特許 5991489 道路変状検出装置、道路変状検出方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5991489

(24)【登録日】2016年8月26日

(45)【発行日】2016年9月14日

(54)【発明の名称】道路変状検出装置、道路変状検出方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/30 20060101AFI20160901BHJP

   G01S 17/89 20060101ALI20160901BHJP

   G01C 7/04 20060101ALI20160901BHJP

【ＦＩ】

   G01B11/30 W

   G01S17/89

   G01C7/04

【請求項の数】7

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-32596(P2013-32596)

(22)【出願日】2013年2月21日

(65)【公開番号】特開2014-163707(P2014-163707A)

(43)【公開日】2014年9月8日

【審査請求日】2015年9月3日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 ＸＸＩＩ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｐｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｙ ＆ Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇの論文予稿集である「Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｒｃｈｉｖｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｐｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｙ，Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ ａｎｄ Ｓｐａｔｉａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｖｏｌｕｍｅ ＸＸＸＩＸ−Ｂ１」，第８７〜９０頁

(73)【特許権者】

【識別番号】000135771

【氏名又は名称】株式会社パスコ

(74)【代理人】

【識別番号】110000154

【氏名又は名称】特許業務法人はるか国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】島村 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】山本 耕平

(72)【発明者】

【氏名】青木 一也

【審査官】 眞岩 久恵

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２００３７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−３７４９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ １１／００−１１／３０

Ｇ０１Ｃ ７／０４

Ｇ０１Ｓ １７／８９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

道路に沿う構造物表面から抽出された点群の３次元座標データに基づき、目的構造物の表面における不陸を検出する道路変状検出装置であって、
前記表面を想定した平らな基準面上に不陸検査位置を通る基準線を設定し、前記不陸検査位置で分割した前記基準線の一方側と他方側とからそれぞれ、前記点群のうち予め設定した近傍範囲内で前記基準線に沿って位置する第１及び第２の注目点群を抽出する点群抽出手段と、
前記注目点群を構成する各点の前記基準線に沿った座標及び前記基準面に対する法線方向に沿った座標をそれぞれ説明変数、従属変数とする回帰分析に関し、前記両注目点群の回帰係数が一致するとの仮説を所定の有意水準でＦ検定して、前記仮説が棄却された場合に前記不陸検査位置に対応する不陸が存在すると判定する不陸判定手段と、
を有することを特徴とする道路変状検出装置。

【請求項2】

請求項１に記載の道路変状検出装置において、
前記不陸判定手段は、Ｃｈｏｗ検定により前記仮説を検定すること、を特徴とする道路変状検出装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の道路変状検出装置において、
前記点群抽出手段は、前記基準線上の複数個所に前記不陸検査位置を設定し、当該各不陸検査位置にて互いに同じ所定個数の点からなる前記第１の注目点群及び前記第２の注目点群を設定し、
前記不陸判定手段は、前記不陸検査位置それぞれにて、互いに共通のＦ分布に従うことになるＦ値を算出し、前記基準線に沿った当該Ｆ値の変動を表す情報を生成すること、
を特徴とする道路変状検出装置。

【請求項4】

請求項３に記載の道路変状検出装置において、
前記点群抽出手段は、道路の表面に対応した前記基準面を設定し、道路の横断方向に沿って前記基準線を設定すること、を特徴とする道路変状検出装置。

【請求項5】

請求項３に記載の道路変状検出装置において、
前記点群抽出手段は、前記近傍範囲として前記基準面上にて前記基準線に沿って予め定められた幅を有する帯状領域を設定し、前記基準面に射影した位置が前記帯状領域内となる点で前記注目点群を構成すること、を特徴とする道路変状検出装置。

【請求項6】

道路に沿う構造物表面から抽出された点群の３次元座標データに基づき、目的構造物の表面における不陸を検出する道路変状検出方法であって、
前記表面を想定した平らな基準面上に不陸検査位置を通る基準線を設定し、前記不陸検査位置で分割した前記基準線の一方側と他方側とからそれぞれ、前記点群のうち予め設定した近傍範囲内で前記基準線に沿って位置する第１及び第２の注目点群を抽出する点群抽出ステップと、
前記注目点群を構成する各点の前記基準線に沿った座標及び前記基準面に対する法線方向に沿った座標をそれぞれ説明変数、従属変数とする回帰分析に関し、前記両注目点群の回帰係数が一致するとの仮説を所定の有意水準でＦ検定して、前記仮説が棄却された場合に前記不陸検査位置に対応する不陸が存在すると判定する不陸判定ステップと、
を有することを特徴とする道路変状検出方法。

