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技術 道路状況計測装置、方法及びプログラム

出願人 株式会社日野
発明者 今村政夫梅賀亮太
出願日 2019年8月30日 (1年9ヶ月経過) 出願番号 2019-158270
公開日 2021年3月11日 (2ヶ月経過) 公開番号 2021-039390
状態 未査定
技術分野 測量一般 画像処理 イメージ分析
主要キーワード 排水状況 重畳率 隅切り 検出関数 固定定数 枯れ木 検証点 調査担当者
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2021年3月11日)のものです。
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図面 (8)

課題

狭あい道路道路幅勾配路側施設の傾き等を写真画像処理計測出来るようにする。

解決手段

DD18には、計測対象道路の主として路面を所定の重複率以上で撮影した複数の路面写真40と、計測対象道路の主として路側を所定の重複率以上で撮影した複数の路側写真42が格納される。CPU12の点群生成機能30は、路面写真40及び路側写真42から、マッチング相互標定及び絶対標定により計測対象道路の路面及び路側施設の3次元位置を示す点群データ44を生成する。画像生成機能32は、点群データ44から計測対象道路の路面及び路側施設を含むオルソ画像を生成する。CPU12は、オペレータの指示及び画像処理により、計測対象道路の路側端を規定する両側の外形線、路面の中心線、道路幅、勾配、路面の凹凸電柱等の路側施設の傾きを検出する。

概要

背景

自治体にとって道路維持管理は道路行政上、重要な業務である。一般的に、道路の維持管理は、道路施設照明灯ガードレール道路ミラー防護柵、標識、電柱側溝側溝蓋)の保守、道路の草刈り路面清掃街路樹整備剪定枯れ木の除去、肥料撒き、殺虫剤散布)、路面の穴補修マンホールと路面の段差騒音振動発生源)の解消、路上駐車放置自転車及び花壇植木鉢等の不法使用・占有の解消、並びにブロック塀倒壊危険性等と、多岐にわたる。木造住宅密集地域には火災地震等の災害対策も必要となる。

従来、自治体職員または調査依頼を受けた調査員現地調査の上、コンピュータ上の道路管理システムの各項目調査結果を入力している。道路と路側施設の現状を管理する手段として、対象道路ごとに種々の要素についての現況を記録出来るようにした道路管理システムが、特許文献1に記載されている。

公共測量座標系上の位置座標は、例えば、自動車カメラを搭載して対象道路を走行しながら正面を連続的ないしは間欠的に撮影し、得られた複数の画像に写真測量技術を応用して計測出来る。例えば、80%以上の重複率で撮影した複数の画像をマッチングすることで被写体各部の3次元位置を決定できる3次元形状復元技術SfM(Structure From Motion)が知られている(非特許文献1,2)。なお、この技術では、同時に、撮影に使用したカメラの三次元位置撮影光軸の傾きも計算出来る。

概要

狭あい道路の道路幅勾配、路側施設の傾き等を写真画像処理で計測出来るようにする。 HDD18には、計測対象道路の主として路面を所定の重複率以上で撮影した複数の路面写真40と、計測対象道路の主として路側を所定の重複率以上で撮影した複数の路側写真42が格納される。CPU12の点群生成機能30は、路面写真40及び路側写真42から、マッチング、相互標定及び絶対標定により計測対象道路の路面及び路側施設の3次元位置を示す点群データ44を生成する。画像生成機能32は、点群データ44から計測対象道路の路面及び路側施設を含むオルソ画像を生成する。CPU12は、オペレータの指示及び画像処理により、計測対象道路の路側端を規定する両側の外形線、路面の中心線、道路幅、勾配、路面の凹凸、電柱や等の路側施設の傾きを検出する。

目的

本発明は、道路状況、特に狭あい道路の道路状況をコンピュータの画像処理により細かく計測出来る道路状況計測装置、方法及びプログラム提示することを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

計測対象道路の主として路面を所定の重複率以上で撮影した複数の路面写真と、当該計測対象道路の主として路側を所定の重複率以上で撮影した複数の路側写真とから、当該計測対象道路の道路状況計測する道路状況計測装置であって、オペレータの指示を受け入れ操作手段(22,24)と、当該路面写真及び当該路側写真から、マッチング相互標定及び絶対標定により当該計測対象道路の路面及び路側施設の3次元位置を示す点群データを生成する点群生成手段(30,S1)と、当該点群データから当該計測対象道路の路面及び路側施設を含むオルソ画像を生成する画像生成手段(S2)と、当該オルソ画像に対するオペレータの指示に従い、当該計測対象道路の路面の路側端を規定する両側の外形線を決定する路面外形決定手段(S3)と、当該オペレータの指示と当該両側の外形線に従い、当該計測対象道路の路面の中心線を決定する中心線決定手段(S4)と、当該路面外形決定手段により決定される両側の外形線に従い、当該計測対象道路の最大道路幅及び最小道路幅を決定する道路幅決定手段(S11)と、当該中心線に沿う方向の縦勾配値及び当該中心線に直交する方向の横勾配値を当該中心線に沿って順次、探索し、最大縦勾配値と最大横勾配値を決定する勾配決定手段(36,S12)と、当該点群データを参照し、当該中心線に沿って平均路面に対する所定以上の深さ・高さの凹凸を検出する路面平坦性決定手段(34,S13)と、当該対象道路の路側の当該点群データから斜面部分を検出し、当該斜面部分の形状から当該斜面を構成する路側施設の種別を判定する路側施設決定手段(S14)とを具備することを特徴とする道路状況計測装置。

請求項2

当該路面外形決定手段は、当該路側写真及び当該点群データの何れかで検出される縁石等の路端を規定する物体検出を参照して、当該両側の外形線を決定することを特徴とする請求項1に記載の道路状況計測装置。

