JPH09126743A - 路面映像取得装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】旋回時に撮影した映像をつなぎ合わせた際に、
左右にずれない路面映像取得装置を提供すること。 【解決手段】計測車両１の操舵角からカメラ４の進行方
向を算出する操舵角検出器７と、カメラ４の進行方向に
対してカメラの向きを常に一定にする回転機構３を具備
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、舗装路面の状況を
計測し、路面のひび割れなどの状況を計測する路面映像
取得装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、路面の状況を取得する装置は、図
７に示す様にひび割れなどの路面状況を取得するカメラ
４（ＣＣＤカメラ、ラインセンサカメラ等）をレンズを
下に向けて計測車両１に設置されたアーム２に固定させ
るというものであった。ここで、図の点線で描かれた四
角形はカメラ４の撮影する映像の範囲である。カメラ４
は、カメラ４の撮影する映像の縦の辺（短い辺）と車両
１の進行方向が平行になるように固定されている。

【０００３】そして計測車両１を走行させながら、路面
状況を撮影するとともに走行距離を距離計５で測定し、
撮影のタイミングと走行距離を記録装置６に記録する。
計測後、その撮影した各映像を計測車両１の走行距離デ
ータに基づき、車両１の進行軸方向に単純に重ね合わせ
を行い路面の連続状況データとしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の装置の場合、直
線走行時は、車両１の進行方向とカメラ４の撮影する映
像の縦の辺とが平行なので、各映像の重ね合わせで、そ
のつなぎ目部分は左右にずれることなく、路面現況図と
してそのデータが使用できる。

【０００５】ところが計測車両１がカーブを通過してい
る状態で路面の映像を取得すると、車両１の旋回基準点
とカメラ４の取付位置とが異なるため、図８に示す様に
カメラ４と車両１との進行方向が異なる。したがって、
カメラ４は車両１の進行方向軸に対し、やや斜めに進む
ことになる。この状態で撮影したカーブ路面での映像の
軌跡を図９に示す。図９において、実線で描かれた曲線
はカメラ４の中心の軌跡、また点線で描かれた四角形が
映像の軌跡である。またこの時の車両の回転半径は一定
であった。図９に示すように、カーブ路面で撮影された
映像は、映像の横の辺（長い辺）は横にずれながら撮影
されている。したがって、カーブ路面で映像をつなぎ合
わせると、各つなぎ目部分は左右にずれてしまう。その
ためカーブ路面の映像は路面現況図として使用すること
はできず、概略の状況を把握するためのひび割れ率を算
出するのみであった。カーブの連続状況図を得るために
は、映像を人手によって修正を加えてつなぎあわせる
か、もしくは現地で直接人手で作成する必要があった。
したがって、カーブの連続状況図を得るためには、人手
を要するため時間がかかった。本発明の目的は、カーブ
路面の映像をつなぎ合わせた際、映像のつなぎ目部分が
左右にずれることのない路面映像取得装置を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

（構成）車両に取り付けられて路面の状況を取得するカ
メラと、このカメラの路面に対する進行方向を検出する
進行方向検出器と、この進行方向検出器からの信号に基
づいて前記カメラの進行方向に対して該カメラの向きを
常に一定にする回転機構とを具備する。

【０００７】前記進行方向検出器が前輪の操舵角を検出
し、その操舵角を基にカメラの進行方向を算出するもの
である。前記進行方向検出器がジャイロを用いて、カメ
ラの進行方向を検出するものである。

【０００８】前記進行方向検出器が、路面に車両から目
印をつけ、その目印をカメラでとらえてカメラの進行方
向を算出するものである。 （作用）上記の構成の路面映像取得装置は、カメラの路
面に対する進行方向を検出する進行方向検出器によっ
て、カメラの進行方向を検出し、その進行方向データを
基に、回転機構がカメラの進行方向とカメラの取得する
映像の縦の辺とが常に平行になるようにカメラを回転さ
せて、路面映像を撮影する。

【０００９】上記の構成をもつ装置で取得した映像の縦
の辺は、カメラの進行方向に対して常に平行になってい
るため、旋回中の映像を重ね合わせた際、つなぎ目部分
が左右にずれずに、直線で取得したデータと同じつなが
り方になる。

【００１０】

【発明の実施の形態】

（第１実施形態）本発明の第１実施形態に係わる装置の
概念図を図１に示す。ここで、図１の（ａ）は側面図、
図１の（ｂ）は平面図である。

【００１１】計測車両１に設置されたアーム２の先に回
転機構３が設けられている。この回転機構３にはカメラ
４がレンズを下に向けて設置されている。計測車両１に
は、走行距離を計測する距離計５が設けられ、カメラ４
が撮影した映像の取得タイミングとその時の走行距離と
を記録する記録装置６が設けられている。図１の（ｂ）
において点線で描かれた四角形はカメラ４の撮影する映
像の範囲である。

