度に計算し、正確な路面計測を自動的に
行うことができる。

【０１２７】また第１０に、高精度中心算出手段で、最
大値位置に隣接する±ｍ画素の画素信号から、最大値位
置から±（ｍ＋１）画素はなれた画素信号２個の平均値
を差し引いた値を補正画素信号とし、補正画素信号のう
ち正符号の値を用いて重心計算するため、従来のような
路面の状態・塗装などによって変動するスリット光の輝
度レベルをそのまま用いて重心計算することによる誤差
を低減することができ、スリット中心位置を高精度に計
算し、正確な路面計測を自動的に行うことができる。

【０１２８】また第１１に、高精度中心算出手段で、最
大値位置に隣接する−ｍ１個離れた画素から＋ｍ２個離
れた画素の計（ｍ１＋ｍ２＋１）個のそれぞれの画素信
号から、所定の値を差し引いた値を補正画素信号とし、
前記補正画素信号のうち正符号の値を用いて重心計算す
る際に、最大値と前記最大値位置に隣接する±１画素は
なれた画素信号との差によって重心計算に用いる画素数
を再設定して計算するため、従来のような路面の状態・
塗装などによって変動するスリット光の輝度レベルをそ
のまま用いて重心計算することによる誤差を低減するこ
とができ、スリット中心位置を高精度に計算し、より正
確な路面計測を自動的に行うことができる。

【０１２９】また第１２に、高精度中心算出手段で、補
正画素信号とその最大値位置を示す画素の位置情報を変
数とした重回帰モデルを用いてスリット光像の中心位置
を高精度に計算するため、従来のような路面の状態・塗
装などによって変動するスリット光の輝度レベルをその
まま用いて重心計算することによる誤差を低減すること
ができ、スリット中心位置を高精度に計算し、より正確
な路面計測を自動的に行うことができる。

【０１３０】また第１３に、基準線設定手段で、ハフ変
換を行った分布からスリット光像の直線度合を求め、直
線度合いが高い場合、ハフ変換で求めた直線をわだち算
出の基準となる基準線とするため、従来のように測定車
の走行または停車位置によって基準とすべき路肩の位置
が画面上で左右・上下に動いてしまい、正確な基準線を
常に保つことがは難しいという課題を解決して、路面計
測を自動的に行うことができる。

【０１３１】また第１４に、基準線検出手段で、ハフ変
換を行った分布からスリット光像の直線度合を求め、直
線度合いが低い場合、スリット中心位置に対してフーリ
エ記述子の低域フーリエ係数を用いた平滑処理を行い、
平滑処理されたスリット中心位置の歪みの極大点を結ん
だ直線を基準線とするため、従来のように測定車の走行
または停車位置によって基準とすべき路肩の位置が画面
上で左右・上下に動いてしまい、正確な基準線を常に保
つことがは難しいという課題を解決して、路面計測を自
動的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における路面計測装置の
ブロック結線図

