JPH0830681B2 - 煙霧透過率計測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば道路上などの煙霧透過率を、撮影
画像のパターン処理を行うことによつて計測する煙霧透
過率計測装置に関する。

〔従来の技術〕

第４図は従来の煙霧透過率計測装置を示し、図におい
て、５は投光器、６は受光器、７は制御部である。ま
た、投光器５は第５図に示すように光制御部９、この光
制御部９で制御された光を発生する発光素子８および投
光レンズ10からなる。また、受光器６は投光器５からの
光を受ける受光レンズ11、受光素子12および同期制御部
13とからなる。さらに、制御部７は電源部14、受光器６
からの煙霧透過率信号を校正する透過率校正部15および
透過率表示のための、電圧計などの表示部16からなる。

次に動作について説明する。投光器５の発光素子８か
らは、光制御部９での制御信号に従つた変調光が受光器
６に向けて照射される。この照射された光I₀は大気中の
雨，雪，霧，煙等（以下、煙霧等と略称する）で散乱，
吸収され、光Ｉとなつて受光器６に到達し、受光素子12
に照射され、光−電気変換されるとともに、図示しない
プリアンプにて増幅される。そして、この増幅された光
情報からは同期制御部13によつて投光器５からの変調光
のみが取り出され、制御部７に送られる。制御部７では
受光器出力からの受光信号を透過率校正部15にて透過率
の値に変換し、この透過率を電圧にて出力し、表示部16
に表示する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の煙霧透過率測定装置は以上のように構成されて
いるので、投光器５と受光器６の光軸を高い精度で調整
（光軸あわせ）することが必要で、また、出力の表示部
16が100％任意目盛となつているため、設置場所にもと
づく設置スパンの違いによる出力レベルの違いを、設置
場所毎に校正する必要があるなどの問題点があつた。

この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、上記従来における面倒な光軸あわせや設置
スパンの校正などの作業を不要とし、容易，迅速に煙霧
透過率を簡単な操作で計測できる煙霧透過率測定装置を
得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る煙霧透過率計測装置は、白と黒の交番
パターンを有する示標を設置し、この示標を煙霧等を含
む大気を通してテレビカメラで撮影し、この撮影した示
標の画像情報にもとづき、イメージ処理装置に煙霧透過
率を演算させるような構成としたものである。

〔作用〕

この発明におけるイメージ処理装置は、テレビカメラ
により撮影して得た白と黒の交番パターンを有する示標
の画像情報である画像パターンの濃淡度合から、煙霧の
濃度に応じた光による透過率を、予めプログラムされた
計算方法に従つて演算するように作用する。

〔実施例〕

以下に、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図において、１はテレビカメラ、２はこのテレビカ
メラ１に対向するように道路近傍に設置した示標で、例
えば、第２図に示すように４つずつの白黒の縦長パター
ンを交互に板上に描画したものからなる。３はテレビカ
メラ１で撮影した上記示標２の画像情報にもとづいて、
光による煙霧の透過率を演算によつて求めるイメージ処
理装置である。このイメージ処理装置３において、3aは
テレビカメラ１の出力をデイジタル変換するアナログ／
デイジタル（A/D）変換器、3bは画像メモリ、3cはアナ
ログアウトプツト変換器、3dはデジタルアウトプツト変
換器、3eは後述の実質的な演算処理を実行するマイクロ
プロセツサ（CPU）である。

次に動作について説明する。

テレビカメラ１で撮影された示標２の画像情報は、イ
メージ処理装置３に送られ、ここで必要な画像情報とし
て、第２図に示す示標をＡ→Ａ′方向に走査したパター
ン情報を得て、下式に従つた演算式により、上記白，黒
パターンの明るさの比を求め、これより煙霧透過率を得
る。

次に、このイメージ処理装置３による透過率計測の処
理手順を、第３図のフローチヤートに従つて説明する。

イメージ処理装置３はテレビカメラ１にて取り込まれ
た２次元（面）の情報を256×256の画素情報（１画素の
レベルは０〜256階調（８ビツト）をもつ）に変換し、
これ以降、デジタル情報として処理を行なうものであ
る。

すなわち、まず、第１図における示標２が、テレビカ
メラ１によつて示標パターン４として写し出され、これ
がハードウエアによつてサイクリツクに256×256×８の
デジタル情報に変換される（ステツプST1）。変換の周
期は1/30秒が標準である。