請求項3

道路幅決定手段は、中心線上の指定位置から当該中心線に直交する直線の、当該両側の外形線間の距離を道路幅とし、当該中心線上の複数の指定位置について計算した道路幅の最大値を最大道路幅、最小値を最小道路幅とすることを特徴とする請求項1または2に記載の道路状況計測装置。

請求項4

当該路面平坦性決定手段は、当該点群データから当該対象道路の路面を表現する正方格子データを生成する手段(S41)と、当該正方格子データから、当該中心線の指定位置における当該平均路面を生成する平均路面生成手段(S43)と、当該指定位置の周辺で当該平均路面に対する所定以上の深さ・高さの凹凸を検出する手段(S44)とを具備することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の道路状況計測装置。

請求項5

当該路側施設決定手段は、当該点群データから当該対象道路の路側を表現する正方格子データを生成する手段(S51)と、当該正方格子データから斜面を構成するデータ群を探索する手段(S53,S54,S55)と、隣接する斜面を構成するデータ群をグループにまとめる手段(S56)と、当該グループの単位で傾斜角と高さを計算し、種別を判定する手段(S57,S58)とを具備することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の道路状況計測装置。

請求項6

コンピュータが、計測対象道路の主として路面を所定の重複率以上で撮影した複数の路面写真と、当該計測対象道路の主として路側を所定の重複率以上で撮影した複数の路側写真とから、マッチング、相互標定及び絶対標定により当該計測対象道路の路面及び路側施設の3次元位置を示す点群データを生成する点群生成ステップ(S1)と、当該コンピュータが、当該点群データから当該計測対象道路の路面及び路側施設を含むオルソ画像を生成する画像生成ステップ(S2)と、当該コンピュータが、当該オルソ画像に対するオペレータの指示に従い、当該計測対象道路の路面の路側端を規定する両側の外形線を決定する路面外形決定ステップ(S3)と、当該コンピュータが、当該オペレータの指示と当該両側の外形線に従い、当該計測対象道路の路面の中心線を決定する中心線決定ステップ(S4)と、当該コンピュータが、当該両側の外形線に従い、当該計測対象道路の最大道路幅及び最小道路幅を決定する道路幅決定ステップ(S11)と、当該コンピュータが、当該中心線に沿う方向の縦勾配値及び当該中心線に直交する方向の横勾配値を当該中心線に沿って順次、探索し、最大縦勾配値と最大横勾配値を決定する勾配決定ステップ(S12)と、当該コンピュータが、当該点群データを参照し、当該中心線に沿って平均路面に対する所定以上の深さ・高さの凹凸を検出する路面平坦性決定ステップ(34,S13)と、当該コンピュータが、当該対象道路の路側の当該点群データから斜面部分を検出し、当該斜面部分の形状から当該斜面を構成する路側施設の種別を判定する路側施設決定ステップ(S14)とを具備することを特徴とする道路状況計測方法

請求項7

当該路面外形決定ステップで、当該コンピュータは、当該路側写真及び当該点群データの何れかで検出される縁石等の路端を規定する物体検出を参照して、当該両側の外形線を決定することを特徴とする請求項6に記載の道路状況計測方法。

請求項8

道路幅決定ステップで、当該コンピュータは、中心線上の指定位置から当該中心線に直交する直線の、当該両側の外形線間の距離を道路幅とし、当該中心線上の複数の指定位置について計算した道路幅の最大値を最大道路幅、最小値を最小道路幅とすることを特徴とする請求項6または7に記載の道路状況計測方法。

請求項9

当該路面平坦性決定ステップは、当該点群データから当該対象道路の路面を表現する正方格子データを生成するステップ(S41)と、当該正方格子データから、当該中心線の指定位置における当該平均路面を生成する平均路面生成ステップ(S43)と、当該指定位置の周辺で当該平均路面に対する所定以上の深さ・高さの凹凸を検出するステップ(S44)とを具備することを特徴とする請求項6から8のいずれか1項に記載の道路状況計測方法。

請求項10

当該路側施設決定ステップは、当該点群データから当該対象道路の路側を表現する正方格子データを生成するステップ(S51)と、当該正方格子データから斜面を構成するデータ群を探索する手ステップ(S53,S54,S55)と、隣接する斜面を構成するデータ群をグループにまとめるステップ(S56)と、当該グループの単位で傾斜角と高さを計算し、種別を判定するステップ(S57,S58)とを具備することを特徴とする請求項6から9のいずれか1項に記載の道路状況計測方法。

請求項11

計測対象道路の主として路面を所定の重複率以上で撮影した複数の路面写真と、当該計測対象道路の主として路側を所定の重複率以上で撮影した複数の路側写真とから、当該計測対象道路の道路状況を計測するコンピュータプログラムであって、コンピュータを、当該路面写真及び当該路側写真から、マッチング、相互標定及び絶対標定により当該計測対象道路の路面及び路側施設の3次元位置を示す点群データを生成する点群生成手段(30,S1)と、当該点群データから当該計測対象道路の路面及び路側施設を含むオルソ画像を生成する画像生成手段(S2)と、当該オルソ画像に対するオペレータの指示に従い、当該計測対象道路の路面の路側端を規定する両側の外形線を決定する路面外形決定手段(S3)と、当該オペレータの指示と当該両側の外形線に従い、当該計測対象道路の路面の中心線を決定する中心線決定手段(S4)と、当該路面外形決定手段により決定される両側の外形線に従い、当該計測対象道路の最大道路幅及び最小道路幅を決定する道路幅決定手段(S11)と、当該中心線に沿う方向の縦勾配値及び当該中心線に直交する方向の横勾配値を当該中心線に沿って順次、探索し、最大縦勾配値と最大横勾配値を決定する勾配決定手段(36,S12)と、当該点群データを参照し、当該中心線に沿って平均路面に対する所定以上の深さ・高さの凹凸を検出する路面平坦性決定手段(34,S13)と、当該対象道路の路側の当該点群データから斜面部分を検出し、当該斜面部分の形状から当該斜面を構成する路側施設の種別を判定する路側施設決定手段(S14)として機能させるための道路状況計測プログラム

