JPH09257693A - 路面状態検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の路面状態検知装置にあっては、路面に
対して５３度近傍と思わしき位置にカメラを配置し、モ
ータによって偏光素子を単に９０度ずつ回転し制御結果
をフィードバックしないで垂直偏光画像と水平偏光画像
とを撮影していたので、偏光素子の回転制御の信頼性が
低く、可変した偏光素子の偏光面が垂直偏光と水平偏光
の波動の方向（以下、光軸という）に一致しないといっ
た問題があった。 【解決手段】 路面法線に対してブリュースター角また
はその近傍の角度に撮像手段２を配置し、該撮像手段前
面の偏光素子１の偏光面を垂直と水平方向に可変して撮
影した画像間の濃度の変化に基づいて路面の乾燥と湿潤
を検知する路面状態検知装置において、前記偏光素子を
回転すると共にその角度を検出する偏光素子角度制御手
段Ｃと、前記偏光素子を微小回転して垂直と水平偏光画
像を撮影し、画像間の濃度比が最大になる偏光素子の角
度を判定する偏光素子角度判定手段Ａと、該角度判定手
段の角度データを記憶する角度データ記憶手段Ｂとから
構成した路面状態検知装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、路面の乾燥状態と
湿潤（水濡れや凍結）状態を検知する路面状態検知装置
に関し、特に、水平偏光成分のエネルギー反射率が零と
なる入射角（以下、ブリュースター角という）近傍に、
撮影手段を配置した場合の垂直と水平偏光の撮影画像の
濃度比から路面状態を判定する装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来におけるブリュースター角近傍に撮
影手段を配置して路面状態を判定する装置を図５と共に
説明する。図５において、１は路面の法線に対して略５
３度（水におけるブリュースター角）の角度で路面より
高所に設置したＣＣＤカメラにして、直線偏光子の偏光
面を垂直（０度）の位置と水平の（９０度）の位置に変
更し得る偏光素子２が、前記カメラ１の前面に取付けら
れている。なお、偏光素子２は図示しないモータによっ
て９０度ずつ回転するようになっている。

【０００３】そして、このカメラ１によって路面を前記
偏光素子２を切換えてそれぞれ垂直偏光成分と水平偏光
成分からなる路面の画像を撮影すると、路面が乾燥して
いる場合には、図６の(a) と(b) の画像が得られ、ま
た、路面が濡れている場合には、図７の(a) と(b) の画
像が得られる。

【０００４】この各図の(a) ，(b) における画像の濃度
比を比較すると、図６の乾燥状態にあっては濃度比が小
さく、また、図７の湿潤状態にあっては濃度比が大きく
なるので、濃度比を判定することにより乾燥路面か湿潤
路面かの判断が行えるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した従
来の路面状態検知装置にあっては、路面に対して５３度
近傍と思わしき位置にカメラを配置し、モータによって
偏光素子を単に９０度ずつ回転し制御結果をフィードバ
ックしないで垂直偏光画像と水平偏光画像とを撮影して
いたので、偏光素子の回転制御の信頼性が低く、可変し
た偏光素子の偏光面が垂直偏光と水平偏光の波動の方向
（以下、光軸という）に一致しないといった問題があっ
た。特に、ステッピングモータ等を高速制御する場合に
は、脱調による回転角の誤差が生じ、制御する頻度が高
いと誤差が累積するといった問題がある。

【０００６】また、カメラが設置される場所は平坦な路
面を対象とした理論上の空間とは異なるため、前記両偏
光画像の濃度比が最大になるところの各偏光素子の角度
を捜すことが難しいといった問題もあった。

【０００７】すなわち、水平偏光成分のエネルギー反射
率が零になる偏光素子の位置が濃度比が最大になる位置
であるが、凸状の反りを持つ路面の場合には、偏光素子
の偏光面が路面法線の方向に一致（垂直）する時と直交
（水平）する時の濃度比が最大になるのではなく、その
前後の角度に濃度比の最大値が現れる。そのため、設置
環境に応じた各偏光の光軸の位置を捜す（但し、一方の
光軸が正確に検知できれば、他方は±９０度で一義的に
決まる。）必要がある。

