JPH04240556A - 路面のひび計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、道路や滑走路などの
舗装路面のひび割れを画像処理によって連続的に計測・
記録する路面のひび計測装置に関するものであり、特に
パーソナルコンピュータなどによってパターン認識の手
法によりひびの評価・判定を行うための計測データの入
手に好適な計測装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】既設道路や滑走路などの舗装路面の傷み
具合を評価する手法として、数ｋｍに及ぶ検査区間につ
いて例えば５０［ｃｍ］四方の単位面積ごとに幅１［ｍ
ｍ］以上のひびの有無を測定してひび割れ面の数と全測
定単位面の数との割合からひび割れ率（％）を求め、こ
れを路面改修の目安にすることが行なわれている。従来
、この各単位面積毎のひびの測定は、現場での目視検査
またはビデオカメラや単位面積ごとの写真撮影による画
像から目視判定を行い、データ出力としてはスケッチに
よる方法が主である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の舗装路面のひび
割れ検出では、現場での作業員による目視観測またはビ
デオ撮影や写真撮影とその画像の目視検査、そしてスケ
ッチの作成などに膨大な時間を要し、また撮影したビデ
オテープや写真フィルムの持ち帰り量が膨大となるほか
、検査員によってひび割れの検出判断基準が異なり、一
定基準で効率よく検出することが極めて困難であるとい
う問題があった。

【０００４】この発明で課題とするところは、検査対象
路面の表面のひびを自動車による牽引で能率的に自動計
測するために、計測作業中に後の解析に必要な計測デー
タをリアルタイムで最少限の記憶容量の記憶媒体に記憶
することのできる計測処理装置を備えた路面のひび計測
装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明に係る路面のひび計測装置では、路面上を移
動可能な台車上に、直下の路面を視野として前記移動方
向と交差する方向の路面の一次元画像情報を予め定めら
れた画素数で出力する撮像装置と、前記視野内の路面を
周囲から遮光するフード内で前記視野内の路面を低い照
射角で照明するように前記台車の接地面より上方の位置
に光源を配置してなる照明装置と、前記台車の予め定め
られた移動距離毎に前記撮像装置からの前記一次元画像
情報を取り込んで前記台車の位置情報と共にリアルタイ
ムの二次元画像処理を行なう計測処理装置と、前記計測
処理装置から出力される情報を着脱可能な記録媒体に記
録する記録装置とを搭載したものであり、特に前記計測
処理装置は、計測中の路面の平均的な明るさを計測する
ために予め定められた走査回数分の前記一次元画像情報
について画像画素の濃度平均値から濃度閾値を求める濃
度閾値決定手段と、順次与えられる前記画像情報に対し
て前記濃度閾値を境にバックグラウンド情報に対応する
高輝度側の画素濃度を一律に前記濃度閾値と同じ値に変
換固定する半閾値処理を行なう手段と、前記二次元画像
処理における走査の着目点画素に対し着目点を中心とす
る縦横及び斜めの計４方向について着目点に隣接する画
素同士の濃度の差の絶対値のうちの最大値を着目点デー
タとする変換処理を行なうエッジ抽出処理手段と、前記
エッジ抽出処理後の画像データの各画素に対して着目点
を中心として縦横及び斜めの計４方向について着目点か
ら所定画素だけ離れた周囲の画素の濃度の和を着目点デ
ータとする変換処理を行なうノイズ除去処理手段と、前
記ノイズ除去処理後の画像情報から予め定められた面積
の路面単位区画に対応する画素ブロック毎に画像情報中
のひび候補の画素数からひび候補面積を評価すると共に
予め定められた閾値を越えるひび候補面積をもつ単位区
画のみの二値画像情報を該単位区画の位置情報と共に前
記記録装置へ出力する面積評価判定処理手段とを備えて
なるものである。

【０００６】

【作用】本発明に係る路面のひび計測装置において、路
面上で牽引等により移動可能な台車に搭載された撮像装
置は、例えばＣＣＤリニアイメージセンサなどの撮像素
子と光学系を含み、計測対象の路面を前記台車の上部か
らの直下視野として捉えて予め定められた台車移動距離
毎に前記移動方向と交差する方向の路面の一次元画像情
報を予め定められた画素数で出力する。即ち、この撮像
装置からは、路面の幅員方向の一次元画像情報が例えば
台車の車輪回転に基づくエンコーダ等の距離計からの単
位移動距離（例えば１［ｍｍ］）毎の信号が到来する度
に取出される。この一次元画像情報の画素数は使用する
リニアイメ−ジセンサの画素数に対応する。例えば、測
定すべき最小のひびの幅を１［ｍｍ］とすると、分解能
は例えば　０．５［ｍｍ］程度必要であるから、幅員方
向に２［ｍ］程度の視野幅を２０４８画素の二個のＣＣ
Ｄリニアイメージセンサにより４０９６画素でカバーす
ればよい。この場合、台車の牽引速度を最大４［ｋｍ／
ｈ］とすれば、ＣＣＤリニアイメージセンサを２．５［
ＭＨｚ］程度のビデオレートで駆動すればよい。また、
撮像装置から出力される一次元画像情報のデータ形式は
、各画素について例えば８ビット（２５６階調）の濃淡
諧調で表わしたデジタルデータである。