【図２】本発明の第１の実施例におけるスリット抽出手
段の概念図

【図３】本発明の第１の実施例におけるスリット光像近
傍の画素信号分布図

【図４】本発明の第１の実施例におけるスリット抽出手
段の処理フローチャート

【図５】本発明の第１の実施例におけるスリット光像の
画素信号分布図

【図６】本発明の第１の実施例における基準線設定手段
の概念図

【図７】本発明の第１の実施例における基準線の概念図

【図８】本発明の第２の実施例における高精度中心算出
手段のブロック結線図

【図９】本発明の第２の実施例におけるスリット光像の
画素信号分布図

【図１０】本発明の第２の実施例におけるスリット光像
の画素信号分布図

【図１１】本発明の第３の実施例における高精度中心算
出手段のブロック結線図

【図１２】本発明の第３の実施例におけるスリット光像
の画素信号分布図

【図１３】本発明の第４の実施例における基準線設定手
段の概念図

【図１４】本発明の第４の実施例におけるフーリエ記述
子の低域フーリエ係数を用いた平滑処理の概念図

【図１５】本発明の第５の実施例における路面計測装置
のブロック結線図

【図１６】本発明の第５の実施例におけるスリット光照
射手段と撮像手段の配置構成を示す図

【図１７】本発明の第５の実施例における左右の撮像手
段により撮像したスリット光像と撮像範囲を示す図

【図１８】本発明の第５の実施例における撮像視野補正
手段の処理のフローチャート

【図１９】本発明の第５の実施例における重複領域の切
り出し処理の概念図

【図２０】本発明の第５の実施例における特徴点候補抽
出処理の概念図

【図２１】本発明の第５の実施例における特徴点決定処
理の概念図

【図２２】本発明の第５の実施例における撮像視野補正
手段により補正されたスリット光像と未補正のスリット
光像を示す図

【図２３】本発明の第６の実施例における路面計測装置
のブロック結線図

【図２４】本発明の第６の実施例におけるスリット光照
射手段と高輝度マーク設定手段および撮像手段の配置構
成を示す図

【図２５】本発明の第６の実施例における左右の撮像手
段により撮像したスリット光像、スポットマーク像及び
撮像範囲を示す図

【図２６】本発明の第６の実施例における撮像視野補正
手段の処理のフローチャート

【図２７】本発明の第６の実施例における重複領域の切
り出し処理の概念図

【図２８】本発明の第６の実施例におけるスリット光像
の回転補正処理の概念図

【図２９】本発明の第６の実施例における撮像視野補正
手段により補正されたスリット光像を示す図

【図３０】従来の路面計測装置のブロック結線図

【図３１】従来の路面計測装置の投光系・受光系の概念
図

【図３２】従来の路面計測装置の基準線設定概念図

【符号の説明】

１０１ＴＶカメラ１０２スリット光照射手段１０３スリット光１０４路面１０５画像信号１０６Ａ／Ｄ変換手段１０７メモリＡ１０８デジタル画素信号１０９スリット抽出手段１１０メモリＢ１１１高精度中心算出手段１１２基準線設定手段１１３わだち算出手段１１４データ記録手段１１５ＭＰＵバス１１６制御ＭＰＵ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者堀江竜司神奈川県横浜市港北区綱島４丁目３番１号松下通信工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】路面上にスリット光を照射するスリット
光照射手段と、前記スリット光の照射により前記路面上
から反射して得られる散乱光を撮像する撮像手段と、前
記撮像手段からの画像信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換
手段と、Ａ／Ｄ変換されて得られる画素信号からスリッ
ト光像の長手方向に実質的に垂直な方向ごとにスリット
光像の画素信号の最大値位置を検出するスリット抽出手
段と、前記最大値位置を中心としてスリット光像の長手
方向に実質的に垂直な方向に隣接する複数画素のそれぞ
れの画素信号を用いてスリット中心位置を計算する高精
度中心算出手段と、前記高精度中心算出手段で演算され
たスリット中心位置からわだち算出の基準となる基準線
を設定する基準線設定手段と、前記スリット中心位置及
び前記基準線から路面のわだちを計算するわだち算出手
段と、前記わだち算出手段からのデータを記録するデー
タ記録手段を備えた路面計測装置。
【請求項２】路面上に複数のスリット光を、スリット
の長手方向では部分的にそれぞれ重複させ、前記長手方
向に実質的に垂直な方向では重複させないで照射するス
リット光照射手段と、前記複数のスリット光の照射によ
り前記路面上から反射して得られるそれぞれの散乱光を
部分的に重複して撮像する複数の撮像手段と、前記複数
の撮像手段からの画像信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換
