JPH11337486A - 透過率測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的小型化でき安価に実現する。 【解決手段】 撮像部１により空間内の所定視野領域を
撮像し、得られた画像データから定常輝度算出部３およ
び光幕輝度算出部４で、それぞれ定常輝度と光幕輝度を
算出する。そして、輝度比算出部５により、これら定常
輝度と光幕輝度の輝度比を算出し、この輝度比に基づい
て透過率算出部６で透過率を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透過率測定方法に
関し、特に空間内に存在する気体の透過率を測定する透
過率測定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、トンネル内では車両の排気ガス
により内部の大気が汚れやすく、またほぼ閉空間である
ことから野外と比較して汚れの程度も大きいため、車両
乗員の前方視界が不良となりやすく、人体にも悪影響を
及ぼす恐れがある。このような状況を改善するため、ト
ンネル内の大気の透過率を測定し、その程度に応じて、
トンネル内を換気する換気装置を駆動するシステムが設
置されている。

【０００３】従来、このような空間内の気体（大気）の
透過率を測定する方法として、図に示すような透過率測
定方法が用いられている。図７は従来の透過率測定方法
を示す説明図である。空間内ここではトンネル内に、光
線を所定レベルで射出する発光器７１と、この発光器７
１からの光線を受光する受光器７２とが、同一の光軸上
に対向配置されている。

【０００４】特に、発光器７１と受光器７２とは、例え
ば道路の直線部分に沿って１００ｍくらい離して配置さ
れる。そして、受光器７２の出力に基づいて減衰量測定
器７３により、トンネル内の大気で減衰した光線の減衰
量を測定し、その測定結果に応じて透過率を算出するも
のとなっていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の透過率測定方法では、正確に所定レベルで光
線を射出する発光器と、この光線の受光レベルを精度よ
く測定する受光器とが必要となり、システム全体が大型
化するとともに高価となるという問題点があった。本発
明はこのような課題を解決するためのものであり、比較
的小型化でき安価に実現できる透過率測定方法を提供す
ることを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、請求項１の発明は、空間内に存在する気体の
透過率を測定する透過率測定方法において、空間内を撮
影した画像のうちの所定視野領域の明るさを示す輝度で
あって、かつ空間内を照明する照明光による明るさを示
す定常輝度を算出するとともに、空間内を撮影した画像
のうちの所定視野領域の明るさを示す輝度であって、か
つ空間内に浮遊する微粒子で散乱した散乱光による明る
さを示す光幕輝度を算出し、これら定常輝度と光幕輝度
との輝度比に基づいて空間内に存在する気体の透過率を
求めるようにしたものである。

【０００７】また、請求項２の発明は、請求項１記載の
透過率測定方法において、空間内を撮影した画像のうち
の所定視野領域内の各画素の輝度を統計処理することに
より定常輝度を得るようにしたものである。また、請求
項３の発明は、請求項１記載の透過率測定方法におい
て、空間内を撮影した画像のうちの所定視野領域内の各
画素の輝度を統計処理することにより光幕輝度を得るよ
うにしたものである。また、請求項４の発明は、請求項
１記載の透過率測定方法において、空間内を撮影した同
一画像のうち、それぞれ対応する視野領域から定常輝度
および光幕輝度を得るようにしたものである。

【０００８】また、請求項５の発明は、請求項１記載の
透過率測定方法において、所定期間内に算出した複数の
透過率を統計処理することにより、各期間ごとに代表的
な透過率を求めて出力するようにしたものである。ま
た、請求項６の発明は、請求項１記載の透過率測定方法
において、各視野領域内で常時存在しない異物の有無を
検出し、異物が存在しない場合にのみ透過率を算出する
ようにしたものである。また、請求項７の発明は、請求
項１記載の透過率測定方法において、空間内に存在する
ほぼ黒色の目標物上に視野領域を設け、その視野領域か
ら得た輝度を光幕輝度として用いるようにしたものであ
る。