【０００７】照明装置は前記視野内の路面を周囲から遮
光するフードを備え、このフード内には、前記視野を間
にして台車移動方向の前または後方に間隔をあけて前記
台車の接地面より上方の位置に前記交差方向に沿って延
在する例えば複写機用の棒状ハロゲンランプなどの高輝
度の光源を配置し、視野を低角度の照射角で照明できる
ようにしてある。このように、本発明では、撮像領域を
フードで覆って照明装置により低い照射角で路面を照明
し、しかも撮像装置による撮像は、フード内で低角度で
照明された路面に対して法線方向真上から画像を得るよ
うに光学系を配置して、外光の影響を避けた状態でひび
のエッジの作る濃い陰を撮像するが、そのための撮像装
置の視点から視野路面までの距離および高さや照明光源
位置および照射角などの諸条件は、理論計算と実際の路
面の平均的な形状データより算出し、実験によって確認
して決定することが望ましい。

【０００８】例えば幅員が３．１［ｍ］の道路では、各
種車両のわだちの存在による台車の傾きの影響を、台車
の車輪幅を幅員に接近した３．０［ｍ］とすることによ
ってかなり減少できることが確認されている。従って測
定対象の道路の幅員が夫々２．０，　２．５，　３．０
，３．５［ｍ］のとき、台車の車輪幅を１．９，　２．
４，　２．９，　３．４［ｍ］　と夫々設定し、台車の
左右両車輪が路面の左右のわだちの外側を転動するよう
にすることが好ましい。このような車輪幅で台車を移動
させる場合、台車の蛇行を考慮に入れて路面の高さが変
動することは、撮像装置と照明装置の条件設定にとって
重要な検討事項である。例えば、実際に検討したある道
路では、台車の蛇行が左右に±１００［ｍｍ］　振れる
と仮定した場合、台車車輪の接地面を基準面とする路面
の上下位置変動は最大でも幅員内で上方に２０［ｍｍ］
程度、下方に５０［ｍｍ］程度である。

【０００９】この場合、照明装置が路面と干渉を生じな
いようにしてしかもなるべく照明光源を路面近くに寄せ
て前述のひびの縁における陰影を路面高さの変動があっ
ても鮮明に生じるようにするには、ほぼ５０［ｍｍ］の
余裕をとって照明光源の台車接地基準面からの高さを約
７０［ｍｍ］とするのがよい。またこの場合、撮影装置
の読取りラインから照明光源までの水平方向の距離も、
路面位置の上下変動の下方向最悪面で照明光の照射角が
６０度以下となるように、約７０［ｍｍ］程度にすると
よい。これによって基準面に対する照明光の照射角は約
４５度の低角度となる。

【００１０】照明光源の輝度は撮像装置の感度との関連
で計測速度（台車牽引速度）を左右するが、ＣＣＤライ
ンイメージセンサを用いた場合、前記路面上下変動の範
囲内でセンサ出力電圧として充分な大きさが得られるよ
うにＣＣＤの感度と蓄積時間との関連で設計すればよい
。尚、この場合のＣＣＤの感度とは、ＣＣＤの飽和出力
電圧と飽和露光量との比である。

【００１１】計測処理装置では、先ず始めに得られた一
次元画像情報を取り込んで前記台車の位置情報と共にリ
アルタイムの二次元画像処理を行ない、予め定められた
面積の路面単位区画毎に画像情報中のひび候補の画素数
からひび候補面積を評価し、次いで予め定められた閾値
を越えるひび候補面積をもつ単位区画のみの二値画像情
報を該単位区画の位置情報と共に出力する。すなわち、
撮像装置から出力される一次元画像情報は台車の移動に
伴って路面を所定の水平走査線画素数でラスター状に走
査した二次元画像データとなるが、計測処理装置ではこ
の二次元画像データから例えば３×３画素のマトリック
ス演算子によるエッジ検出などのリアルタイム処理を行
なって記録のための二値化データ変換を行なう。