手段と、Ａ／Ｄ変換されて得られる画素信号からそれぞ
れのスリット光像の長手方向に実質的に垂直な方向ごと
にスリット光像の画素信号の最大値位置を検出するスリ
ット抽出手段と、前記最大値位置を中心としてスリット
光像の長手方向に実質的に垂直な方向に隣接する複数画
素のそれぞれの画素信号を用いてスリット中心位置を計
算する高精度中心算出手段と、前記複数の撮像手段から
部分的に重複する撮像視野内に撮像された複数のスリッ
ト光像の位置関係から前記撮像手段の撮像視野のずれ量
を算出し、それぞれの画素信号をずれ補正する撮像視野
補正手段と、前記撮像視野補正手段によりずれ補正され
たスリット光像の中心位置を合成し、１つのスリット光
像を生成するスリット合成手段と、前記スリット合成手
段で合成されたスリット中心位置からわだち算出の基準
となる基準線を設定する基準線設定手段と、前記演算さ
れたスリット中心位置及び前記基準線から路面のわだち
を計算するわだち算出手段と、前記わだち算出手段から
のデータを記録するデータ記録手段を備えた路面計測装
置。
【請求項３】撮像視野補正手段が、複数のスリット光
像からスリット光像が重複する画像領域を切り出す重複
領域切り出し手段と、切り出されたスリット光像の中か
ら複数の特徴点候補を抽出する特徴点候補抽出手段と、
特徴点候補間の関連を用いて特徴点を決定する特徴点決
定手段と、決定された特徴点の座標を用いて移動および
回転パラメータを算出する移動回転量算出手段と、算出
された移動および回転パラメータを用いてそれぞれのス
リット光像を移動回転する座標演算手段とを有すことを
特徴とする請求項２記載の路面計測装置。
【請求項４】路面上に複数のスリット光を、スリット
の長手方向では部分的にそれぞれ重複させ、前記長手方
向に実質的に垂直な方向では重複させないで照射するス
リット光照射手段と、前記複数のスリット光の照射によ
り前記路面上から反射して得られるそれぞれの散乱光を
部分的に重複して撮像する複数の撮像手段と、前記複数
の撮像手段の部分的に重複する撮像視野内の異なる位置
に複数の高輝度マークを撮像させる高輝度マーク設定手
段と、前記複数の撮像手段からの画像信号をＡ／Ｄ変換
するＡ／Ｄ変換手段と、Ａ／Ｄ変換されて得られる画素
信号からそれぞれのスリット光像の長手方向に実質的に
垂直な方向ごとにスリット光像の画素信号の最大値位置
を検出するスリット抽出手段と、前記最大値位置を中心
としてスリット光像の長手方向に実質的に垂直な方向に
隣接する複数画素のそれぞれの画素信号を用いてスリッ
ト中心位置を計算する高精度中心算出手段と、前記画素
信号から前記複数の撮像手段の部分的に重複する撮像視
野内の異なる位置に撮像された複数の高輝度マークの位
置を抽出し、それぞれの高輝度マークの位置関係から前
記撮像手段の撮像視野のずれ量を算出し、それぞれの画
素信号をずれ補正する撮像視野補正手段と、前記ずれ補
正された複数のスリット光像の中心位置を合成するスリ
ット合成手段と、前記スリット合成手段で合成されたス
リット中心位置からわだち算出の基準となる基準線を設
定する基準線設定手段と、前記演算されたスリット中心
位置及び前記基準線から路面のわだちを計算するわだち
算出手段と、前記わだち算出手段からのデータを記録す
るデータ記録手段を備えた路面計測装置。
【請求項５】高輝度マーク設定手段が、路面上に複数
の光スポットを照射する光スポット照射手段を有するこ
とを特徴とする請求項４記載の路面計測装置。
【請求項６】スリット抽出手段が、予め設定された範
囲内の画素位置ｘにおける画素信号値Ｌ１が、その画素
信号位置からスリット光像の長手方向に実質的に垂直な
方向に＋ｋ画素離れた画素信号値Ｌ２及び−ｋ画素離れ
た画素信号値Ｌ３より大きく、かつ前記画素信号値Ｌ２
とＬ３の差の絶対値が予め設定された値Ｔ１より小さ
く、かつ前記画素信号値Ｌ１からＬ２とＬ３の平均値を
差し引いた値Ｌ４が予め設定された値Ｔ２より大きくか
つ最大となる場合、前記画素位置ｘをスリット光像の画
素信号の最大値位置として出力する手段であることを特
徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の路面計測
装置。
【請求項７】スリット抽出手段が、スリット光像の長
手方向に比率２対１以上の細長い予め設定された領域内
の画素信号の平均値を計算するノイズ除去手段と、前記
ノイズ除去手段からの画素信号を用いて、予め設定され
た範囲内の画素位置ｘにおける画素信号値Ｌ１が、その
画素信号位置からスリット光像の長手方向に実質的に垂
直な方向に＋ｋ画素離れた画素信号値Ｌ２及び−ｋ画素
離れた画素信号値Ｌ３より大きく、かつ前記画素信号値
Ｌ２とＬ３の差の絶対値が予め設定された値Ｔ１より小
さく、かつ前記画素信号値Ｌ１からＬ２とＬ３の平均値
を差し引いた値Ｌ４が予め設定された値Ｔ２より大きく
かつ最大となる場合、前記画素位置ｘをスリット光像の