【０００９】また、請求項８の発明は、請求項７記載の
透過率測定方法において、トンネル内の透過率を測定す
る場合は、路面周辺部、監査路あるいは歩道を目標物と
して用いるようにしたものである。また、請求項９の発
明は、請求項８記載の透過率測定方法において、目標物
となる路面周辺部、監査路あるいは歩道の上面を黒色と
するものである。また、請求項１０の発明は、請求項７
記載の透過率測定方法において、トンネル内の透過率を
測定する場合は、トンネル内の側壁に車両走行方向に沿
って間隔をおいて併設された側壁上下方向に延在する断
面半円形の凸部を、目標物として用いるようにしたもの
である。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。図１は本発明の一実施の形態である透過
率測定方法を示す機能ブロック図、図５は実際の処理手
順例を示すフローチャートである。本発明では、空間内
に存在する気体（大気）透過率が変化した場合でもほぼ
一定の値を示す定常輝度と、空間内の気体の透過率の変
化に応じて値が変動する光幕輝度とを測定し、これらの
輝度比に基づいて空間内の気体の透過率を測定するよう
にしたものである。

【００１１】図５において、まず、撮像部１により画像
データの取込が行われる（ステップ５０）。撮像部１で
は、ＣＣＤなどの撮像素子を用いて、トンネルなどの空
間内の任意の視野領域が撮像され、その画像を構成する
多数の画素の個々の輝度情報からなる画像データが出力
される。この画像データは、輝度補正部２により、撮像
素子の輝度特性が補正されて出力される（ステップ５
１）。

【００１２】続いて、異物検出部７により、撮像部１の
視野領域内に、常時存在しないもの、例えばトンネル内
では走行車両などの有無が検出される（ステップ５
２）。ここで、異物が検出された場合は（ステップ５
２：ＹＥＳ）、透過率算出に適さない画像データである
と判断して、以降の透過率算出処理を中断し、ステップ
５０へ戻る。

【００１３】一方、異物が検出されなかった場合は（ス
テップ５２：ＮＯ）、透過率算出に適する画像データで
あると判断して、以降の透過率算出処理を実行する。ま
ず、定常輝度算出部３では、輝度補正後の画像データの
うち、所定視野領域内の画素の輝度情報を統計処理する
ことにより、空間内を照明する照明光による明るさを示
す輝度、すなわち定常輝度（平均輝度）が算出される
（ステップ５３）。

【００１４】また、光幕輝度算出部４では、輝度補正後
の画像データのうち、所定視野領域内の画素の輝度情報
を統計処理することにより、空間内の気体に浮遊する微
粒子、例えば排気ガスによる煤煙で散乱した散乱光によ
る明るさを示す輝度、すなわち光幕輝度が算出される
（ステップ５３）。

【００１５】これら定常輝度算出部３および光幕輝度算
出部４で測定された定常輝度および光幕輝度は、輝度比
算出部５に入力され、両者の比、すなわち輝度比（＝光
幕輝度／定常輝度）が算出される（ステップ５４）。そ
して、この輝度比算出部５で算出された輝度比に基づい
て、輝度比と透過率との関係から、透過率算出部６にお
いて、空間内の透過率が算出される（ステップ５５）。

【００１６】図２は透過率と定常輝度および光幕輝度と
の関係を示す説明図である。光幕輝度２２は、空間内に
浮遊する微粒子で散乱した散乱光による明るさを示す輝
度であることから、微粒子の量すなわち空間内の気体の
透過率の変化に応じて、その値が変動する。一方、定常
輝度２１は、空間内を照明する照明光の間接光、すなわ
ち照明器から空間内の内周面などで反射された光による
全体的な明るさを示す輝度であることから、空間内にお
ける照明光の量（エネルギー）が一定であれば常に一定
の値となる。

【００１７】さらに、図３は定常輝度と光幕輝度の輝度
比と、透過率との関係を示す説明図であり、発明者らの
測定によれば、輝度比と透過率とはほぼ比例関係にある
ことがわかった。これにより、空間内で定常輝度と光幕
輝度とを測定し、その輝度比を求めることにより、輝度
比と透過率との関係から空間内の気体の透過率が求めら
れる。