【００１２】たとえば、撮像装置からの一次元画像情報
に基づく前記二次元画像情報中において、ひび部分は背
景のバックグラウンド部分より輝度（濃度）が低いが、
これは相対的に低いということであって単純に二値化処
理を行なってもひび画像の検出がうまく行かないことが
ある。そのような場合は、まずデータを予め定められた
濃度閾値により半値幅処理によって二値化することによ
り前記二次元画像情報のデータ圧縮を行うことが好まし
い。この濃度閾値としては、計測に先立って対象路面の
平均濃度を計測する方法が現実的である。この場合、撮
像装置からの撮像視野全幅分の一次元画像情報を、例え
ば連続する１２８ライン分（或いはその内の複数ライン
おきのサンプリング分）について濃度平均をとり、これ
を濃度閾値とすればよい。この路面平均濃度を閾値とす
る半値幅処理は、例えば観測画像を７ビット（１２８レ
ベル）として捉え、濃度閾値以上の観測データは一定輝
度値と扱うことにより、観測データを、７ビットの輝度
差を保存した６ビット（６４レベル）の情報に圧縮する
ことができる。これにより台車移動に伴ったリアルタイ
ム処理に一層好適な処理が実現する。

【００１３】次いで圧縮画像情報からひびのエッジを検
出しして二値化するという処理を行なうが、これにはデ
ータ変換処理におけるエッジ検出手法を利用することが
できる。一般的には例えば３×３画素の加重マトリック
スの中央画素を着目点画素としてその周囲の画素の濃度
に予じめ定められた重み付け係数を乗じて加算した値を
着目点データの変換後データとする所謂ソーベルオペレ
ータなどによるエッジ強調手法などがよく用いられるが
、それらの効果を生かしたうえでリアルタイム処理を行
なうためには、ハードウエア的にもっと単純なオペレー
タを次のように定義してエッジ検出処理を行なう。

【００１４】即ち、着目点データをｆ（ｘ，ｙ）、その
変換後データをｇ（ｘ，ｙ）とするとき、 ｇ（ｘ，ｙ）＝Ｍａｘ｛ｈ０（ｘ，ｙ），ｈ１（ｘ，ｙ
），ｈ２（ｘ，ｙ），ｈ３（ｘ，ｙ）｝　ｈ０（ｘ，ｙ
）＝｜ｆ（ｘ，ｙ−１）−ｆ（ｘ，ｙ＋１）｜　ｈ１（
ｘ，ｙ）＝｜ｆ（ｘ＋１，ｙ−１）−ｆ（ｘ−１，ｙ＋
１）｜　ｈ２（ｘ，ｙ）＝｜ｆ（ｘ−１，ｙ）−ｆ（ｘ
＋１，ｙ）｜　ｈ３（ｘ，ｙ）＝｜ｆ（ｘ−１，ｙ−１
）−ｆ（ｘ＋１，ｙ＋１）｜　このオペレータは、着目
点を中心とする縦横及び斜めの計４方向について着目点
に隣接する画素同士の濃度の差の絶対値をとり、そのう
ちの最大値を着目点データとする処理である。

【００１５】このようにして得られた画像データは、輝
度差をスケールとした差分値画像データで、ひびが存在
すればその境界の値が高くなる。この差分値データを、
更にエッジの特徴の有無に着目して適当な閾値でノイズ
処理して二値化する。この閾値は、路面とひびの輝度差
をどの程度見込むかによって決定され、できるだけひび
の境界が消えないように設定する必要があるが、その場
合はノイズを拾う危険性も残されてくる。したがってノ
イズ除去では画像を局所的にみて判断できるノイズが問
題であり、特にリアルタイム処理のためには、例えば３
×３画素のような或る面積以内の大きさのものをノイズ
と判断し、ハードウエア上で単純に処理することのでき
る次のオペレータで条件判定を行うとよい。

【００１６】即ち、着目点データをｆ（ｘ，ｙ）、その
変換後データをｇ（ｘ，ｙ）とするとき、ｇ（ｘ，ｙ）
＝ｆ（ｘ−２，ｙ−２）＋ｆ（ｘ，ｙ−２）＋ｆ（ｘ＋
２，ｙ−２）＋ｆ（ｘ−２，ｙ）＋ｆ（ｘ＋２，ｙ）＋
ｆ（ｘ−２，ｙ＋２）＋ｆ（ｘ，ｙ＋２）＋ｆ（ｘ＋２
，ｙ＋２）をオペレータとして各画素を処理し、このオ
ペレータの値が０のときは変換後データｇ（ｘ，ｙ）＝
０とする処理である（図９参照）。このようにして各着
目点画素毎に演算結果のデータを保存して前記濃淡画像
の輪郭エッジの濃度変化の度合いに相当する一連の多値
データが生成される。

