JP2000275357A - 降雨雪状況検出方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来は奥行き情報が重畳している画像データ
において、降雨雪片を一意に扱うことが難しく、その画
像から求める移動ベクトルにより算出される降雨雪の
量、強度、方向等を正確に求めることは困難であった。 【解決手段】 テレビカメラ等の撮影手段１の近傍にお
いて、スイッチャ７によって順次切換え照射される少な
くとも２つ以上のスリット光により降雨雪片を照明し、
この照明された降雨雪片を前記撮影手段で撮影すること
により、重畳されない奥行き情報から降雨雪の量、強
度、方向の何れかを抽出するようにした降雨雪状況検出
方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に、テレビカメ
ラ等の撮影手段を用いて降雨や降雪の状況を自動的に検
出するための降雨雪状況検出方法およびその装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車道路等に降る雨や雪の状況
を夜間時において検出する方法としては、図８に示すよ
うに自動車道路の路肩に支柱Ａを立設し、該支柱Ａの上
方にテレビカメラ等の撮影手段１をその光軸が路面に向
くように傾けて取付け、また、雨や雪を照明するための
光源Ｂを同じく放射光の光軸が路面に向くように傾けて
取付け、該照明された部分に降る雨や雪を前記撮影手段
１で撮影し、撮影された画像を図９に示す画像処理装置
によって、雨や雪の成分だけ抽出して降雨雪の量や強
度、方向を相対的に評価していた。

【０００３】次に、前記画像処理装置について説明す
る。この画像処理装置Ｃは本出願人会社が出願した特願
平１０−０３１１５４号に開示されたものである。以
下、画像処理装置Ｃの一例を図９、図１０と共に説明す
る。

【０００４】前記した特願平１０−０３１１５４号には
３つの実施の形態、すなわち、降雨雪成分の抽出にシー
ケンシャル差分法、ダイナミック差分処理法、およびナ
イキスト成分抽出法が開示されているが、ここでは、こ
れら３つの実施の形態を１つとして説明することとす
る。

【０００５】ところで、前記シーケンシャル差分法と
は、時間的に隣り合う２つの画像の差分をとることによ
って画像中から移動体（降雨雪）のみを時系列的な正負
の成分として抽出する手法であり、ダイナミック差分法
とは、静止物体のみが写った背景画像と移動体が写った
撮影画像との差分をとることによって画像中から移動体
のみを抽出する方法であり、また、ナイキスト成分抽出
法とは、時間的に隣り合う２つの画像の差分をとること
によって画像中から移動体（降雨雪）のみを時系列的な
正負の極性からなるペアのナイキスト成分のうち何れか
一方の正負のナイキスト成分を周波数フィルタ処理によ
って抽出し、該抽出したナイキスト成分の重心間をつな
ぐベクトルを算出することにより移動体のみを抽出する
方法である。

【０００６】以下、降雨雪状況の評価を行うための画像
処理装置Ｃについて説明する。１は降雨雪検出対象領域
を撮影した画像データをデジタル信号により出力する撮
影手段、２はデジタル信号からなるフレーム画像を記憶
し、記憶した時系列な画像データの差分から降雨雪成分
を抽出する画像処理手段、３は個々の降雨雪成分を識別
して移動ベクトルを算出する画像解析手段、４は算出し
た上記移動ベクトルの数、長さ、方向を基に量、強度、
方向の何れかの評価を行う降雨雪評価部である。

【０００７】次に、各手段の詳細について説明する。撮
影手段１はテレビカメラ１０１と、該テレビカメラ１０
１で撮影した映像信号中の高周波成分を除去して雑音の
除去とサンプリング時の折り返し雑音を防止するローパ
スフィルタ（ＬＰＦ）１０２と、映像信号をデジタル信
号に変換するＡＤ変換器１０３とから構成されている。