【００１８】その後、図５のステップ５６では、このよ
うにして求めた透過率をメモリ（図示せず）に一時保存
した後、最初の画像取込（ステップ５０）から、所定時
間経過した否か判断する（ステップ５７）。ここで、所
定時間経過していない場合は（ステップ５７：ＮＯ）、
ステップ５０に戻って次の透過率の算出を行う。

【００１９】一方、最初の画像取込から、所定時間経過
した場合は（ステップ５７：ＹＥＳ）、メモリに保持し
ておいた各透過率を統計処理することにより、所定期間
内における代表的な透過率を算出し（ステップ５８）、
これを出力する（ステップ５９）。

【００２０】そして、ステップ５０に戻って、新たな期
間における最初の透過率の測定を開始する。これによ
り、各期間ごとに、その代表的な透過率が出力されるも
のとなる。なお、定常輝度算出部３、光幕輝度算出部４
および透過率算出部６の具体的な統計処理として、各値
の平均値、中央値、または最大頻度値などの算出処理
や、標準偏差に基づくデータ除去処理（ノイズ除去）な
どを行ってもよい。

【００２１】このようにして、本発明では、撮像部１を
設けて、空間内の所定視野領域を撮像し、得られた画像
データから定常輝度と光幕輝度を算出し、空間内の透過
率の変化に左右されない輝度すなわち定常輝度を基準と
して、空間内の透過率の変化に応じて変動する輝度すな
わち光幕輝度の変化を検出することにより、透過率の変
化を測定するようにしたものである。また、画像データ
のうち、それぞれ所定視野領域内の各画素の輝度を統計
処理することにより、定常輝度および光幕輝度を算出す
るようにしたものである。

【００２２】したがって、従来のように、発光器および
受光器を用いる場合と比較して、大型で高価な光学系を
必要とせず、ＣＣＤなどを用いた汎用の撮像ユニットに
より撮像部を構成できるとともに、各算出部を演算処理
回路で構成でき、システム全体を比較的小型化できると
ともに安価に実現できる。また、撮像部１のガラス窓が
排気ガスなどの煤煙により汚れた場合、絶対的な輝度は
低下するが、その輝度比にはあまり影響しないため、精
度よく透過率を測定できるとともに、メンテナンス周期
を延長でき、作業負担を軽減できる。

【００２３】また、従来のように、発光器および受光器
を同一の光軸上で対向させるという厳密な調整（校正）
を必要とせず、設置およびメンテナンス時の作業負担が
軽減される。また、従来のように、発光器および受光器
を離して配置する必要がなく、それぞれの視野領域を調
整すれば、２つの撮像部を同一場所に配置できるため、
設置工事や電源設備工事の負担を軽減できる。

【００２４】なお、定常輝度算出用および光幕輝度算出
用として、個別の撮像部を設け、それぞれの撮像部で取
り込まれた画像データに基づき、定常輝度および光幕輝
度を算出するようにしてもよい。前述した図１では、撮
像部１で取り込まれた同一画像データを用いて、定常輝
度および光幕輝度を算出するようにしたので、システム
構成を簡略化できるとともに、同一条件下で定常輝度お
よび光幕輝度を算出でき、機器や取込タイミングのばら
つきによる誤差を抑制できる。

【００２５】また、所定期間内に算出した複数の透過率
を統計処理し、その期間での代表的な透過率を出力する
ようにしたので、空間内の気体の透過率が一時的に変動
する場合、例えばトンネル内で大型車両の排気ガスによ
り一時的に透過率が低下した場合でも、安定した透過率
を出力でき、後続の換気装置などを効率よく制御でき
る。

【００２６】次に、図４を参照して、定常輝度および光
幕輝度を測定する場合の視野領域について説明する。図
４は定常輝度および光幕輝度を測定するのに用いる視野
領域を示す説明図である。ここでは空間としてトンネル
が示されており、（ａ）はトンネル断面、（ｂ）は実際
のトンネル内の視野を示している。