請求項12

当該路面外形決定手段は、当該路側写真及び当該点群データの何れかで検出される縁石等の路端を規定する物体検出を参照して、当該両側の外形線を決定することを特徴とする請求項11に記載の道路状況計測プログラム。

請求項13

道路幅決定手段は、中心線上の指定位置から当該中心線に直交する直線の、当該両側の外形線間の距離を道路幅とし、当該中心線上の複数の指定位置について計算した道路幅の最大値を最大道路幅、最小値を最小道路幅とすることを特徴とする請求項11または12に記載の道路状況計測プログラム。

請求項14

当該路面平坦性決定手段は、当該点群データから当該対象道路の路面を表現する正方格子データを生成する手段(S41)と、当該正方格子データから、当該中心線の指定位置における当該平均路面を生成する平均路面生成手段(S43)と、当該指定位置の周辺で当該平均路面に対する所定以上の深さ・高さの凹凸を検出する手段(S44)とを具備することを特徴とする請求項11から13のいずれか1項に記載の道路状況計測プログラム。

請求項15

当該路側施設決定手段は、当該点群データから当該対象道路の路側を表現する正方格子データを生成する手段(S51)と、当該正方格子データから斜面を構成するデータ群を探索する手段(S53,S54,S55)と、隣接する斜面を構成するデータ群をグループにまとめる手段(S56)と、当該グループの単位で傾斜角と高さを計算し、種別を判定する手段(S57,S58)とを具備することを特徴とする請求項11から14のいずれか1項に記載の道路状況計測プログラム。

技術分野

0001

本発明は、道路幅及び勾配等の道路状況画像処理により計測する道路状況計測装置、方法及びプログラムに関する。

背景技術

0002

自治体にとって道路維持管理は道路行政上、重要な業務である。一般的に、道路の維持管理は、道路施設照明灯ガードレール道路ミラー防護柵、標識、電柱側溝側溝蓋)の保守、道路の草刈り路面清掃街路樹整備剪定枯れ木の除去、肥料撒き、殺虫剤散布)、路面の穴補修マンホールと路面の段差騒音振動発生源)の解消、路上駐車放置自転車及び花壇植木鉢等の不法使用・占有の解消、並びにブロック塀倒壊危険性等と、多岐にわたる。木造住宅密集地域には火災地震等の災害対策も必要となる。

0003

従来、自治体職員または調査依頼を受けた調査員現地調査の上、コンピュータ上の道路管理システムの各項目調査結果を入力している。道路と路側施設の現状を管理する手段として、対象道路ごとに種々の要素についての現況を記録出来るようにした道路管理システムが、特許文献1に記載されている。

0004

公共測量座標系上の位置座標は、例えば、自動車カメラを搭載して対象道路を走行しながら正面を連続的ないしは間欠的に撮影し、得られた複数の画像に写真測量技術を応用して計測出来る。例えば、80%以上の重複率で撮影した複数の画像をマッチングすることで被写体各部の3次元位置を決定できる3次元形状復元技術SfM(Structure From Motion)が知られている(非特許文献1,2)。なお、この技術では、同時に、撮影に使用したカメラの三次元位置撮影光軸の傾きも計算出来る。

0005

特開2017−117323号公報

先行技術

0006

写真測量とリモートセンシング解説:Structure from Motion (SfM) 第一回SfMの概要バンドル調整」 https://www.jstage.jst.go.jp/article/jsprs/55/3/55_206/_pdf
写真測量とリモートセンシング「解説:Structure from Motion (SfM) 第三回SfMによる三次元形状復元ソフトウェアについて」 https://www.jstage.jst.go.jp/article/jsprs/55/5/55_321/_pdf

発明が解決しようとする課題

0007

狭あい道路(幅員4メートル未満の道路で、一般交通の用に供されているもの)の場合、道路と私有地との官民境界未確定、道路後退隅切り部等での所有者不明、建築等開発行為に伴う道路位置の未確定等の問題もあり、道路境界を継続的に計測する必要がある。消防車等の緊急車両の通行可否と自動車・自転車通行時の歩行者安全性の観点で、道路幅、路側施設(電柱やガードレール)の有無等を調査する必要がある。豪雨による水害対策として、道路方向縦方向)及び横方向の傾斜状況、排水状況及び路面状態等を調査する必要がある。防災上からは、道路に面したブロック塀や擁壁の倒壊可能性及び路側施設の破損状況も記録しておく必要がある。

0008

これら調査項目の多くは現地調査が欠かせないが、調査に掛けられる人的・時間的制約等から、作業効率の向上が望まれる。特に、測量が必要な複数の調査項目について現地での測量を省略出来ると、効率が格段に向上する。狭あい道路の場合、道路幅が一定でないことが多く、縦方向及び横方向の勾配も多様であることから、幹線道路のような単調な道路以上に細かいデータ収集が必要になる。