【００１７】次いでこの各二値化エッジ画像データから
ひびらしい部分（ひび候補）の面積を評価してひび候補
を含む単位区画を抽出する。ここでリアルタイム処理で
は、画像単位でノイズとひびの区別（判定）を行なって
例えば所定値を超える二次元寸法あるいは更に方向性の
収束度合いなどから連続線図形としての画像をひびとし
て特徴抽出するのは無理があり、したがって本発明では
このような解析処理は計測データを持ち帰ってパソコン
などによる処理にゆだねるものとする。このため本発明
のひび計測装置における計測処理装置では、前記ノイズ
処理後のひび計測データ（路面上の二次元座標でのひび
位置とひび形状）を記録装置へ効率的に記録するために
さらにデータ圧縮を行なう。即ち、この種の画像データ
の記録によく用いられる方式としてビデオテープに録画
する方法があるが、この方法では分解能が不充分なため
、小さいひびの再生をも可能とするような録画は困難で
ある。またテープの再生画像は人間が目視するためのも
のであるので、パーソナルコンピュータ等による自動解
析を行なうには更にＡ／Ｄ変換を行なわなければならな
いので精度的に無理がある。

【００１８】本発明では、記録媒体にデジタルデータと
して記録する方式を採用し、その場合、更に必要最小限
のデータのみを記録するようにデータ圧縮を行なうこと
により、市販の例えばデジタルオーディオテープ（ＤＡ
Ｔ）などを記録媒体として利用できるようにするもので
ある。即ち、前述のように抽出されたひび計測データを
その全てについて輝度情報をデジタル化して記録する方
法が考えられるが、そのようにすると例えば路面を　０
．５×０．５　［ｍｍ］メッシュに刻んで個々のメッシ
ュを一画素に対応させた場合、約２［ｍ］　の撮像視野
幅では計測長１［ｍｍ］毎に２ｋバイト、１［ｍ］　で
は２Ｍバイト、１［ｋｍ］では２Ｇバイトの容量が必要
となり、記録装置を大容量化するかテープオートチェン
ジャーを搭載するかしなければならず、また後の解析用
コンピュータについてデータ処理量とデータ量が膨大と
なり、大規模のコンピュタとメモリが必要となる。

【００１９】そこで本発明では、前述のようにして検出
されたひび候補の評価を路面のあらかじめ定められた面
積の単位区画毎に行う。これは、例えば前述の路面を　
０．５×０．５　［ｍｍ］メッシュに刻んで個々のメッ
シュを一画素とした例において、単位区画を　１２８×
１２８　画素相当のブロックに区画し、各区画について
所定幅、例えば幅１［ｍｍ］以上のひび割れに相当する
連続した複数画素を「１」、背景情報を「０」として、
所定数の「１」の連続画素数を持つ区画を検出し、その
単位区画の座標データを前記「１」の画素のメッシュ位
置を含む二値画像データと共に記録する手法をとる。こ
のようなひび候補データを含まない単位区画については
計測処理装置は記録装置に出力を与えない。これにより
、元の１画素当たり１ビットの情報を１単位区画当たり
　１２８×１２８　ビット（２ｋバイト）にデータ圧縮
できることになる。このようなデータ圧縮によって台車
移動に伴うリアルタイム処理でのデータ記録が実現でき
るようになる。

【００２０】記録装置では、このようにして計測処理装
置から出力される圧縮済データをデジタルオーディオテ
ープ（ＤＡＴ）などの記録媒体に記録するが、このデー
タはひび候補の存在する単位区画の二次元位置座標と該
単位区画内の二値画像情報である。この記録媒体に記録
されたデータは、記録媒体を持ち帰ってからパーソナル
コンピュータ（パソコン）などによって解析処理に付さ
れ、この解析処理によって例えば各単位区画のひびの形
状の特徴抽出やひび割れ率（即ち単位区画面積に対する
「１」データをもつメッシュの総面積（場合によっては
これに路面補修面積を加えたもの）の百分率）の算出や
ひび割れのスケッチ図の出力などが行われる。