【００２７】図４（ａ）に示すように、トンネル内の道
路の路面３１の中央には、センターライン３２が設けら
れており、路面３１の両脇にはトンネル管理用の監査路
（歩道）３３が、段差部３４を介して路面３１より高い
位置に設けられている。また、トンネル側壁３５と天井
３６との角部には照明器３７が道路に沿って配設されて
おり、トンネル内を照明している。

【００２８】図４（ｂ）は、照明器３７とほぼ同じ高さ
位置から、実際に斜め前方（あるいは後方）を捉えたト
ンネル内の視野を示しており、１１は定常輝度測定用の
視野領域、１２は光幕輝度測定用の視野領域を示してい
る。特に、反対車線側の監査路３３、天井３６、および
路面３１の監査路３３側の路面周辺部３１Ａの輝度が最
も低い。また、照明器３７の輝度が極めて高く、その
他、路面３１、段差部３４およびトンネル側壁３５の輝
度は比較的低い。

【００２９】したがって、定常輝度を測定する場合は、
撮像部の視野領域として、比較的広い視野領域、例えば
視野領域１１を用いることにより輝度が平均化され、よ
り安定した定常輝度が得られる。また、極端に輝度の高
い部分、例えば照明器３７などを視野から除外すること
により、透過率に左右されやすい輝度の高い部分の変動
に影響されず、安定した定常輝度が得られる。

【００３０】一方、光幕輝度を測定する場合は、撮像部
の視野領域として、比較的狭い視野領域、例えば視野領
域１２を用いることにより、誤差の少ない光幕輝度が得
られる。また、比較的輝度の低い視野領域を選択するこ
とにより、光幕輝度の変化を効率よく検出できる。これ
は、図２に示したように、空間内の微粒子が減少し、透
過率が大きくなれば光幕輝度が低減するからである。

【００３１】ここで、元々、比較的輝度が高い場合は、
透過率が大きくなっても、その視野領域の輝度自体が低
減せず、光幕輝度の変化を効率よく検出できない。これ
に対して、元々、輝度が低い場合は、透過率が大きくな
った場合、その視野領域の輝度自体も低減するため、光
幕輝度の変化を効率よく検出できることになる。

【００３２】したがって、空間内に存在するほぼ黒色の
目標物上に、光幕輝度測定用の視野領域１２を設定する
ことにより、光幕輝度の変化を効率よく検出できる。こ
の目標物は、当初から空間内に存在しているものを利用
してもよく、また光幕輝度測定用として新たに設置して
もよい。

【００３３】なお、トンネル内で透過率の測定を行う場
合は、図４（ｂ）に示すように、ほぼ黒色を呈する路面
周辺部３１Ａ、監査路（あるいは歩道）３３が目標物と
して適当である。また、これら目標物となる路面周辺部
３１Ａ、監査路（あるいは歩道）３３の上面を黒色に塗
装し、あるいは黒色の材料で形成してもよい。

【００３４】図６は光幕輝度測定用目標物の構成例を示
す説明図であり、（ａ）はトンネルを上方から見た場合
の横断面図、（ｂ）はトンネルを横方向から見た場合の
縦断面図である。同図において、３１は路面、３３は監
査路、３５はトンネル側壁であり、これらが撮像部１の
視野領域に存在する。

【００３５】この場合、黒色の凸部４１が、トンネル側
壁３５に車両走行方向に沿って等間隔に設けられてい
る。この凸部４１は、側壁上下方向に延在して設けられ
ており、断面が半円形をなしている。ここで、撮像部１
からある程度離れた位置では、凸部４１の出っ張りによ
り、隣接する凸部４１間のトンネル側壁３５が見えなく
なり、全体として撮像部１内に黒色の目標物が構成され
る。