【０００８】画像処理手段２は前記したシーケンシャル
差分法、ダイナミック差分法あるいはナイキスト成分抽
出法からなる降雨雪成分抽出部２０１と、該降雨雪成分
抽出部２０１によって抽出された移動成分に対して面積
しきい値処理を施して面積の大きな車両や歩行者成分を
除外し、面積の小さな降雨雪成分のみを抽出する面積し
きい値処理部２０２とから構成されている。

【０００９】画像解析手段３は前記したシーケンシャル
差分法およびナイキスト成分抽出法にあっては、絶対値
画像算出処理部と、ラベリング処理部と、ラベル領域分
離処理部からなる移動ベクトル算出部３０１および移動
ベクトル演算処理部３０２とから構成され、また、ダイ
ナミック差分法にあっては、ラベリング処理部と、ラベ
ル領域関連付け処理部とからなる移動ベクトル算出部３
０１および移動ベクトル演算処理部３０２とから構成さ
れている。

【００１０】次に、図９の画像処理装置Ｃの処理動作に
ついて、図１０のフローチャートと共に説明する。テレ
ビカメラ１０１で撮影された降雨雪検出対象領域の映像
信号はローパスフィルタ１０２で高周波成分がカットさ
れた後、ＡＤ変換器１０３においてデジタル信号に変換
される（ステップＳ１）。デジタル信号に変換された画
像データは一旦、降雨雪成分抽出部２０１内の図示しな
い画像メモリに記憶され（ステップＳ２）、かつ、シー
ケンシャル差分法、ダイナミック差分法あるいはナイキ
スト成分抽出法によって移動体が抽出される（ステップ
Ｓ３）

【００１１】次いで、面積しきい値処理部２０２におい
て一定以上の大きな面積を持つ移動成分（車両等）を雪
片や雨滴ではないものと判定し、これらの移動体を画面
から除外し、その結果、降雨雪成分のみが残った画像が
取り出される（ステップＳ４）。

【００１２】次に、移動ベクトル算出部３０１におい
て、隣接した画素に対して定められた伝播規則に従って
情報を逐次伝播する伝播法などを利用することにより対
象物に対するラベリング処理を行い、個々の降雨雪成分
を識別するためのラベル付けを行い、該ラベル付けされ
た画像は移動ベクトル演算処理部３０２に送られ、移動
体の重心間を結ぶベクトルを算出し（ステップＳ５）、
このベクトルを当該降雨雪成分についての移動ベクトル
として出力する。このようにして得られた各降雨雪成分
の移動ベクトルは、降雨雪評価部４に送られる。

【００１３】降雨雪評価部４は、この送られてくる各降
雨雪成分の移動ベクトルを基に、その時の降雨または降
雪の量、強度、方向を評価し各々適切な表現形式をもっ
て出力する（ステップＳ６）。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した撮
影手段１で写し出される実際の画像中には、図１１、図
１２に示すように撮影手段１から見て奥行きの降雨雪成
分も写し出される。すなわち、図１１(a) にあっては、
降雨雪成分の大きさが等しい場合の撮影例を示し、図１
２(a) にあっては、降雨雪成分の大きさが異なる場合の
撮影例を示している。

【００１５】図１１(a) の降雨雪状態にあっては、奥行
きがあることから撮影画像は図１１(b) のようになり、
すなわち、実際の各降雨雪片イ、ロ、ハに対して撮影画
像上の各降雨雪片は図１１(b) のイ、ロ、ハとなって、
実際の各降雨雪片の大きさ、速度が等しくともデータが
２次元で扱われるため、撮影画像中のそれぞれの降雨雪
片が異った大きさ、速度であるかのようになる。

【００１６】また、図１２(a) の降雨雪状態にあって
は、奥行きがあることから撮影画像は図１２(b) のよう
になり、すなわち、実際の各降雨雪片イ、ロ、ハに対し
て撮影画像上の各降雨雪片は図１１(b) のイ、ロ、ハと
なって、実際の各降雨雪片の大きさ、速度が異なってい
てもデータが２次元で扱われるため、撮影画像中のそれ
ぞれの降雨雪片が等しい大きさ、速度であるかのように
なる。