【００２１】

【実施例】この発明の特徴と利点を一層理解するために
、舗装路面のひび計測装置に適用した実施例について以
下に図面と共に説明すると、図１はこの発明の実施例に
係る舗装路面のひび計測装置の概略の構成を示す模式斜
視図で、車輪５によって走行可能な台車１は下向きに開
いた箱状のフードを兼ねており、前部には自動車で牽引
するための牽引杆７を備え、後部には発電機付き電源装
置を搭載した別の台車（電源台車）１０を連結している
。

【００２２】台車１上にはＣＣＤリニアイメージセンサ
を撮像素子とするカメラ３（図２，図４）およびその光
学系（図示せず）を収納したカメラユニット８と、計測
処理装置４（図４）及びＤＡＴレコーダ６（図４）を収
納した計測ユニット９が搭載されている。台車１のフー
ド内には図２及び図３に示すように光源としての棒状ハ
ロゲンランプ２が間にカメラ３による撮像ラインＨを挟
んで前部に２本、後部に２本、それぞれ幅員方向に間隔
をあけて交互に配置されている。カメラ３は視野を真下
に向けて路面Ｒを視野に捉らえ、その撮像ラインＨは車
輪５による台車１の移動方向と交差する道路幅員方向に
向いている。光源に使用したハロゲンランプ２は、全長
　４９７［ｍｍ］，有効光源長　４４８［ｍｍ］，口径
６［ｍｍ］，消費電力２６０［Ｗ］，全光束４４００［
ｌｍ］，効率１６．９１［ｌｍ／Ｗ］のもので、ランプ
と撮像ライン間との水平距離は７０［ｍｍ］，ランプ高
さは台車の車輪接地基準面から７０［ｍｍ］とし、これ
によって照明光の照射角を基準状態で４５度にしている
。カメラ３は１０２４画素のＣＣＤリニアイメージセン
サを２個、縦に並べて合計２０４８画素で２［ｍ］の幅
員方向視野を撮像するようにしている。

【００２３】台車１のフードは路面Ｒの撮像視野領域を
外光から覆い、内部にハロゲンランプ２を保持して路面
上の撮像ラインＨを４５度の低角度から高輝度で照明す
る。撮像装置を構成する撮像カメラ３は、ＣＣＤライン
イメージセンサにより合計２０４８画素の８ビット（２
５６諧調）のデジタル濃淡画像の一次元画像情報を得る
ものであり、路面を真上から撮像するように前記フード
１と固定位置関係に設けられている。このような構成の
撮像部分により路面の撮像視野領域を撮像すると、低角
度の照明光によってひび以外の路面部分が高輝度になり
、ひび部分がそのエッジの強い陰により強調され、従っ
て撮像カメラ３から得られるデジタル濃淡画像では、ひ
びなどの強い陰の部分に対応する画素が暗い低濃度のも
のとなり、ひび以外のバックグラウンド部分が高輝度の
明るい均一な高濃度のものとなり、両者の相対濃度差が
大きく強調されたものとなる。

【００２４】図４は本実施例装置の信号処理系統の構成
を示すブロック図で、計測処理装置４は、カメラ３から
一次元画像情報を、台車１の車輪５により駆動される図
示しないエンコーダなどの距離計からの一定距離毎のパ
ルス信号に応じて取り込み、二次元画像情報として処理
する。この計測処理装置４は、前記二次元画像情報に対
して観測時のノイズを低減するための平滑化処理部４１
と、計測路面の平均的な明るさを計測するために予め定
められた走査回数分の前記一次元画像情報について画像
画素の濃度平均値から濃度閾値Ｍを求める濃度閾値決定
部４２と、この濃度閾値Ｍを用いて平滑化処理後の二次
元画像情報を濃度変換して半閾値処理を行なう半閾値処
理部４３と、半閾値処理後の二次元画像情報に対して前
述のマトリックスオペレータを用いたデータ変換処理を
行なうことにより前記濃淡画像の輪郭エッジの濃度変化
の度合いに相当する一連の差分値画像データを生成する
エッジ抽出処理部４４と、前記差分値画像データを前記
条件判定オペレータ（第９図）により二値化して二値化
エッジ画像データを出力するノイズ除去二値化処理部４
５と、前記エッジ画像データを単位区画毎に面積評価判
定する面積評価判定４６とを備えている。この実施例に
おいて、計測処理装置４は、例えばマイクロコンピュー
タによって構成された機能要素として、図示する各機能
要素を備えている。

【００２５】前記半閾値処理では、前記エッジ抽出処理
に先立って前記二次元画像情報に対し、前記濃度閾値Ｍ
を境にバックグラウンド情報に対応する高輝度側の画素
濃度が一律に前記濃度閾値と同じ値に変換固定される。 これにより以後のエッジ抽出処理のためのデータ変換処
理での二値化精度が向上すると共に情報圧縮が行われて
リアルタイム処理が達成される。