【００３６】このとき、各凸部４１付近では、トンネル
側壁３５が見えなくなることはないため、照明器３７か
らの照明光がトンネル側壁３５に反射され、所定の明る
さが保持される。このように、トンネル側壁３５に複数
の凸部４１を設けることにより、全体として撮像部１の
視野領域内に大きな面積の黒色目標物を設置することな
く、比較的大きな視野角を有する黒色の目標物を形成で
きる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、空間内
の所定視野領域を撮像し、得られた画像データから定常
輝度と光幕輝度を算出し、空間内の透過率の変化に左右
されない輝度すなわち定常輝度を基準として、空間内の
透過率の変化に応じて変動する輝度すなわち光幕輝度の
変化を検出することにより、透過率の変化を測定するよ
うにしたものである。したがって、従来のように、発光
器および受光器を用いる場合と比較して、大型で高価な
光学系を必要とせず、ＣＣＤなどを用いた汎用の撮像ユ
ニットにより撮像部を構成できるとともに、各算出部を
演算処理回路で構成でき、システム全体を比較的小型化
できるとともに安価に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態による透過率測定方法
を示す機能ブロック図である。

【図２】 透過率と定常輝度および光幕輝度との関係を
示す説明図である。

【図３】 定常輝度と光幕輝度の輝度比と、透過率との
関係を示す説明図である。

【図４】 定常輝度および光幕輝度を測定するのに用い
る視野領域を示す説明図である。

【図５】 実際の処理手順例を示すフローチャートであ
る。

【図６】 光幕輝度測定用目標物の構成例を示す説明図
である。

【図７】 従来の透過率測定方法を示す説明図である。

【符号の説明】

１…撮像部、２…輝度補正部、３…定常輝度算出部、４
…光幕輝度算出部、５…輝度比算出部、６…透過率算出
部、７…異物検出部、２１…定常輝度、２２…光幕輝
度。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空間内に存在する気体の透過率を測定す
   る透過率測定方法において、 空間内を撮影した画像のうちの所定視野領域の明るさを
   示す輝度であって、かつ空間内を照明する照明光による
   明るさを示す定常輝度を算出するとともに、 空間内を撮影した画像のうちの所定視野領域の明るさを
   示す輝度であって、かつ空間内に浮遊する微粒子で散乱
   した散乱光による明るさを示す光幕輝度を算出し、 これら定常輝度と光幕輝度との輝度比に基づいて空間内
   に存在する気体の透過率を求めることを特徴とする透過
   率測定方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の透過率測定方法におい
   て、 空間内を撮影した画像のうちの所定視野領域内の各画素
   の輝度を統計処理することにより定常輝度を得ることを
   特徴とする透過率測定方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の透過率測定方法におい
   て、 空間内を撮影した画像のうちの所定視野領域内の各画素
   の輝度を統計処理することにより光幕輝度を得ることを
   特徴とする透過率測定方法。
4. 【請求項４】 請求項１記載の透過率測定方法におい
   て、 空間内を撮影した同一画像のうち、それぞれ対応する視
   野領域から定常輝度および光幕輝度を得ることを特徴と
   する透過率測定方法。
5. 【請求項５】 請求項１記載の透過率測定方法におい
   て、 所定期間内に算出した複数の透過率を統計処理すること
   により、各期間ごとに代表的な透過率を求めて出力する
   ことを特徴とする透過率測定方法。
6. 【請求項６】 請求項１記載の透過率測定方法におい
   て、 各視野領域内で常時存在しない異物の有無を検出し、異
   物が存在しない場合にのみ透過率を算出することを特徴
   とする透過率測定方法。
7. 【請求項７】 請求項１記載の透過率測定方法におい
   て、 空間内に存在するほぼ黒色の目標物上に視野領域を設
   け、その視野領域から得た輝度を光幕輝度として用いる
   ことを特徴とする透過率測定方法。
8. 【請求項８】 請求項７記載の透過率測定方法におい
   て、 トンネル内の透過率を測定する場合は、路肩、歩道ある
   いは監査路を目標物として用いることを特徴とする透過
   率測定方法。
9. 【請求項９】 請求項８記載の透過率測定方法におい
   て、 目標物となる路面周辺部、監査路あるいは歩道の上面を
   黒色とすることを特徴とする透過率測定方法。
10. 【請求項１０】 請求項７記載の透過率測定方法におい
    て、 トンネル内の透過率を測定する場合は、トンネル内の側
    壁に車両走行方向に沿って間隔をおいて併設された側壁
    上下方向に延在する断面半円形の凸部を、目標物として
    用いることを特徴とする透過率測定方法。