【請求項7】

コンピュータに、道路に沿う構造物表面から抽出された点群の３次元座標データに基づき、目的構造物の表面における不陸を検出するデータ解析を行わせるためのプログラムであって、当該コンピュータを、
前記表面を想定した平らな基準面上に不陸検査位置を通る基準線を設定し、前記不陸検査位置で分割した前記基準線の一方側と他方側とからそれぞれ、前記点群のうち予め設定した近傍範囲内で前記基準線に沿って位置する第１及び第２の注目点群を抽出する点群抽出手段、及び、
前記注目点群を構成する各点の前記基準線に沿った座標及び前記基準面に対する法線方向に沿った座標をそれぞれ説明変数、従属変数とする回帰分析に関し、前記両注目点群の回帰係数が一致するとの仮説を所定の有意水準でＦ検定して、前記仮説が棄却された場合に前記不陸検査位置に対応する不陸が存在すると判定する不陸判定手段、として機能させることを特徴とするプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、道路の路面及び道路に沿って設けられる構造物の表面の変状として凹凸状況（不陸）を検出する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

道路利用者の安全を確保する上で道路の維持管理は重要であり、当該管理の一環として路面の不陸を検出する路面性状調査が行われている。従来の路面性状調査は、路面のひびわれ、わだち掘れ、縦断凹凸のデータを計測し、それらに基づいて維持管理指数を算出し道路の供用性を評価している。

【0003】

従来、路面の不陸を検出する測定装置として、レーザスキャナを用いて路面に光を照射し、路面からの反射光を測定することにより装置と路面との距離を求め、路面の凹凸を測定するものがあった（特許文献１，２）。当該測定装置は車両に載置され、当該車両を走行させながら当該装置と路面との距離を測定して道路表面プロファイルを得ることができる。

【0004】

一方、車両に搭載したレーザスキャナを用い道路に沿って地物の形状を表す３次元点群データを取得する技術としてモービルマッピングシステムが近年開発された（特許文献３）。当該システムでは、自動車に搭載されたレーザスキャナは車体の上部から斜め下方向や斜め上方向にレーザを照射する。レーザの光軸は横方向に走査され、走査角度範囲内にて微小角度ごとにレーザパルスが発射される。レーザの発射から反射光の受信までの時間に基づいて距離が計測され、またその際、レーザの発射方向、時刻、及び車体の位置・姿勢などが計測される。それら計測データから、レーザパルスを反射した点の３次元座標を表す点群データが求められる。また、当該システムは点群データの取得と同時に、デジタルカメラを用いて映像を撮影する。その画像はデータ解析にてユーザが計測対象部分を指定する際に利用することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平８−８６６４５号公報

【特許文献2】特開平９−２８７９３３号公報

【特許文献3】特開２００９−２０４６１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来の測定装置のレーザスキャナは搭載された自動測定車の幅方向に沿ってレーザ光による走査を行い、その走査幅が車幅程度となる構造であった。そのため、測定される路面は専ら車線の中央付近に限定され、車線の端の部分は測定しにくく、また複数車線の道路では車線ごとに測定車を走行させなければならないという問題があった。

【0007】

この点、モービルマッピングシステムは、道路だけでなく道路脇の領域も含む広い範囲を一度に高密度な点群を取得できる。一方、当該システムで得られる点群データをもとに地物を判読するなどの分析は、３次元ＣＡＤで編集ツール等を利用して手作業で行われており、自動化は開発途上である。道路の不陸の検出も同様に手作業で行うとすると作業者の負担が大きいという問題がある。特に、路面の不陸は、道路上・道路脇に設置される地物ほどには形状が必ずしも明確ではなく、点群が形成する表面形状から人が目視で不陸を高精度に判読するのは容易ではない。

【0008】

本発明は、道路に沿う構造物表面から抽出された点群の３次元座標データに基づいて不陸を検出する作業の自動化を可能とする道路変状検出装置、道路変状検出方法及びプログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る道路変状検出装置は、道路に沿う構造物表面から抽出された点群の３次元座標データに基づき、目的構造物の表面における不陸を検出する装置であって、前記表面を想定した平らな基準面上に不陸検査位置を通る基準線を設定し、前記不陸検査位置で分割した前記基準線の一方側と他方側とからそれぞれ、前記点群のうち予め設定した近傍範囲内で前記基準線に沿って位置する第１及び第２の注目点群を抽出する点群抽出手段と、前記注目点群を構成する各点の前記基準線に沿った座標及び前記基準面に対する法線方向に沿った座標をそれぞれ説明変数、従属変数とする回帰分析に関し、前記両注目点群の回帰係数が一致するとの仮説を所定の有意水準でＦ検定して、前記仮説が棄却された場合に前記不陸検査位置に対応する不陸が存在すると判定する不陸判定手段と、を有する。