【０００８】さらに、この種の検知装置で夜間既設の道
路照明の光を利用するものにあっては、夜間において最
良となる偏光素子の角度を見つける必要が生じる。

【０００９】本発明は前記した問題点を解決せんとする
もので、その目的とするところは、カメラ設置後に偏光
素子を各偏光を受光する最良の位置に設定可能とするこ
とによって最大の濃度比を検出し、これにより路面状態
の検知精度の安定、および、向上を図ることができる路
面状態検知装置を提供せんとするにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の路面状態検知装
置は前記した目的を達成せんとするもので、その手段
は、路面法線に対してブリュースター角またはその近傍
の角度に撮像手段を配置し、該撮像手段前面の偏光素子
の偏光面を垂直と水平方向に可変して撮影した画像間の
濃度の変化に基づいて路面の乾燥と湿潤を検知する路面
状態検知装置において、前記偏光素子を回転すると共に
その角度を検出する偏光素子角度制御手段と、前記偏光
素子を微小回転して垂直と水平偏光画像を撮影し、画像
間の濃度比が最大になる偏光素子の角度を判定する偏光
素子角度判定手段と、該角度判定手段の角度データを記
憶する角度データ記憶手段とから構成し、前記角度デー
タ記憶手段に記憶された偏光素子の角度データに従い偏
光素子の回転制御を行うようにした。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る路面状態検知
装置の実施の形態を図１〜図４と共に説明する。図１は
本発明の概略を示すブロック図にして、１はブリュース
ター角近傍に設置されたテレビカメラからなる撮像手段
２の前面に配置した偏光素子、Ａは前記偏光素子を介し
て撮像手段２で撮影した垂直と水平偏光画像の濃度比が
最大になる偏光面の角度を判定する偏光素子角度判定手
段、Ｂは前記角度データを記憶する記憶手段、Ｃは前記
角度判定手段Ａからの信号により偏光素子１の角度制御
を行う偏光素子角度制御手段である。

【００１２】次に、前記した図１のブロック図の詳細を
図２に示し、以下、このブロック図について説明する。
なお、図１と同一符号は同一部材を示す。３はテレビカ
メラである撮像手段２からの画像信号から高周波成分を
除去することでランダム雑音成分の減少を図るためのロ
ーパスフィルタで、後述するＡＤ変換器４における折り
返し雑音の発生を防止するため、サンプリング定理を満
足するような範囲で高周波成分の除去を行う。

【００１３】４は前記ローパスフィルタ３で雑音が除去
されたアナログ画像信号を多階調のデジタル信号に変換
するＡＤ変換器、５１，５２は一画面分の画像データを
それぞれ格納可能な画像メモリ、６１，６２は該画像メ
モリ５１，５２よりの画像データを対数演算する対数演
算器、７は該対数演算器６１，６２により演算された値
の差分を演算する差分演算器である。

【００１４】８は該差分演算器７による演算結果を格納
する出力メモリ、９は実装したプログラムに従い偏光画
像間の濃度比が最大になる偏光素子の角度を判定する処
理と路面状態を判定する処理を実行するマイクロプロセ
ッサ、１０は各種の駆動タイミング設定や判定対象とす
る偏光素子の角度範囲（例えば、３５７度を初期値とし
て１度刻みで＋３度まで７回判定）を設定する操作部で
ある。

【００１５】１１は前記マイクロプロセッサ９からの信
号により偏光素子１の角度制御と画像データの取込みの
シーケンス制御を行う制御部、１２は該制御部１１から
の信号によりパルス信号を発生するパルス発生器、１３
は入力したパルス信号数分の角度だけ偏光素子１を回転
させるパルスモータ、１４は該パルスモータ１３による
偏光素子１の回転角度を検出しパルス信号として制御部
１１に出力するロータリーエンコーダである。

【００１６】また、図１と図２の対比において、図１の
偏光素子角度判定手段Ａは図２のローパスフィルタ３〜
マイクロプロセッサ９までが対応し、同じく角度データ
記憶手段Ｂはマイクロプロセッサ９の後述するデータ記
憶部９２が対応し、さらに、偏光素子角度制御手段Ｃは
マイクロプロセッサ９を含みロータリーエンコーダ１４
までが対応している。

【００１７】図３はマイクロプロセッサ９の詳細を示す
ブロック図にして、プログラムを記憶するプログラム記
憶部９１と、各種のデータを記憶するデータ記憶部９２
と、入力部９３および出力部９４と、プログラムを実行
するＣＰＵ９５とから構成されている。