【００１７】従って、奥行き情報が重畳している画像デ
ータにおいて、降雨雪片を一意に扱うことが難しく、そ
の画像から求める移動ベクトルにより算出される降雨雪
の量、強度、方向等を正確に求めることは困難であっ
た。

【００１８】そこで、本出願人会社は前記した問題点で
ある奥行き情報への重畳を軽減するものとして、特願平
１０−３６８４５９号に開示した方法および装置を開発
した。この出願は、テレビカメラ等の撮影手段の近傍
に、スリット状の光を出す少なくとも１つの光源と、該
スリット状の光によって照射された降雨雪片を前記撮影
手段で撮影した画像から降雨雪の量、強度、方向の何れ
かを検出するようにした方法である。

【００１９】この場合において、スリット光を白色光と
した場合には、既設照明の影響を受け、輝度毎に降雨雪
片を分別することが困難となり、結果的に奥行き方向の
情報が重畳するといった問題が起こる。また、前記既設
照明の影響を受けないようにするために、前記出願にお
いてスリット光として着色光を用いたものが開示されて
いるが、この場合にあっても、奥行き情報が重畳される
点に関しては同じであり、従って、正確なる降雨雪の
量、強度、方向を検出することは困難であった。

【００２０】本発明は前記したそれぞれの問題点を解決
せんとするもので、その目的とするところは、複数のス
リット光を撮影手段と同期してスイッチャにより切換
え、あるいは、撮影手段と同期してスリット光をスイッ
チャにより切換えながら撮影手段によって各スリット毎
の画像を抽出し、さらには、連続するカラースペクトル
照明を各色毎にカラー撮影手段によって撮影することに
より、降雨雪成分の検出をより精度高く検出することが
できる降雨雪状況検出方法およびその装置を提供せんと
するにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の降雨雪状況検出
方法は前記した目的を達成せんとするもので、その請求
項１の方法は、テレビカメラ等の撮影手段の近傍におい
て、スイッチャによって前記撮影手段と同期して切換え
照射される少なくとも２つ以上の白色あるいは着色スリ
ット光により降雨雪片を照明し、この照明された降雨雪
片を前記撮影手段で撮影することにより、奥行き情報が
重畳しない画像から降雨雪の量、強度、方向の何れかを
抽出するようにしたことを特徴とする。

【００２２】請求項２の手段は、少なくとも２つ以上の
白色あるいは着色スリット光を放射する光源と、前記ス
リット光により照明された降雨雪片の画像を撮影するテ
レビカメラ等の撮影手段と、前記撮影手段と同期して一
定時間毎に切換えて前記光源を点灯させるスイッチャと
を具備し、前記撮影手段によって得られた奥行き情報が
重畳しない画像から降雨雪の量、強度、方向の何れかを
抽出するようにしたものである。

【００２３】請求項３の手段は、テレビカメラ等の撮影
手段の近傍において、該撮影手段の映像同期信号と同期
して動作するスイッチャによって切換え照射される少な
くとも２つ以上の白色あるいは着色スリット光により降
雨雪片を照明し、この照明された降雨雪片を前記撮影手
段で撮影することにより、奥行き情報が重畳しない画像
から降雨雪の量、強度、方向の何れかを抽出するように
したことを特徴とする。

【００２４】請求項４の手段は、少なくとも２つ以上の
白色あるいは着色スリット光を放射する光源と、前記ス
リット光により照明された降雨雪片の画像を撮影するテ
レビカメラ等の撮影手段と、前記光源を前記撮影手段の
映像同期信号に同期させて切換えて点灯させるスイッチ
ャとを具備し、前記撮影手段によって得られた奥行き情
報が重畳しない画像から降雨雪の量、強度、方向の何れ
かを抽出するようにしたものである。

【００２５】請求項５の手段は、テレビカメラ等の撮影
手段の近傍において、連続的なカラースペクトル光を照
射して降雨雪片を照明し、該照明された降雨雪片を前記
撮影手段によって各色毎に分別することにより、奥行き
情報が重畳しない画像から降雨雪の量、強度、方向の何
れかを抽出するようにしたことを特徴とする。