画素信号の最大値位置として出力する手段を有すること
を特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の路面
計測装置。
【請求項８】スリット抽出手段が、スリット光像の長
手方向に比率２対１以上の細長い予め設定された領域内
の画素信号の最小値を計算するノイズ除去手段と、前記
ノイズ除去手段からの画素信号を用いて、予め設定され
た範囲内の画素位置ｘにおける画素信号値Ｌ１が、その
画素信号位置からスリット光像の長手方向に実質的に垂
直な方向に＋ｋ画素離れた画素信号値Ｌ２及び−ｋ画素
離れた画素信号値Ｌ３より大きく、かつ前記画素信号値
Ｌ２とＬ３の差の絶対値が予め設定された値Ｔ１より小
さく、かつ前記画素信号値Ｌ１からＬ２とＬ３の平均値
を差し引いた値Ｌ４が予め設定された値Ｔ２より大きく
かつ最大となる場合、前記画素位置ｘをスリット光像の
画素信号の最大値位置として出力する手段を有すること
を特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の路面
計測装置。
【請求項９】高精度中心算出手段が、スリット光像の
画素信号の最大値位置を中心としてスリット光像の長手
方向に実質的に垂直な方向に隣接する±ｍ画素のそれぞ
れの画素信号から、所定の値を差し引いた値を補正画素
信号とし、前記補正画素信号のうち正符号の値を用いて
重心計算してスリット中心位置を計算する手段であるこ
とを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の路
面計測装置。
【請求項１０】高精度中心算出手段が、スリット光像
の画素信号の最大値位置を中心としてスリット光像の長
手方向に実質的に垂直な方向に隣接する±ｍ画素のそれ
ぞれの画素信号から、前記最大値位置からスリット光像
の長手方向に実質的に垂直な方向に±（ｍ＋１）画素は
なれた画素信号２個の平均値を差し引いた値を補正画素
信号とし、前記補正画素信号のうち正符号の値を用いて
重心計算する手段であることを特徴とする請求項１ない
し８のいずれかに記載の路面計測装置。
【請求項１１】高精度中心算出手段が、スリット光像
の画素信号の最大値位置を中心としてスリット光像の長
手方向に実質的に垂直な方向に隣接する−ｍ１個離れた
画素から＋ｍ２個離れた画素の計（ｍ１＋ｍ２＋１）個
のそれぞれの画素信号から、所定の値を差し引いた値を
補正画素信号とし、前記補正画素信号のうち正符号の値
を用いて重心計算する手段で、かつスリット光像の画素
信号の最大値と前記最大値位置に隣接する＋１画素はな
れた画素信号との差が予め設定された値よりも小さい場
合は前記ｍ２の値をｍ２＋１として重心計算し、スリッ
ト光像の画素信号の最大値と前記最大値位置に隣接する
−１画素はなれた画素信号との差が予め設定された値よ
りも小さい場合は前記ｍ１の値をｍ１＋１として重心計
算する手段であることを特徴とする請求項１ないし８の
いずれかに記載の路面計測装置。
【請求項１２】高精度中心算出手段が、スリット光像
の画素信号の最大値位置を中心としてスリット光像の長
手方向に実質的に垂直な方向に隣接する±ｍ画素の、計
２ｍ＋１個のそれぞれの画素信号から、所定の値を差し
引いた値を補正画素信号とし、前記２ｍ＋１個の補正画
素信号と前記スリット光像の画素信号の最大値位置を示
す画素の位置情報を変数とした重回帰モデルを用いてス
リット光像の中心位置を計算する手段であることを特徴
とする請求項１ないし８のいずれかに記載の路面計測装
置。
【請求項１３】基準線設定手段が、スリット光像の直
線度合を求めるスリット検定手段とわだち算出の基準と
なる基準線を設定する基準線検出手段から構成されてお
り、スリット検定手段は、高精度中心算出手段で演算さ
れたスリット中心位置に対してρθ座標平面へのハフ変
換を行う手段であり、まず粗いピッチのρでハフ変換を
行って分布の最も集中する（ρ１，θ１）を求め、次に
細かいピッチのρでハフ変換を行って分布の最も集中す
る（ρ２，θ２）を求める手段であり、基準線検出手段
は、前記スリット検定手段で求めた（ρ１，θ１）と
（ρ２，θ２）の値の差が予め設定してある値より小さ
い場合、細かいピッチで求めた（ρ２，θ２）の値から
得られる直線をわだち算出の基準となる基準線として設
定する手段であることを特徴とする請求項１ないし１２
のいずれかに記載の路面計測装置。
【請求項１４】基準線検出手段が、スリット検定手段
で求めた（ρ１，θ１）と（ρ２，θ２）の値の差が予
め設定してある値より大きい場合、高精度中心算出手段
で演算されたスリット中心位置に対してフーリエ記述子
の低域フーリエ係数を用いた平滑処理を行い、前記平滑
処理された前記スリット中心位置の、スリット光像の長
手方向に実質的に垂直な方向での歪みの極大点を直線で
結んで基準線を設定する手段であることを特徴とする請
求項１３記載の路面計測装置。