0009

本発明は、道路状況、特に狭あい道路の道路状況をコンピュータの画像処理により細かく計測出来る道路状況計測装置、方法及びプログラムを提示することを目的とする。

課題を解決するための手段

0010

本発明に係る道路状況計測装置は、計測対象道路の主として路面を所定の重複率以上で撮影した複数の路面写真と、当該計測対象道路の主として路側を所定の重複率以上で撮影した複数の路側写真とから、当該計測対象道路の道路状況を計測する道路状況計測装置であって、オペレータの指示を受け入れ操作手段と、当該路面写真及び当該路側写真から、マッチング、相互標定及び絶対標定により当該計測対象道路の路面及び路側施設の3次元位置を示す点群データを生成する点群生成手段と、当該点群データから当該計測対象道路の路面及び路側施設を含むオルソ画像を生成する画像生成手段と、当該オルソ画像に対するオペレータの指示に従い、当該計測対象道路の路面の路側端を規定する両側の外形線を決定する路面外形決定手段と、当該オペレータの指示と当該両側の外形線に従い、当該計測対象道路の路面の中心線を決定する中心線決定手段と、当該路面外形決定手段により決定される両側の外形線に従い、当該計測対象道路の最大道路幅及び最小道路幅を決定する道路幅決定手段と、当該中心線に沿う方向の縦勾配値及び当該中心線に直交する方向の横勾配値を当該中心線に沿って順次、探索し、最大縦勾配値と最大横勾配値を決定する勾配決定手段と、当該点群データを参照し、当該中心線に沿って平均路面に対する所定以上の深さ・高さの凹凸を検出する路面平坦性決定手段と、当該対象道路の路側の当該点群データから斜面部分を検出し、当該斜面部分の形状から当該斜面を構成する路側施設の種別を判定する路側施設決定手段とを具備することを特徴とする。

0011

本発明に係る道路状況計測方法は、コンピュータが、計測対象道路の主として路面を所定の重複率以上で撮影した複数の路面写真と、当該計測対象道路の主として路側を所定の重複率以上で撮影した複数の路側写真とから、マッチング、相互標定及び絶対標定により当該計測対象道路の路面及び路側施設の3次元位置を示す点群データを生成する点群生成ステップと、当該コンピュータが、当該点群データから当該計測対象道路の路面及び路側施設を含むオルソ画像を生成する画像生成ステップと、当該コンピュータが、当該オルソ画像に対するオペレータの指示に従い、当該計測対象道路の路面の路側端を規定する両側の外形線を決定する路面外形決定ステップと、当該コンピュータが、当該オペレータの指示と当該両側の外形線に従い、当該計測対象道路の路面の中心線を決定する中心線決定ステップと、当該コンピュータが、当該両側の外形線に従い、当該計測対象道路の最大道路幅及び最小道路幅を決定する道路幅決定ステップと、当該コンピュータが、当該中心線に沿う方向の縦勾配値及び当該中心線に直交する方向の横勾配値を当該中心線に沿って順次、探索し、最大縦勾配値と最大横勾配値を決定する勾配決定ステップと、当該コンピュータが、当該点群データを参照し、当該中心線に沿って平均路面に対する所定以上の深さ・高さの凹凸を検出する路面平坦性決定ステップと、当該コンピュータが、当該対象道路の路側の当該点群データから斜面部分を検出し、当該斜面部分の形状から当該斜面を構成する路側施設の種別を判定する路側施設決定ステップとを具備することを特徴とする。

0012

本発明に係る道路状況計測プログラムは、計測対象道路の主として路面を所定の重複率以上で撮影した複数の路面写真と、当該計測対象道路の主として路側を所定の重複率以上で撮影した複数の路側写真とから、当該計測対象道路の道路状況を計測するコンピュータプログラムであって、コンピュータを、当該路面写真及び当該路側写真から、マッチング、相互標定及び絶対標定により当該計測対象道路の路面及び路側施設の3次元位置を示す点群データを生成する点群生成手段と、当該点群データから当該計測対象道路の路面及び路側施設を含むオルソ画像を生成する画像生成手段と、当該オルソ画像に対するオペレータの指示に従い、当該計測対象道路の路面の路側端を規定する両側の外形線を決定する路面外形決定手段と、当該オペレータの指示と当該両側の外形線に従い、当該計測対象道路の路面の中心線を決定する中心線決定手段と、当該路面外形決定手段により決定される両側の外形線に従い、当該計測対象道路の最大道路幅及び最小道路幅を決定する道路幅決定手段と、当該中心線に沿う方向の縦勾配値及び当該中心線に直交する方向の横勾配値を当該中心線に沿って順次、探索し、最大縦勾配値と最大横勾配値を決定する勾配決定手段と、当該点群データを参照し、当該中心線に沿って平均路面に対する所定以上の深さ・高さの凹凸を検出する路面平坦性決定手段と、当該対象道路の路側の当該点群データから斜面部分を検出し、当該斜面部分の形状から当該斜面を構成する路側施設の種別を判定する路側施設決定手段として機能させるための道路状況計測プログラムである。

発明の効果

0013

本発明によれば、狭あい道路の道路幅、勾配、路側施設の傾き等を写真の画像処理で定量的に計測でき、これにより道路管理の負担を大幅に軽減出来る。

図面の簡単な説明

0014

本発明の一実施例の概略構成ブロック図である。
道路管理データベースの構成例である。
本実施例のメインプログラムフローチャートである。
本実施例の道路幅決定プログラムのフローチャートである。
本実施例の勾配決定プログラムのフローチャートである。
本実施例の路面平坦性決定プログラムのフローチャートである。
本実施例の路側施設検出プログラムのフローチャートである。