【００１２】カメラ４は一定時間毎にデータを取得する
２次元ＣＣＤカメラ、もしくは距離計５のデータを基に
路面映像を取得するラインセンサカメラ、スリットカメ
ラが適用される。一定時間毎に映像を取得するタイプで
は、その取得タイミングに合わせた距離データを合わせ
て記録装置６に取り込んでおく。

【００１３】また、計測車両１の前輪内側の操舵角度を
検出する操舵角検出器７が搭載されている。そして操舵
角検出器７は検出した操舵角からカメラ４の路面に対す
る進行方向を算出して、カメラ４の回転角を決定し、回
転機構３に回転指令信号を出力する。ここで操舵角検出
器７が特許請求の範囲の進行方向検出器である。

【００１４】回転機構３は操舵角検出器７からの回転指
令信号に基づきアクチュエータを作動させ、カメラ４を
そのカメラ４の撮影方向である鉛直方向を軸に所定の角
度だけ回転させ、カメラ４の進行方向とこのカメラ４の
撮影する映像の縦の辺とを常に平行にさせる。

【００１５】次に旋回時に、操舵角から回転機構３の回
転角を決定する方法について図２を用いて説明する。図
２は操舵輪（前輪）を左にきって、左側前輪８の操舵角
がλであるときの各車輪の位置及び角度を示している。
また、アーム２は車軸の中点に位置している。一般的車
両１の構造として、右側前輪９の操舵角αは左側前輪８
の操舵角λよりも小さい角度になるように設計されてい
る。その角度αは、左側前輪８の接地点Ａからタイヤ進
行方向から垂直にのばした直線ｌと後輪軸１０の延長線
ｍとの交点Ｏと右側前輪９の接地点Ｂとを結んだ線が右
側前輪９にたいして直角になる角度である。

【００１６】上述の状態で車両１をゆっくり走行する
と、各タイヤは路面よりタイヤ回転方向に回転とは逆向
きに摩擦力を受け、その結果、各タイヤは点Ｏを中心と
し、タイヤ自身の接地点を通る円の周上を各々動くこと
になる。タイヤがこのように動くと、車両１は点Ｏを旋
回中心とし、かつ後輪軸１０と点Ｏが一直線になる状態
を維持しながら旋回する。この時、カメラ４の中心位置
である点Ｃは、後輪軸１０の中点Ｄと点Ｏと点Ｃとを頂
点とする直角三角形ＣＤＯの点Ｏを固定して回転させた
動きをする事になる。すなわち、点Ｃは直線ＣＤの方向
に対し角ＤＯＣだけ右にずれて動くことになる。この角
ＤＯＣが直線走行時カメラ４位置からカメラ４を回転さ
せる角度θになり、その大きさは、 θ＝ｔａｎ^-1Ｌ／Ｒ …（１） で求められる。ここでＲは線分ＤＯの長さ、つまり車両
１の旋回半径、Ｌは後輪軸１０中心からカメラ４中心Ｂ
までの長さである。線分ＤＯの長さＲは、 Ｒ＝ｘ／ｔａｎλ ＋ ｙ／２ …（２） で求められる。ここでｘは前輪接地点と後輪軸１０との
間隔、ｙは後輪軸１０の長さである。したがって、
（１）、（２）式より、 θ＝ｔａｎ^-1｛Ｌ／（ｘ・ｔａｎλ ＋ ｙ／２）｝ …（３） となる。

【００１７】操舵角検出器７は、操舵角λを検出する
と、（３）式にしたがって回転角θを算出し、回転機構
３に角θを回転させるように回転指令信号を出力する。
実際の計測車両１の走行時にはこの他に、車両１の慣性
力によるタイヤの横方向のすべりの影響などが加わり旋
回中心のずれを考慮する必要があることも考えられる。
しかし、旋回時には車両１は十分減速状態にある（１５
〜２０ｋｍ／ｈ以下）ことを考えるとその影響は小さく
（進行方向角度誤差としてせいぜい０．５°以下）、映
像の重ね合わせに悪影響を与えるレベルのものではな
い。

【００１８】カメラ４を角θ回転させることによって、
計測車両１の旋回時にカメラ４の取得する映像はカメラ
の進行方向に対して常に一定方向に向くようになる。図
３に本実施形態の装置で撮影した映像の範囲を示す。図
３において、実線で描かれた曲線はカメラ４の中心の軌
跡を示し、点線で描かれた四角形はカメラ４の撮影する
映像の範囲を示す。この時の車両の回転半径は一定であ
った。