【００２６】請求項６の手段は、カラースペクトル光を
照射する連続カラースペクトル照明光源と、前記カラー
スペクトル光により照明された降雨雪片の画像を撮影す
るテレビカメラ等の撮影手段とを具備し、前記照明され
た降雨雪片を前記撮影手段によって各色毎に分別するこ
とにより、奥行き情報が重畳しない画像から降雨雪の
量、強度、方向の何れかを抽出するようにしたものであ
る。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る降雨雪状況検
出方法およびその装置の第１の実施の形態を図１、図２
と共に説明する。１は従来例と同様な撮影手段１と、複
数の光源（図示のものは３個の光源を示しているが２個
あるいは３個以上であってもよく、また、好ましくは着
色光が望ましい）５１〜５３の照射面にスリット６１ａ
〜６３ａを有するスリット板６１〜６３が配置されてい
る。

【００２８】１は従来例と同様なテレビカメラを含む撮
影手段にして、前記スリット板６１〜６３のスリット６
１ａ〜６３ａに対して直交する方向に配置され、前記光
源５１〜５３より照射されるスリット光により反射され
た降雨雪片の画像を撮影する。なお、本発明における光
源５１〜５３はテレビカメラを含む撮影手段１の近辺の
みを照らせばよいので撮影手段１の近傍に低輝度の光源
を配置する。

【００２９】７は前記光源５１〜５３の点滅を所望時間
毎に順次切換え、例えば、３３m/s毎に切換え、１つの
スリットからのみスリット光が照射されるように光源５
１〜５３を制御するスイッチャである。なお、スイッチ
ャ７は図示しないコントロール回路によって撮影手段１
と同期して光源５１〜５３を制御する。すなわち、各ス
リット光毎に撮影手段１で撮影した画像が、どのスリッ
ト光であるかを判別できるように制御する。

【００３０】このように構成した本発明の第１の実施の
形態にあっては、撮影手段１によって撮影される降雨雪
片は、１つのスリット６１ａ〜６３ａからのスリット光
によって順次照明されるので、撮影手段１は奥行き情報
が重畳されていない降雨雪成分を抽出することとなる。
また、図２の(a),(b),(c) に示すように、連続的に撮影
を行うことから、輝度による奥行き情報を分別すること
なく空間情報が得られる。

【００３１】そして、前記したように得られた画像にお
いて、撮影手段１で撮影された各スリット光毎の画像は
スリット光の位置が光軸方向で遠近が生じるため、降雨
雪成分の大きさが異なるが、各スリット光と撮影画像と
が同期しているので、フレーム毎に降雨雪成分の大きさ
を補正して扱うことができ、従って、この補正を画像処
理装置Ｃにおいて処理することにより空間的な精度の高
い情報を得ることができる。

【００３２】次に、第２の実施の形態を図３、図４と共
について説明する。前記した第１の実施の形態にあって
は、スイッチャ７によって点灯のタイミングを切換えて
空間的に精度の高い情報を得るようにしたものである
が、本実施の形態は撮影手段１のフレーム同期信号に同
期してスイッチャ７を切換えるようにしたものである。

【００３３】すなわち、撮影手段１のフレーム同期信号
（１／３０ｓ≒３３ｍｓ）に同期して、光源５１〜５３
を順次切換えて、スリット板６１〜６３のスリット６１
ａ〜６３ａからスリット光を放射するようにする（図３
参照）。

【００３４】また、このように構成することにより、撮
影手段（画像のサンプリング）とスリット光との同期が
取られることから、撮影された画像には、明確な１断面
のみのスリット光に照らされた降雨雪片が映し出される
ため、画像処理装置Ｃにおいて奥行き情報が重畳されて
いない降雨雪片を抽出することができる。