0015

以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

0016

図1は、本発明の一実施例の概略構成ブロック図である。図1に示す道路状況計測装置の実施例は、コンピュータ10上で動作するコンピュータプログラムにより実現される。

0017

コンピュータ10のCPU12、ROM14及びRAM16を具備し、ROM14には、コンピュータ10の動作に必要な固定定数等が格納され、補助記憶であるHDD18には、オペレーティングシステム及び本実施例の機能を実現する道路状況計測プログラムを含む種々のコンピュータプログラムが格納されている。CPU12は、HDD18に格納されるコンピュータプログラムをRAM16に読み込み、実行することで、後述する道路状況計測の諸機能を実現する。

0018

表示装置20は、液晶表示パネル(LCD)からなり、写真画像表示可能であり、道路管理データ入力支援のための種々の操作画面及び途中経過の種々の画像を表示できる。マウス22及びキーボードは、コンピュータ10のオペレータが種々の指示をCPU12に入力するための操作手段である。

0019

通信装置26は、公衆電話網及びデータ通信網等で構成されるネットワーク50を介してインターネット上の種々のサーバ接続可能であり、種々のデータを送受信出来る。通信装置26は、現地調査で撮影された多数の写真画像を取り込み、HDD18に格納するのに使用される。

0020

理解を容易にするために、スタンドアローンのコンピュータ10により実施例を説明するが、HDD18の一部のデータは、インターネット上のサーバに格納されても良い。すなわち、HDD18の機能の一部または全部は、インターネット上のサーバで置換可能である。

0021

CPU12上で動作する道路状況計測プログラムは、点群生成機能30、画像生成機能32、路面形状生成機能34及び勾配計算機能36を実現する。これら機能30〜36の詳細は後述する。

0022

コンピュータ10は、通信装置26及びネットワーク50を介してインターネット上の道路管理データベース(DB)52に接続する。道路管理データベース52は、注目地域の道路(路線)ごとに、複数の調査項目についてその評価値を記録し保持するものである。図2は、道路管理データベースの構成例を示す。路線Noは路線を特定する番号であり、少なくとも道路管理データベース52上ではユニークである。道路種別は、当該道路が、5:国道、4:主要地方道、3:都道府県道、2:市区町村道及び1:私道のいずれであるかを示す。指定道路年度は、建築基準法第42条第1項の道路のうち、特定の法律に基づく幅員4m以の指定された年度を示す。本発明の理解には不要であるので、詳細は省略する。

0023

道路管理データベース52はその管理上、調査項目1〜N以外に、調査担当者調査日時及び視点運転者視点か歩行者視点か)等の欄を有し、その道路に関して撮影した静止画データ及び動画データを埋め込む欄を有する。各路線の調査担当者と視点の項目には、現地調査の開始時に調査担当者が入力した調査担当者氏名及び視点識別情報転記すればよく、調査日時にはタイマが出力する現在日時データを転記すれば良い。

0024

調査項目1〜Nは、歩行者及び運転者が利用する際の満足度及び利用を損なう影響度を判定するのに役立つ要素である。例えば、調査項目1〜Nは、最大・最小車道幅員、最大・最小歩道幅員、縦勾配、横勾配、路面凹凸、路面ひび割れ、路面わだち視距ドライバーが道路上で見通すことができる距離)、歩道等建築障害、排水状況、擁壁・法面状況、電信柱状況、道路上空看板店舗等の日除け樹木状況及び交通量などがありうる。道路管理者は、このような多くの調査項目のなかから必要に応じて選択した調査項目を、道路管理データベース52に設定する。

0025

本実施例は、調査対象道路について、道路幅、縦勾配、横勾配、路面平坦性及び路側設備の傾き・高さの道路状況データを、路面写真及び路側写真の画像処理により定量計測し、道路管理データベース52の対応する項目に入力する。

0026

現地調査員は、現地撮影の前に、調査対象道路に対し公共地図座標系位置基準となる標定点を設置し、その標定点を測量して、公共測量座標系上の位置座標を決定しておく。さらに、計測制度の確認のために、検証点を設置し測量する。

0027

現地調査の道具として、路面を主として撮影するデジタルカメラ(路面用カメラ)と、路側にある擁壁、電柱、ブロック塀,ガードレール、側溝等の路側施設を主として撮影するデジタルカメラ(路側用カメラ)を載せた台車を用意する。現地調査員は、その台車を調査対象道路の端から端に押して移動させ、その移動の間、隣接する写真間で80%以上(好ましくは90%以上)の重複率となるように間欠的に路面と路側施設をスチル撮影する。路面用カメラは路面を主として撮影するように、光軸前向きで若干、下向きにし、路側用カメラは、光軸を前向きで若干、下向きにしつつ、例えば正面から30度ないし45度程度、右向きに向ける。現地調査員は、路面用カメラで撮影された多数の路面写真と、路側用カメラで撮影された多数の路側写真を、通信装置26を介してHDD18に路面写真40及び路側写真42として格納する。

0028

図3は、CPU12上で動作する道路状況計測プログラムのメインフローのフローチャートである。コンピュータ10のオペレータは、道路状況計測プログラムを起動する。これにより、CPU12は、機能30〜36を実現する手段として機能する。

0029

点群生成機能30は、HDD18に格納された路面写真40及び路側写真42と、これら写真に写り込んだ標定点の位置座標データを用いて、SfMによる三次元形状復元ソフトウエアにより、撮影視野内三次元位置データ{Pi(x,y,z)}を生成し、HDD18に点群データ44として格納する(S1)。

0030

具体的には、点群生成機能30は、三次元形状復元処理(SfM)により路面写真40及び路側写真42の各画像の特徴点を多数抽出し、隣接して撮影された2以上の写真画像をマッチングすることで、撮影に使用した各カメラ(路面用カメラ及び路側用カメラ)の相対的な三次元位置と傾きを決定する。これを相互標定という。点群生成機能30は更に、撮影視野内に含まれる標定点を参照して、相互標定による相対的な三次元位置を、公共測量座標系上の3次元位置に変換する。これを絶対標定という。