【００２６】面積評価判定部４６はノイズ除去された二
値画像データを所定の単位区画毎に面積評価処理し、所
定面積以上のひび候補を含む単位区画についてのみ、該
単位区画の位置座標と二値化画像情報を記録装置として
のＤＡＴレコーダ６へ出力する。特徴抽出後の画像デー
タ中の各線分はひび候補であり、それがひびか否かの判
定は別の場所のパソコンなどで行われるが、ここでは面
積評価判定部４６により現場での計測データをなるべく
少ないデータ量に圧縮してＤＡＴレコーダ６に記録させ
るための処理を行う。

【００２７】即ち、前記ノイズ除去二値化処理部４５か
らの二次元画像データは、前記撮像視野幅２［ｍ］　に
対応する２０４８画素の幅を持つ二次元データであり、
前記面積評価判定部４６はこれを　１２８×１２８　画
素の単位区画で１６ブロックに区画して処理する。面積
評価判定部４６は、各単位区画についてひび候補の総面
積をあらかじめ設定した閾値と比較し、この閾値以上の
ひび候補面積を持つ単位区画についてのみ単位区画の位
置座標と二値画像データとをＤＡＴレコーダ６へ渡す。 ＤＡＴレコーダ６は前記面積評価判定部４６から出力さ
れるデジタルデータをＤＡＴにデジタル記録するが、こ
の場合、テープ残量の警報を牽引自動車の運転席へ送る
ようにすることは通常の回路設計で可能であり、また計
測処理装置の必要な各部からモニター出力を得られるよ
うにしておくことも可能である。

【００２８】図４に示した構成のひび計測装置における
計測処理装置４によるひび計測動作を図５〜図９と共に
以下に説明すると、まず始めに、画像処理装置４への入
力情報は台車１の移動に伴ってカメラ３から取り込まれ
た２０４８画素の幅をもつ８ビット（２５６諧調）のデ
ジタル濃淡画像の二次元画像情報であり、照明ランプ２
による低角度照明により路面Ｒの濃淡・色ムラなどのバ
ックグラウンドノイズを均一輝度にすることにより予め
低減し、しかもひびのエッジ部分に着目してその陰影を
強くだすようにしているので、エッジ部分の検出の前に
路面のひびでない部分に対してひびの境界部分が画像情
報中で濃度強調されたものとなっている。

【００２９】このような入力画像を扱う画像処理装置４
での画像変換のアルゴリズムのフローは図５に示す通り
である。即ち、入力された２０４８画素幅の８ビット（
２５６諧調）の二次元デジタル画像情報は、まず始めに
平滑化処理部４１で図６に示すマトリックス演算子によ
り平滑化処理され、画素の孤立的輝度変化がスムージン
グされる。この入力画像情報は、濃度強調されているも
のの依然としてかなりの輝度ムラなどのノイズを含み、
従ってこれをスムージングして観測時のノイズを減らす
必要がある。この平滑化処理のマトリックス演算子は、
図６に示すように３×３のマトリックス構成をもち、中
央の着目点画素に対して周囲の画素の濃度に係数１／８
　を乗じてこれらを加算した値を着目点の濃度値として
取りこみ、これを全画面の画素について走査しながら演
算処理して画素間の孤立的輝度（濃度）のばらつきを平
滑化する。濃度閾値決定部４２は、事前に行った路面平
均濃度計測値から必要に応じて与えられる経験値を減算
して濃度閾値Ｍを決定する。入力画像のヒストグラムと
濃度閾値Ｍとの一例を図７に示す。前記濃度閾値Ｍは、
路面バックグラウンドに相当する輝度の部分の画素につ
いて濃度的に均一化するための半閾値処理部４３におけ
る濃度変換処理に用いられる。

【００３０】画像処理技術における図形解析のための二
値化閾値の決定法には、モード法、判別分析法、Ｐ−タ
イル法、微分ヒストグラム法などが知られているが、こ
こではリアルタイム処理のため、或る面積の計測対象路
面の実際の濃度平均を予め計測しておき、濃度閾値決定
部４２においてこの路面平均濃度の計測値から外部設定
による経験値を減じて図８（ａ）　に示すように入力画
像ヒストグラム上に濃度閾値Ｍを決定する。この濃度閾
値Ｍによる半閾値処理は、ひび画像の絶対濃度の範囲の
限定ということができ、図８（ｂ）　に示すように平滑
化入力画像の各画素についてその濃度データを濃度閾値
Ｍと比較し、Ｍ以上の濃度データは一律に濃度Ｍに変換
し、画像の輝度のばらつきが以後のエッジ抽出に影響す
るのを防止する。