【００１９】取得した映像を画像処理し、距離計５のデ
ータを基につなぎ合わせると、路面現況図が作られる。
次に、図４に示す路面を以下の条件で走行した場合、路
面の状況を取得することを考える。ここで路面の状況を
従来の装置と、本実施形態の装置とを用いて取得した映
像を比較する。 （ａ）旋回半径 Ｒ＝１０ｍ （ｂ）旋回基準位置からカメラ４までのアーム２の長さ
Ｌ＝２ｍ （ｃ）計測車両１の速度 １５ｋｍ／ｈ＝４．２ｍ／ｓ （ｄ）映像取得レート ３０Ｈｚ （ｅ）映像の幅 ０．７ｍ まず従来の装置の場合、画像処理されつなぎ合わされた
路面状況図は図５のようになる。各映像はカメラ４の進
行方向とカメラ４の取得した映像の縦の辺とが斜めにな
った状態で取得された映像なので、映像のつなぎ目で映
像が左右にずれており、路面の現況図としてはそのまま
では使えない。

【００２０】次に本実施形態の装置を用いて取得した映
像をつなぎ合わせると図６のようになる。各映像はカメ
ラ４の進行方向とカメラ４の取得した映像の縦の辺とが
平行なので、各映像のつなぎ合わせた際、直線走行時の
路面状況図と同じデータが得られ、路面の現況図として
使用することが可能である。

【００２１】カメラ４の進行方向を求める方法として操
舵角から求める方法の他に次のような方法がある。まず
ジャイロを用いてカメラ４の進行方向を求める方法につ
いて述べる。カメラ４取付位置にジャイロ及び車両１走
行平面内の２軸の加速度計を設置する。計測時には、２
軸の各加速度データを１回積分し走行平面内の速度成分
を逐次求め、ジャイロ基準軸に対するジャイロ自身の走
行平面内の進行方向を求める。このデータはカメラ４の
路面に対する進行方向をそのまま現しているためその向
きにカメラ４を回転させればよい。

【００２２】路面上の目印を利用する場合、路面につけ
た目印をカメラ４でとらえ、その目印をリアルタイム画
像処理し、カメラ４画面に対する目印の動きのずれ角
（画面内を目印が斜めに移動するその角度）を求め、そ
のずれ角がゼロになるようにカメラ４の向きをコントロ
ールすればよい。

【００２３】内輪側操舵角に基づくものとジャイロある
いは路面上の目印を利用するものとはその効果は同じで
ある。ただ、前者がまずカーブしているときの車両１の
動きをその操舵角から求め、車両１とカメラ４取付位置
との相対位置を考慮に加えて、カメラ４の路面に対する
進行方向を求めるのに対し、後者は、カメラ４そのもの
の路面に対する動き（進行方向）をダイレクトに求める
ものである。すなわち、後者で求めらたデータはそのま
まカメラ４の回転機構３指令角θとなる。

【００２４】カメラ４の路面に対する進行方向を検出す
る機器としては上記に示した例に限定されないことはい
うまでもない。その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施することが可能である。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、カメラの進行方向とカ
メラの撮影する映像の方向とが常に一致しているため
に、カーブ路面の状況を撮影した映像を、つなぎ合わせ
を行う際、直線でのデータと同じように左右にずれのな
いデータが得られ路面の現況図としてそのまま使用でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係わる路面映像取得装
置の全体を示す概念図。

【図２】本発明の第１実施形態に係わる旋回時の車両と
カメラの位置関係を示す図。

【図３】本発明の第１実施形態に係わる路面映像取得装
置でカーブ路面を撮影した映像の軌跡を示す図。

【図４】本発明の第１実施形態に係わる路面のひび割れ
状況を示す図。

【図５】従来の路面映像取得装置で得られたカーブ路面
の路面現況図。

【図６】本発明の第１実施形態に係わる路面映像取得装
置で得られたカーブ路面の路面現況図。

【図７】従来の路面映像取得装置を示す概念図。

【図８】カーブ路面でのカメラの進行方向を示す図。

【図９】従来の装置でカーブ路面を撮影した映像の軌跡
を示す図。

【符号の説明】

１…計測車両 ２…アーム ３
…回転機構 ４…カメラ ５…距離計 ６
…記録装置 ７…操舵角検出器 ８…左側前輪 ９
…右側前輪 １０…後輪軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両に取り付けられて路面の状況を取得す
   るカメラと、このカメラの路面に対する進行方向を検出
   する進行方向検出器と、この進行方向検出器からの信号
   に基づいて前記カメラの進行方向に対して該カメラの向
   きを常に一定にする回転機構とを具備することを特徴と
   する路面映像取得装置。