【００３５】さらに、フレーム同期信号により連続に撮
影を行うことから（図４(a) , (b))、輝度による奥行き
情報を分別することなく空間情報が得られる。また、前
記したように得られた映像においては、各フレームで捉
えられた降雨雪成分の大きさが異なるので、フレーム毎
に降雨雪成分の大きさを補正して扱うことにより、前記
した第 1の実施の形態よりも空間的な精度の高い情報を
得ることができるものである。

【００３６】次に、第３の実施の形態を図５と共につい
て説明する。前記した第１および第２の実施の形態にあ
っては、複数（実施の形態では３個）のスリット６１ａ
〜６３ａからスリット光を照射するものであるが、本実
施の形態は、連続的なカラースペクトル照明を用いたも
のである。

【００３７】以下、この実施の形態について説明する
に、８は連続したカラースペクトル光を照射する連続カ
ラースペクトル照明光源にして、前記したと同様に撮影
手段１の光軸と照明光源８よりのカラースペクトル光が
直交するように配置する。

【００３８】この実施の形態にあっては、照明の色が連
続的に変化していることから、撮影手段１において、例
えば、前記照明光源８におけるカラースペクトルの適宜
周波数成分毎の撮影を行うことによって、奥行き情報が
重畳されず、かつ、奥行きに対する情報が密な各色毎の
分別が行える。

【００３９】なお、前記した実施の形態にあっては、フ
レーム同期信号を用いる場合を示したが、映像同期信号
がフィールド同期信号であってもよいことは言うまでも
ない。また、前記した実施の形態にあっては、光源５１
〜５３および照明光源８を撮影手段１におけるテレビカ
メラの下側に配置した場合について説明したが、図６に
示すように上側、あるいは左右の何れかの方向に配置し
てもよく、また、図７に示すようにテレビカメラの近傍
で、かつ、テレビカメラを軸とした円周方向に配置して
もよい。

【００４０】さらに、スリット状の光を出す光源として
は、第１および第２の実施の形態のように光源とスリッ
ト板を用いる必要はなく、指向性の高いＬＥＤを一列に
並べた光源や、ビームを絞ったレーザー光などを扇状に
高速掃引する光源などを用いても同様にスリット状の光
を発生させることが可能である。

【００４１】

【発明の効果】本発明は前記したように、一定周期毎に
切換えられる複数のスリット光を降雨雪片に照射し、該
照射により照明された降雨雪片の画像を、どのスリット
光による画像かを判別できるようにテレビカメラ等の撮
影手段によって撮影し、この撮影された奥行き情報が重
畳されていない画像から降雨雪の量、強度、方向の何れ
かを抽出するようにしたので、空間的な精度の高い情報
を得ることができ、しかも、既存照明の影響を受けるこ
となく降雨雪成分を高い精度で抽出することができる。

【００４２】また、撮影手段の映像同期信号と同期して
複数のスリット光を降雨雪片に照射し、該照射により照
明された降雨雪片の画像を前記撮影手段によって撮影す
るようにしたので、より空間的な精度の高い情報を得る
ことができ、しかも、既存照明の影響を受けることなく
降雨雪成分を高い精度で抽出することができる。

【００４３】さらに、連続カラースペクトル光を降雨雪
片に照射し、該照射により照明された降雨雪片の画像を
前記撮影手段によって各色別に分別して撮影するように
したので、空間的な精度の高い情報を得ることができる
と共に既存照明の影響を受けることなく降雨雪成分を高
い精度で抽出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】本発明に係る降雨雪状況検出方法およびその装
置による第１の実施の形態を示す説明図である。