【００３１】即ち、路面自体がもつ色ムラなどの性質と
ひび自体がもつ性質とでは輝度（濃度）にある程度の差
が存在し、路面に輝度ムラがあってもそれはひび部分よ
りも相対的に高輝度である。そこで事前に対象路面を実
計測条件で計測し、例えば１２８ライン分の一次元画像
情報から平均濃度を求め、これに必要に応じて補正を与
えて濃度閾値Ｍを決定する。これにより半閾値処理にお
いて例えば閾値Ｍより高い濃度のものは路面に由来する
ものとして均一濃度に変換し、閾値Ｍ以上の濃度の画素
部分についてのノイズをなくしてしまうようにする。こ
のＭという濃度閾値は、過去の測定データからの経験値
に基く前述補正量を加減することによって適宜修正する
ことが可能である。

【００３２】このようにして半閾値処理部４３で濃度変
換された画像情報は次いで二値化ノイズ処理によりひび
候補の検出に付されるが、ひびの部分はその周囲の路面
部分より輝度が低いとはいうものの、これは相対的な輝
度変化であり、単純に二値化処理を行なってもひびの検
出は満足な結果は得られない。そこでここではエッジ抽
出処理部４４によってひびのエッジを検出してから二値
化処理を行なうようにしてある。一般的な画像情報中の
図形のエッジを抽出する方法には、一次または二次微分
法、ソーベル法、ロバーツ法、プレウィット法、ラプラ
シアン法などが知られているが、この装置のエッジ抽出
処理部４４によるエッジ抽出では、それらの効果を生か
したうえでリアルタイム処理を行なうために、ハードウ
エア的にもっと単純なオペレータを次のように定義して
エッジ検出処理を行なう。

【００３３】即ち、着目点データをｆ（ｘ，ｙ）、その
変換後データをｇ（ｘ，ｙ）とするとき、 ｇ（ｘ，ｙ）＝Ｍａｘ｛ｈ０（ｘ，ｙ），ｈ１（ｘ，ｙ
），ｈ２（ｘ，ｙ），ｈ３（ｘ，ｙ）｝　ｈ０（ｘ，ｙ
）＝｜ｆ（ｘ，ｙ−１）−ｆ（ｘ，ｙ＋１）｜　ｈ１（
ｘ，ｙ）＝｜ｆ（ｘ＋１，ｙ−１）−ｆ（ｘ−１，ｙ＋
１）｜　ｈ２（ｘ，ｙ）＝｜ｆ（ｘ−１，ｙ）−ｆ（ｘ
＋１，ｙ）｜　ｈ３（ｘ，ｙ）＝｜ｆ（ｘ−１，ｙ−１
）−ｆ（ｘ＋１，ｙ＋１）｜　このオペレータは、着目
点を中心とする縦横及び斜めの計４方向について着目点
に隣接する画素同士の濃度の差の絶対値をとり、そのう
ちの最大値を着目点データとする処理である。

【００３４】このようにして得られた画像データは、輝
度差をスケールとした差分値画像データで、ひびが存在
すればその境界の値が高くなる。この差分値データを、
ノイズ除去二値化処理部４５により更にエッジの特徴の
有無に着目して図９に示すようなマトリックスオペレー
タを用いてノイズ処理して二値化する。これは５×５画
素のマトリックスの中央画素を着目点画素として、その
周囲８方向の１画素だけ間隔を開けた画素の濃度を加算
した値を着目点データとするエッジ強調手法であり、単
純なハードウエアでリアルタイム処理ができるようにし
たものである。なお、図９においてオペレータすなわち
演算子は絶対値を演算する。このようにしてエッジ抽出
処理部４４によるエッジ抽出では、各着目点画素毎に図
９の演算子による演算を行ない、各着目点画素について
演算結果のデータをその着目点画素の変換データとして
保存する。かくして前記二次元画像情報中の濃淡画像の
輪郭エッジの濃度変化の度合いに相当する一連の二値エ
ッジ画像データが位置データと共に生成される。このよ
うにして変換して得た二値化エッジ画像データは次いで
面積評価判定処理部４６に渡される。