0031

隣り合う画像の重畳率を80%以上とすることで、写真画像の高いマッチング精度を実現出来る。対象物(道路、擁壁、電柱等)に対して任意な測定間隔(実際には画像の画素間隔)を設定し、2画素または4画素毎に画像に写っている全ての対象を三次元計測する。このようにして得られた三次元の点の集まりを「点群データ」という。点群データは、路面、側溝及び路側施設の三次元位置を表現する。

0032

CPU12は、画像生成機能32によるテクスチャマッピングにより、路面写真40、路側写真42及び点群データ44から道路の路面と路側の一部を所定角度で見下ろした三次元画像を生成する(S2)。CPU12は、生成した三次元画像を必要により表示装置20に表示する。

0033

CPU12は、オペレータに、表示装置20に表示されるオルソ画像(正射投影画像)上で、対象道路の路面外縁上の複数の点を指定させ、CPUは指定された複数の点を接続して、対象道路の路面形状を示す左右の外形線を生成する(S3)。画像認識技術及び点群データ処理技術によりCPU12が補助的に縁石等の外形線(候補)を生成し、オペレータが目視で表示装置20の画面上で修正するようにしてもよい。例えば、CPU12は、路側写真42から縁石等の2Dエッジ(段差)を抽出し、点群データ44から縁石等の3Dエッジを抽出し、これらの抽出結果を組み合わせて、縁石等の外形線を抽出する。

0034

CPU12は、S3で生成した左右の外形線間で距離的に中間に位置する点を対象道路の路面中間点とし、これら路面中間点と対象道路の両出入口端の中間点とを接続して、対象道路の中心線とする(S4)。オペレータは、このように決定された中心線の修正を表示装置20に表示されるオルソ画像上で指示出来る。

0035

中心線を決定する別の方法として、ステップS3で生成される外形線を参照せずに、オペレータが表示装置20に表示されるオルソ画像上で対象道路の中心線を決定しても良い。例えば、オペレータは、表示装置20に表示されるオルソ画像上で、マウス22により対象道路の両出入口端の中間点と、当該両出入口端の中間点間で路面上に1以上の路面中間点を指定する。CPU12は、両出入口端の中間点間で、路面上で指定された1以上の路面中間点を接続して、対象道路の中心線とする。

0036

狭あい道路の場合、道路の左右の側端を明確には決定しにくいことから、オペレータのマニュアルによる指定が有効であり、精度を得やすいことがある。他方、路側にブロック塀、擁壁またはガードレールがある場合、道路の側端を決定しやすく、このような場合、画像処理でエッジ抽出により側端線を外形線として決定でき、決定した左右の側端線の中間を中心線として決定できる。コンピュータ処理による外形線及び中心線の決定を先ず試行し、これが難しいか間違いが多い場合にオペレータの指定操作を伴うマニュアル決定に移行するようにしてもよい。

0037

ステップS4の後、CPU12は、オペレータの指示に従い又は所定の順番で、調査道路の所定の項目について定量解析を実行する(S5〜S15)。本実施例では、CPU12は、道路幅(S5)、縦方向及び横方向の勾配(傾斜)(S6)、路面平坦性(S7)、及び路側施設(擁壁、電柱及びブロック塀等)の高さや傾き(S8)を、一括(S9,S15)でも個別(S11〜S14)でも計算できる。CPU12は、どの要素を計算するかをオペレータに選択させるメニューを表示装置20の画面上に表示する。

0038

オペレータがメニュー画面の「道路幅」を指示した場合(S5)、CPU12は、道路幅決定関数により道路幅(単位:m)を決定する(S11)。図4は、道路幅決定関数(S11)の詳細なフローチャートを示す。

0039

CPU12は先ず、道路幅の最大値最小値変数(最大道路幅と最小道路幅)を適当な値で初期化する(S21)。例えば、最大道路幅をゼロ値とし、最小道路幅を通常はありえない大きな値にする。

0040

CPU12は、対象道路の端付近で中心線上の位置を指定し(S22)、この指定位置で道路幅を計算する(S23)。例えば、指定位置で中心線に直交する直線の、両側の側端線間の距離を道路幅とする。

0041

CPU12は、S23で計算した道路幅を最大道路幅及び最小道路幅と比較し、この比較に従い最大道路幅及び最小道路幅を更新する(S24)。S23で計算した道路幅が最大道路幅を越える場合には、S23で計算した道路幅を最大道路幅とする。また、S23で計算した道路幅が最小道路幅未満の場合には、S23で計算した道路幅を最小道路幅とする。CPU12は、最小道路幅及び最大道路幅が更新された場合、それぞれの道路幅方向の両端の位置座標をRAM16またはHDD18に一時記憶する。

0042

CPU12は、指定位置を中心線に沿って所定距離Δdだけ移動する(S25)。所定距離Δdは任意に設定可能であり、初期値(例えば1m)またはオペレータの指定する値に設定される。

0043

CPU12は、移動後の指定位置が対象道路の道路端を越えているかどうかを調べる(S26)。移動後の指定位置が対象道路の道路端を越えていない場合(S26)、CPU12は、S23に戻り、S23以降を繰り返す。これにより、所定距離Δdごとの道路幅を調べ、対象道路の最大道路幅と最小道路幅を決定出来る。移動後の指定位置が対象道路の道路端を越えている場合(S26)、CPU12は、最大道路幅と最小道路幅を戻り値にセットして(S27)、呼出し元である図3に示すフローに戻る。