【図２】(a) 〜(c) は同上の各スリット光毎の説明図で
ある。

【図３】第２の実施の形態を示す説明図である。

【図４】(a) は同上の各スリット光毎の説明図、(b) は
撮影された画像である。

【図５】第３の実施の形態を示す説明図である。

【図６】斜め方向から見た光源５の配置位置の例を示す
説明図である。

【図７】正面から見た光源５の配置位置の例を示す説明
図である。

【図８】従来の照明方法を示す説明図である。

【図９】画像処理装置のブロック図である。

【図１０】処理動作を示すフローチャートである。

【図１１】従来の照明方法で撮影された降雨雪片を示
し、(a) は撮影状態を示す斜視図、(b) は撮影された画
像である。

【図１２】同じく従来の照明方法で撮影された降雨雪片
を示し、(a) は撮影状態を示す斜視図、(b) は撮影され
た画像である。

【符号の説明】

Ｃ 画像処理装置 ５ 光源 ６ スリット板 ６１ スリット ７ スイッチャ ８ 連続カラースペクトル照明源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅井 律雄 愛知県海部郡美和町大字篠田字面徳29−１ 名古屋電機工業株式会社美和工場内 (72)発明者 相原 靖師 愛知県海部郡美和町大字篠田字面徳29−１ 名古屋電機工業株式会社美和工場内 (72)発明者 上田 浩次 愛知県海部郡美和町大字篠田字面徳29−１ 名古屋電機工業株式会社美和工場内 (72)発明者 池谷 和夫 愛知県海部郡美和町大字篠田字面徳29−１ 名古屋電機工業株式会社美和工場内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 テレビカメラ等の撮影手段の近傍におい
   て、スイッチャによって前記撮影手段と同期して切換え
   照射される少なくとも２つ以上の白色あるいは着色スリ
   ット光により降雨雪片を照明し、この照明された降雨雪
   片を前記撮影手段で撮影することにより、奥行き情報が
   重畳しない画像から降雨雪の量、強度、方向の何れかを
   抽出するようにしたことを特徴とする降雨雪状況検出方
   法。
2. 【請求項２】 少なくとも２つ以上の白色あるいは着色
   スリット光を放射する光源と、前記スリット光により照
   明された降雨雪片の画像を撮影するテレビカメラ等の撮
   影手段と、前記撮影手段と同期して一定時間毎に切換え
   て前記光源を点灯させるスイッチャとを具備し、前記撮
   影手段によって得られた奥行き情報が重畳しない画像か
   ら降雨雪の量、強度、方向の何れかを抽出するようにし
   たことを特徴とする降雨雪状況検出装置。
3. 【請求項３】 テレビカメラ等の撮影手段の近傍におい
   て、該撮影手段の映像同期信号と同期して動作するスイ
   ッチャによって切換え照射される少なくとも２つ以上の
   白色あるいは着色スリット光により降雨雪片を照明し、
   この照明された降雨雪片を前記撮影手段で撮影すること
   により、奥行き情報が重畳しない画像から降雨雪の量、
   強度、方向の何れかを抽出するようにしたことを特徴と
   する降雨雪状況検出方法。
4. 【請求項４】 少なくとも２つ以上の白色あるいは着色
   スリット光を放射する光源と、前記スリット光により照
   明された降雨雪片の画像を撮影するテレビカメラ等の撮
   影手段と、前記光源を前記撮影手段の映像同期信号に同
   期させて切換えて点灯させるスイッチャとを具備し、前
   記撮影手段によって得られた奥行き情報が重畳しない画
   像から降雨雪の量、強度、方向の何れかを抽出するよう
   にしたことを特徴とする降雨雪状況検出装置。
5. 【請求項５】 テレビカメラ等の撮影手段の近傍におい
   て、連続的なカラースペクトル光を照射して降雨雪片を
   照明し、該照明された降雨雪片を前記撮影手段によって
   各色毎に分別することにより、奥行き情報が重畳しない
   画像から降雨雪の量、強度、方向の何れかを抽出するよ
   うにしたことを特徴とする降雨雪状況検出方法。
6. 【請求項６】 カラースペクトル光を照射する連続カラ
   ースペクトル照明光源と、前記カラースペクトル光によ
   り照明された降雨雪片の画像を撮影するテレビカメラ等
   の撮影手段とを具備し、前記照明された降雨雪片を前記
   撮影手段によって各色毎に分別することにより、奥行き
   情報が重畳しない画像から降雨雪の量、強度、方向の何
   れかを抽出するようにしたことを特徴とする降雨雪状況
   検出装置。