【００３５】以上のような一連の処理で特徴抽出された
エッジデータの各線分画像はひび候補であり、面積評価
判定部４６ではこれらの各画像単位毎のひび画像の面積
評価を前記各単位区画毎に行なってひび画像データにそ
の位置座標値を割り振り、さらに単位区画面積に対する
前記各ラベルの総画素数の比に基づいてひび候補の面積
率を算出し、これをあらかじめ設定された閾値と比較す
る。この比較結果から前記閾値を超えるひび候補面積率
をもつ単位区画について該単位区画に位置座標と各ラベ
ル座標データを含む画像情報を記録データとしてＤＡＴ
レコーダ６に出力する。

【００３６】

【発明の効果】以上に述べたように、この発明によれば
、路面を光学的に撮像して得られた画像情報をひびの検
出に最適化した画像処理と面積評価を行って必要最低限
のデジタルデータにして記録するので、対象路面の路面
の材質組織及び測定条件にあまり制限なしに一定判定基
準で効率よく路面のひびを自動検出することができ、舗
装路面のひび割れを、デジタル画像処理と演算子による
リアルタイム処理によって自動的に検出・評価し、計測
作業中にリアルタイムでひびの位置情報と共にＤＡＴな
どの可搬記録媒体に必要最低限のデータを記録して持ち
帰ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例にかかる装置の概略の構成を
示す模式斜視図である。

【図２】台車フード内のカメラと光源ランプの配置例を
示す模式側断面図である。

【図３】光源ランプの交互配置の例を示す模式平面図で
ある。

【図４】信号処理系の構成例を示すブロック図である。

【図５】計測処理装置での画像情報変換処理のアルゴリ
ズムのフローを示す流れ図である。

【図６】平滑化処理のオペレータマトリックスの一例を
示す説明図である。

【図７】入力画像の濃度ヒストグラムの一例を示す線図
である。

【図８】（ａ）は濃度閾値決定と半閾値処理を説明する
ための濃度ヒストグラム線図、 （ｂ）は同じく半閾値処理入出力特性線図である。

【図９】ノイズ除去二値化処理用のマトリックス演算子
の一例を示す説明図である。

【符号の説明】

１：フード、２：照明ランプ、３：撮像カメラ、４：計
測処理装置、５：車輪、６：ＤＡＴレコーダ、７：牽引
杆、８：カメラユニット、９：計測ユニット、１０：電
源台車、４１：平滑化処理部、４２：濃度閾値決定部、
４３：半閾値処理部、４４：エッジ抽出処理部、４５：
ノイズ除去二値化処理部、４６：面積評価判定部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　路面上を移動可能な台車上に、直下の
   路面を視野として前記移動方向と交差する方向の路面の
   一次元画像情報を予め定められた画素数で出力する撮像
   装置と、前記視野内の路面を周囲から遮光するフード内
   で前記視野内の路面を低い照射角で照明するように前記
   台車の接地面より上方の位置に光源を配置してなる照明
   装置と、前記台車の予め定められた移動距離毎に前記撮
   像装置からの前記一次元画像情報を取り込んで前記台車
   の位置情報と共にリアルタイムの二次元画像処理を行な
   う計測処理装置と、該計測処理装置から出力される情報
   を着脱可能な記録媒体に記録する記録装置とを搭載して
   なり、前記計測処理装置が、計測中の路面の平均的な明
   るさを計測するために予め定められた走査回数分の前記
   一次元画像情報について画像画素の濃度平均値から濃度
   閾値を求める濃度閾値決定手段と、順次与えられる前記
   画像情報に対して前記濃度閾値を境にバックグラウンド
   情報に対応する高輝度側の画素濃度を一律に前記濃度閾
   値と同じ値に変換固定する半閾値処理を行なう手段と、
   前記二次元画像処理における走査の着目点画素に対して
   着目点を中心とする縦横及び斜めの計４方向について着
   目点に隣接する画素同士の濃度の差の絶対値のうちの最
   大値を着目点データとする変換処理を行なうエッジ抽出
   処理手段と、前記エッジ抽出処理後の画像データの各画
   素に対し着目点を中心として縦横及び斜めの計４方向に
   ついて着目点から所定画素だけ離れた周囲の画素の濃度
   の和を着目点データとする変換処理を行なうノイズ除去
   処理手段と、前記ノイズ除去処理後の画像情報から予め
   定められた面積の路面単位区画に対応する画素ブロック
   毎に画像情報中のひび候補の画素数からひび候補面積を
   評価すると共に予め定められた閾値を越えるひび候補面
   積をもつ単位区画のみの二値画像情報を該単位区画の位
   置情報と共に前記記録装置へ出力する面積評価判定処理
   手段とを備えていることを特徴とする路面のひび計測装
   置。