0044

対象道路の最大道路幅及び最小道路幅が決まると、CPU12は、自動的にまたはオペレータの指示に従い、最小道路幅の道路幅方向の両端の位置座標を用いて、オルソ画像に重ねて最大道路幅を示す線と最小道路幅を示す線を描画する。これにより、オペレータは対象道路の最大幅最小幅視覚的に確認出来る。

0045

オペレータがメニュー画面の「勾配」を指示した場合(S6)、CPU12は勾配計算機能36を使って、対象道路の縦方向(道路進行方向)と横方向(道路幅方向)の最大勾配傾斜角度)を決定する(S12)。図5は、勾配決定関数(S12)の詳細なフローチャートを示す。

0046

CPU12(勾配計算機能36)は先ず、計算結果の最大値を格納する縦勾配値(道路進行方向の勾配値)と横勾配値(道路幅方向の勾配値)をゼロ値で初期化する(S31)。ゼロ値は水平を意味する。

0047

CPU12は、対象道路の端付近で中心線上の位置を指定し(S32)、CPU12(勾配計算機能36)は、この指定位置と中心線に添った所定距離の位置との間で縦方向の勾配(傾斜角度)を計算する(S33)。勾配を計算する2点の三次元座標値は、近くの点群データから補完して取得する。例えば、その2点間水平距離と高度差で勾配を角度として計算する。CPU12(勾配計算機能36)は、計算した縦方向の勾配が縦勾配値より大きい場合には縦勾配値を計算値で更新する(S34)。より具体的に説明すると、CPU12(勾配計算機能36)は、計算した縦方向の勾配と縦勾配値とを絶対値で比較し、計算した縦方向の勾配が縦勾配値より大きければ、計算した縦方向の勾配を縦勾配値に代入し、計算した縦方向の勾配が縦勾配値以下であれば、縦勾配値を維持する。CPU12(勾配計算機能36)は、縦勾配値を更新したとき、この縦勾配値の対象道路上の位置座標をRAM16またはHDD18に縦勾配値に対応付けて一時記憶する。

0048

CPU12(勾配計算機能36)は、対象道路の中心線上の指定位置から所定の横幅の2点間で横方向の勾配(傾斜角度)を計算する(S35)。勾配を計算する2点の三次元座標値は、近くの点群データから補完して取得する。例えば、その2点間で水平距離と高度差で勾配を角度として計算する。CPU12(勾配計算機能36)は、計算した横方向の勾配が横勾配値より大きい場合には、横勾配値を計算値で更新する(S36)。より具体的に説明すると、CPU12(勾配計算機能36)は、計算した横方向の勾配値と横勾配値とを絶対値で比較し、計算した横方向の勾配が横勾配値より大きい場合、計算した横方向の勾配で横勾配値を置換し、計算した横方向の勾配が横勾配値以下であれば、横勾配値を維持する。CPU12(勾配計算機能36)は、横勾配値を更新したとき、この横勾配値の対象道路上の位置座標をRAM16またはHDD18に横勾配値に対応付けて一時記憶する。

0049

なお、勾配計算機能36は、中心線上の注目点から任意の方向の断面形状を断面形状生成機能34により形成させ、当該断面形状により勾配を計算してもよい。これにより、縦と横以外の任意の方向の勾配値を決定出来る。

0050

CPU12は、指定位置を中心線に沿って所定距離Δdだけ移動する(S37)。所定距離Δdは任意に設定可能であり、初期値(例えば1m)またはオペレータの指定する値に設定される。道路幅決定の所定距離Δd(S25)と同値でも、異なっても良い。

0051

CPU12は、移動後の指定位置が対象道路の道路端を越えているかどうかを調べる(S38)。移動後の指定位置が対象道路の道路端を越えていない場合(S38)、CPU12は、S33に戻り、S33以降を繰り返す。これにより、所定距離Δdごとに調べた、対象道路の最大縦勾配値と最大横勾配値を、対象道路上の位置座標とともに決定出来る。

0052

移動後の指定位置が対象道路の道路端を越えている場合(S38)、CPU12は、縦勾配値(最大縦勾配値)と横勾配値(最大横勾配値)、及びこれらの位置座標を戻り値にセットして(S39)、呼出し元である図3に示すフローに戻る。

0053

CPU12は、最大縦勾配値の位置と最大横勾配値の決定後に自動的に、または、オペレータの指示に従い、オルソ画像に重ねて、最大縦勾配値の位置と最大横勾配値の位置を表示する。これにより、オペレータは表示装置20の画面上で、最大縦勾配値の位置と最大横勾配値の位置を視覚的に確認出来る。

0054

オペレータがメニュー画面の「路面平坦性」を指示した場合(S7)、CPU12は、対象道路の路面平坦性を決定する(S13)。図6は、路面平坦性決定関数(S13)の詳細なフローチャートを示す。平坦性は、代表的には路面の凹凸であり、わだち掘れも含まれる。

0055

CPU12は先ず、主として路面を含む点群データ44から、例えば格子間隔10cm程度の正方格子データを生成する(S41)。これにより、断面形状生成機能34が横断面図を生成する処理負担を軽減出来る。

0056

CPU12は、対象道路の端付近で中心線上の位置を指定する(S42)。断面慶応生成機能34が、この指定位置の横断面と、中心線に添った前後の複数の格子位置の横断面とを生成し、CPU12は、これら少なくとも3つ以上の横断面から平均路面を生成する(S43)。これは、正方格子データが示す3次元位置分布低域ろ波空間周波数フィルタを掛ける処理に相当する。

0057

CPU12は、指定位置の横断面において、S43で得た平均路面からの標高差所定値以上の凹凸を検出し、検出した凹凸の深さ・高さと位置をRAM16に一時記憶する(S44)。