次に、イメージ処理に必要最少限の情報として、示標
パターン４のA-A′なる横一列のデータを用いることが
できるが、ここでは上下２〜３列をデータとして取り込
む（ステツプST2）。この範囲は設置条件，計測範囲等
に従つて指定ができる。こうして得られたデータを、す
なわち次の一次元高速フーリエ変換できるように、A-
A′横一列に隣接した上下２〜３列のデータを、上下方
向に加算し、その列数で割る。つまり、平均化して一次
元の情報に変換する（ステツプST3）。これら一次元デ
ータを なる式にて、高速フーリエ変換を行う（ステツプST
4）。ここで、IP（Ｉ）は上記一次元データとして得た
画像データで、０〜255までの整数、Ｎはデータの個数
（256＝Ｎ）、Ｋは含まれる周波数成分である。

次に、得られた実部Ｒ（Ｋ），虚部Ｊ（Ｋ）を使つ
て、 からパワースペクトルを算出する（ステツプST5）。こ
こでのパワースペクトルＺ（Ｋ）は、上記一次元データ
を一次の周期関数と見なした場合のそれに含まれる周波
数成分の振幅の絶対値に相当する。

従つて、示標２のパターンに対応した次数（周波数）
のパワースペクトルは、上記A-A′より得られた一次デ
ータにおける白部のレベルに相当し、０次のパワースペ
クトル（直流成分）との比をとることにより、直接的に
示標２の白と黒の部分の明度比CCMZをとつたことに等し
くなる（ステツプST6）。

なお、上記明度比CCMZは、 CCMZ＝2MZ/（Ｚ（Ｏ）＋MMZ） から求められる。ここで、MZはパワースペクトルの和で
あり、 となり、MMZはパワースペクトルの平均値であり、 MMZ＝MZ/ND となる。

そして最後に、上記パワースペクトルの比において、
実際に透過率の最良時を100とし、測定時のそれと比較
することにより透過率が求められる（ステツプST7）。
そして、これらを必要に応じて０〜100％をアナログア
ウトプツト変換器にてアナログ出力（電圧または電流）
に、デジタルアウトプツト変換器にてデイジタル出力に
それぞれ変換して、出力する。

なお、上記実施例では、示標２上の白黒交番パターン
を一種類のものとした場合を示したが、示標２上の白黒
交番パターンを複数種類設けてもよく、この場合にはそ
れぞれの周期のパターンに対するパワースペクトルを求
め、それぞれの差により煙霧透過率を求めることがで
き、上記実施例と同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、白と黒の交番パタ
ーンを有する示標を煙霧等を含む大気を通してテレビカ
メラで撮影し、イメージ処理装置によってその撮影され
た上記示標の白と黒の一次元データを複数本抽出すると
共に平均化して、その平均化された白と黒の一次元デー
タからその一次元データを一次の周波数関数と見なした
場合の周波数成分の振幅に相当するパワースペクトルを
演算すると共に０次のパワースペクトルとの比をとり、
その比から煙霧透過率を演算出力するように構成したの
で、煙霧透過率の計測を、光軸合わせなどの面倒な作業
を伴わずに行え、更に、複数本の一次元データを平均化
したものから煙霧透過率を演算するので、高精度に計測
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による煙霧透過率計測装置
の構成図、第２図はこの発明における示標の正面図、第
３図はこの発明におけるイメージ処理の手順を説明する
フローチヤート、第４図は従来の煙霧透過率計測装置を
示す構成図、第５図は第４図の詳細を示す構成図であ
る。 １はテレビカメラ、２は示標、３はイメージ処理装置。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】白と黒の交番パターンを有する示標と、こ
   の示標を煙霧等を含む大気を通して撮影するテレビカメ
   ラと、このテレビカメラで撮影された上記示標の白と黒
   の一次元データを複数本抽出すると共に平均化して、そ
   の平均化された白と黒の一次元データからその一次元デ
   ータを一次の周波数関数と見なした場合の周波数成分の
   振幅に相当するパワースペクトルを演算すると共に０次
   のパワースペクトルとの比をとり、その比から煙霧透過
   率を演算出力するイメージ処理装置とを備えた煙霧透過
   率計測装置。