【００１８】次に、前記した構成に基づいた動作を図４
のフローチャート図に従って説明する。なお、設定時に
は、路面全体を濡らして下記の処理を実行する。ＣＰＵ
９５は操作部１０による電源投入またはタイマ設定によ
り路面状態検知プログラムが起動状態にあるか否かを監
視し（ステップＳ１）、起動状態と判定すると操作部に
よる直接または上記プログラムによる偏光素子の角度調
整制御があるか否かの監視を実行し（ステップＳ２）、
制御指令なしと判定すると後述する路面状態判定処理を
実行し、制御指令ありと判定すると次のステップに移行
する。

【００１９】前記制御指令ありと判定された場合には、
ＣＰＵ９５は偏光素子角度調整制御信号により予め操作
部１０で設定され、データ記憶部９２で記憶した初期角
度データ（例えば、３５７度）を読み出すと共に制御部
１１に対して出力する（ステップＳ３）。

【００２０】制御部１１は設定された初期角度データ
（３５７度）を、現在制御部１１で記憶している偏光素
子の角度データ（例えば、０度）と比較し、その差分信
号（例えば、３６０−３５７＝３）をパルス発生器１２
に出力し、所定数（例えば、３パルス）の信号をパルス
モータ１３に出力し、入力したパルス信号分だけ偏光素
子１を回転する。また、同時にパルスモータ１３による
回転をロータリーエンコーダ１４で監視し、その監視パ
ルス信号を制御部１１に返送し、該制御部１１で信号の
照合一致を取るところのフィードバック制御を実行し、
垂直方向の制御に対する偏光素子１の角度制御を終了す
る（ステップＳ４）。

【００２１】次いで、制御部１１は図２のＡＤ変換器４
と画像メモリ５１に対して画像データ取込み信号ａおよ
びｂを出力し、画像メモリ５１に１フレーム分の垂直偏
光画像を記憶する。そして、画像メモリ５１のデータ入
力終了信号または制御部１１内のタイミング時間終了信
号（何れも図示せず）によりマイクロプロセッサ９に制
御終了信号を出力する（ステップＳ５）。

【００２２】制御終了信号を入力することによりＣＰＵ
９５は、ステップＳ３で読み出した角度データに９０度
加算（例えば、３５７＋９０＝８７）の処理を実行する
（ステップＳ６）。なお、処理上は３６０度を超過する
か否かの判定を常に実行し、数値が３６０度を越えない
処理を実行する。

【００２３】次に、新たな角度データ（例えば、８７
度）に対して前記したステップＳ３，Ｓ４の制御を実行
する（ステップＳ７，Ｓ８）。そして、画像メモリ５２
のデータ入力終了信号または制御部１１内のタイミング
時間終了信号（何れも図示せず）によりマイクロプロセ
ッサ９に制御終了信号を出力することにより、制御部１
１は演算開始信号ｄ，ｅをそれぞれ対数演算器６１，６
２と差分演算器７に出力し、対数差分演算を実行する。

【００２４】また、同時に制御部１１は出力メモリ８に
データ取込み信号ｆを出力し、１フレーム分の画素単位
の対数差分演算結果（濃度比データ）を記憶する（ステ
ップＳ９）。なお、前記のように２つの画像のデジタル
濃度データを対数演算器６１，６２で対数変換した後、
差分演算器７で差分演算を行うことにより、除算と等価
の演算処理、すなわち、画素毎の濃度比を求めたことに
なる。

【００２５】そして、出力メモリ８に濃度比データの記
憶されたことがマイクロプロセッサ９で確認されること
により（図示せず）、出力メモリ８への記憶データの読
み出しが行われ、路面状態判定対象エリア内の濃度比デ
ータが加算されると共にデータ記憶部９に記憶される
（ステップＳ１０）。

【００２６】次いで、前記した画像データ取込み回数を
監視し、操作部１０で予め設定し記憶した設定回数の画
像取込みが完了したか否かを判定する（ステップＳ１
１）。そして、完了している場合には、データ記憶部９
に記憶した全ての濃度比加算データを読み出し、その中
の最大濃度比データを判定する（ステップＳ１２）。そ
して、濃度比データが更新された場合に、該当する角度
データを出力する。新たな角度データが出力された場合
には、前回の角度（基準）データの更新を実行し終了す
る（ステップＳ１３）。