0058

CPU12は、指定位置を中心線に沿って所定距離Δdだけ移動する(S45)。所定距離Δdは、ここでは、正方格子の格子間距離整数倍とする。

0059

CPU12は、移動後の指定位置が対象道路の道路端を越えているかどうかを調べる(S46)。移動後の指定位置が対象道路の道路端を越えていない場合(S46)、CPU12は、S43に戻り、S43以降を繰り返す。これにより、所定距離Δdごとに、凹凸の深さ・高さと位置を検出出来る。移動後の指定位置が対象道路の道路端を越えている場合(S46)、CPU12は、S47に進む。

0060

CPU12は、検出した凹凸の連続性を調べてグループ化する(S47)。このグループ化により、凹凸のサイズ(大きさ)を判別でき、わだち掘れも検出出来る。

0061

CPU12は、グループ化した凹凸の情報(深さ・高さ、位置及び大きさ)を戻り値にセットして(S48)、呼出し元である図3に示すフローに戻る。

0062

CPU12は、凹凸の計算後、自動的にまたはオペレータの指示に従い、グループ化した凹凸をオルソ画像上に高度に応じた着色で表示装置20に表示する。これにより、オペレータは凹凸の様子を視覚的且つ定量的に確認出来る。

0063

オペレータがメニュー画面の「路側施設」を指示した場合(S8)、CPU12は、路側施設検出関数ないしプログラムにより路側施設の傾き・高さを決定する(S14)。図7は、路側施設検出プログラム(S14)の詳細なフローチャートを示す。路側施設には、擁壁、電柱及びブロック塀が含まれる。これら施設が傾いている場合、地震等で倒壊する可能性が高く、これらの高さ・傾きは、防災目的で重要な情報となる。

0064

傾いている路側施設の場合、点群データ44には、傾斜した側面を示す点が多数出現する。従って、そのような、一定以上の拡がりの面を示す点群を探索することで、傾いた路側施設を特定ないし検出出来る。電柱は点群データでは細長い斜面として出現することから、その斜面形状とか大きさで判別出来る。また、擁壁とブロック塀は、表面写真から材質を推測することで判別出来る。

0065

CPU12は先ず、路側の被写体を主として含む点群データ44から、例えば格子間隔10cm程度の正方格子データを生成する(S51)。これは、傾斜した面の検出が容易になるからであり、点群データでの処理負担が重くなければ、このステップS51を省略出来る。

0066

CPU12は、対象道路の端付近で路側の探索範囲を設定し(S52)、設定された探索範囲内一定サイズ以上の大きさで、垂線に対して一定角度以上の斜面を探索する(S53)。CPU12は、検出した斜面のサイズと位置をRAM16またはHDD18に一時記憶する。

0067

CPU12は、S53の後、左右の路側の全範囲を探索し終えたかどうかを判定する(S54)。全範囲の探索を終了していない場合(S54)、CPU12は、次の探索範囲を設定して(S55)、S53に戻る。すなわち、CPU12は、左右の路側の全範囲を探索し終えるまで、S53を実行する。

0068

路側の全範囲の探索を終了したら(S54)、CPU12は、個々の探索範囲で検出した斜面を、隣接する斜面でグループ化する(S56)。CPUは、グループ化された斜面の傾斜角度と高さを計算し(S57)、種別を判定する(S58)。ここの種別は、電柱、擁壁またはブロック塀などの区別であり、それぞれの種別を示すコードが、グループ化された斜面に割り当てられる。グループ化された各斜面は、1つの路側施設を代表する。

0069

グループ化された斜面が上下方向に細長い場合、CPU12は、この斜面を構成する路側施設の種別を電柱と判定する。グループ化された斜面が、電柱ほどには細長くない場合、CPU12は、斜面に対応する路側写真部分から材質を認識し、この認識結果に従い、その斜面が擁壁、ブロック塀またはガードレール等かどうかを判定する。種別判定の要素に、高さや形状を加えても良い。

0070

CPU12は、グループ化された斜面毎に種別(電柱、擁壁、ブロック塀)、傾斜角度及び高さを戻り値にセットし(S59)、呼出し元である図3に示すフローに戻る。

0071

オペレータがメニュー画面の「全部計算」を指示した場合(S9)、CPUは、道路幅決定関数(S11)、勾配決定関数(S12)、路面平坦性決定関数(S13)、及び路側施設検出関数(S14)を順次、実行して、道路幅、縦方向及び横方向の勾配、路面平坦性、並びに路側施設の傾き及び傾斜角度を計算する。

0072

必要な要素の計算が完了すると、オペレータは、メニュー画面の「終了」を指示する(S10)。この指示に応じて、CPU12は、決定した数値を道路管理データベース52の対応する道路の対応する項目に書き込み(S16)、図3に示すフローを終了する。

0073

上述のコンピュータ処理により、現地で実測する必要なしに、種々の要素を定量的に計測し、道路管理データベース52に入力することができる。これにより、現地調査の人的負担を軽減できるだけでなく、主観的な判断無しで現地調査を詳細且つ精確に実施でき、現地調査に要する時間を大幅に短縮出来る。

実施例

0074

特定の説明用の実施例を参照して本発明を説明したが、特許請求の範囲に規定される本発明の技術的範囲を逸脱しないで、上述の実施例に種々の変更・修整を施しうることは、本発明の属する分野の技術者にとって自明であり、このような変更・修整も本発明の技術的範囲に含まれる。

0075

10:コンピュータ
12:CPU
14:ROM
16:RAM
18:HDD
20:表示装置
22:マウス
24:キーボード
26:通信装置
30:点群生成機能
32:画像生成機能
34:路面形状生成機能
36:勾配計算機能
40:路面写真
42:路側写真
44:点群データ
50:ネットワーク
52:道路管理データベース

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