【００２７】また、前記したステップＳ１１において、
設定回数の画像取り込みが完了していない場合には、Ｃ
ＰＵ９５に読み出した初期データに対して１度ずつの加
算（例えば、３５８，３５９，０，１，２，３度）を実
行する（ステップＳ１４）。以下、前記したステップＳ
４〜Ｓ１１を繰り返し行う。

【００２８】次に、偏光素子１の角度調整処理制御がな
いと判定された場合の路面状態判定処理について説明す
る。ＣＰＵ９５は予め記憶された角度データ（最初の設
定時）、または、前記処理により更新された角度データ
をデータ記憶部９から読み出し、制御部１１に出力する
（ステップＳ１５）。

【００２９】次いで、前記したステップＳ４〜Ｓ９と同
様な処理を実行する（ステップＳ１６〜Ｓ２１）。そし
て、２つの画像濃度比データの路面状態判定対象エリア
の加算処理を実行する（ステップＳ２２）。次に、閾値
との比較判定を実行し（ステップＳ２３）、加算結果が
閾値以上、すなわち、水平偏光画像の反射が低減し濃度
差が大きくなった状態の場合には、路面湿潤を判定し適
宜手段による信号出力を実行する（ステップＳ２４）。

【００３０】また、前記加算結果が閾値以下であると判
定すると、路面乾燥状態であると判定し適宜手段による
信号出力を実行する（ステップＳ２５）。次いで、路面
状態判定終了信号の有無を判定する（ステップＳ２
６）。そして、終了信号ありと判定すると処理を中止
し、無しと判定した場合には、角度データを制御部１１
に出力し、ステップＳ１５〜Ｓ２６の処理を繰り返し実
行する。

【００３１】なお、前記したステップＳ１，Ｓ２および
Ｓ２６のタイミングの設定については任意なものでよ
く、例えば、夜間と季節（例えば、太陽の位置が異なる
ことによる環境の変化など）に対して基準となる複数の
角度データによる偏光素子の角度制御を実行してもよ
い。以上、説明した閉ループ方式の制御を実行すること
により、設置時および設置後の周囲環境の変化に影響さ
れることなく、最適な偏光素子１の角度制御を行うこと
ができる。

【００３２】

【発明の効果】本発明は前記したように、偏光素子を微
小角度回転して垂直、水平偏光画像を撮影すると共に、
画像間の濃度比が最大になる偏光素子の角度を判定し、
偏光素子の角度データの更新を行うようにしたので、偏
光素子の回転制御の信頼性を高くすることができ、ま
た、各偏光を受光する最良の角度に偏光素子を制御でき
ることにより最大濃度比を検出し、これにより、路面状
態の検知精度の安定、および、向上することができる等
の効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の路面状態検知装置の概略を示すブロッ
ク図である。

【図２】同上の詳細を示すブロック図である。

【図３】同上におけるマイクロプロセッサの詳細を示す
ブロック図である。

【図４】本発明の動作を示すフローチャート図である。

【図５】路面に対する撮像手段の取付状態を示す説明用
の正面図である。

【図６】路面乾燥時における撮影画面図である。

【図７】路面湿潤時における撮影画面図である。

【符号の説明】

１ 偏光素子 ２ 撮像手段 Ａ 偏光素子角度判定手段 Ｂ 角度データ記憶手段 Ｃ 偏光素子角度制御手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 路面法線に対してブリュースター角また
   はその近傍の角度に撮像手段を配置し、該撮像手段前面
   の偏光素子の偏光面を垂直と水平方向に可変して撮影し
   た画像間の濃度の変化に基づいて路面の乾燥と湿潤を検
   知する路面状態検知装置において、 前記偏光素子を回転すると共にその角度を検出する偏光
   素子角度制御手段と、 前記偏光素子を微小回転して垂直と水平偏光画像を撮影
   し、画像間の濃度比が最大になる偏光素子の角度を判定
   する偏光素子角度判定手段と、 該角度判定手段の角度データを記憶する角度データ記憶
   手段とから構成し、 前記角度データ記憶手段に記憶された偏光素子の角度デ
   ータに従い偏光素子の回転制御を行うようにしたことを
   特徴とする路面状態検知装置。