【0010】

他の本発明に係る道路変状検出装置においては、前記不陸判定手段は、Ｃｈｏｗ検定により前記仮説を検定する。

【0011】

さらに他の本発明に係る道路変状検出装置においては、前記点群抽出手段は、前記基準線上の複数個所に前記不陸検査位置を設定し、当該各不陸検査位置にて互いに同じ所定個数の点からなる前記第１の注目点群及び前記第２の注目点群を設定し、前記不陸判定手段は、前記不陸検査位置それぞれにて、互いに共通のＦ分布に従うことになるＦ値を算出し、前記基準線に沿った当該Ｆ値の変動を表す情報を生成する。

【0012】

上記道路変状検出装置においては、前記点群抽出手段は、道路の表面に対応した前記基準面を設定し、道路の横断方向に沿って前記基準線を設定する構成とすることができる。

【0013】

また上記道路変状検出装置においては、前記点群抽出手段は、前記近傍範囲として前記基準面上にて前記基準線に沿って予め定められた幅を有する帯状領域を設定し、前記基準面に射影した位置が前記帯状領域内となる点で前記注目点群を構成することができる。

【0014】

本発明に係る道路変状検出方法は、道路に沿う構造物表面から抽出された点群の３次元座標データに基づき、目的構造物の表面における不陸を検出する方法であって、前記表面を想定した平らな基準面上に不陸検査位置を通る基準線を設定し、前記不陸検査位置で分割した前記基準線の一方側と他方側とからそれぞれ、前記点群のうち予め設定した近傍範囲内で前記基準線に沿って位置する第１及び第２の注目点群を抽出する点群抽出ステップと、前記注目点群を構成する各点の前記基準線に沿った座標及び前記基準面に対する法線方向に沿った座標をそれぞれ説明変数、従属変数とする回帰分析に関し、前記両注目点群の回帰係数が一致するとの仮説を所定の有意水準でＦ検定して、前記仮説が棄却された場合に前記不陸検査位置に対応する不陸が存在すると判定する不陸判定ステップと、を有する。

【0015】

本発明に係るプログラムは、コンピュータに、道路に沿う構造物表面から抽出された点群の３次元座標データに基づき、目的構造物の表面における不陸を検出するデータ解析を行わせるためのプログラムであって、当該コンピュータを、前記表面を想定した平らな基準面上に不陸検査位置を通る基準線を設定し、前記不陸検査位置で分割した前記基準線の一方側と他方側とからそれぞれ、前記点群のうち予め設定した近傍範囲内で前記基準線に沿って位置する第１及び第２の注目点群を抽出する点群抽出手段、及び、前記注目点群を構成する各点の前記基準線に沿った座標及び前記基準面に対する法線方向に沿った座標をそれぞれ説明変数、従属変数とする回帰分析に関し、前記両注目点群の回帰係数が一致するとの仮説を所定の有意水準でＦ検定して、前記仮説が棄却された場合に前記不陸検査位置に対応する不陸が存在すると判定する不陸判定手段、として機能させる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、道路に沿う構造物表面から抽出された点群の３次元座標データに基づいて不陸を検出する作業の自動化が図られる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態に係る道路変状検出システムの概略の構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の実施形態に係る道路変状検出システムによる不陸検出処理の概略のフロー図である。

【図3】不陸検出処理にて設定される基準面、基準線及び検査断面を示す模式的な斜視図である。

【図4】不陸検出処理にて設定される部分空間を説明する模式的な平面図である。

【図5】不陸検出処理における不陸検査位置の設定及び注目点群の抽出を説明する検査断面の模式図である。

【図6】不陸検査位置の両側の注目点群についての当該回帰分析を説明する検査断面の模式図である。

【図7】基準線に沿った路面プロファイル及びＦ値の例を示す模式図である。

【図8】基準線に沿った路面プロファイル及びＦ値の他の例を示す模式図である。

【図9】基準線に沿った路面プロファイル及びＦ値のさらに他の例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）である道路変状検出システム２について、図面に基づいて説明する。本システムは、道路に沿う構造物の表面から抽出された点群の３次元座標データに基づき、目的とする構造物の表面における不陸を検出するデータ解析装置である。道路に沿う構造物は、路面の他、例えば、側壁やトンネルなど種々のものを含む。一方、本システムが目的とする構造物は、基本的には平滑であることが期待される表面を有するものであり、本システムは当該表面にて不陸を検出し、不陸が存在することに基づいて当該構造物の変状を検出する。

【0019】

点群データは例えば、上述のモービルマッピングシステムのように地上を走行する車両に搭載されたレーザスキャナにより取得される。また、レーザスキャナを地上に設置して計測を行っても良い。ここで、点群を構成する複数の計測点は空間内に離散的に位置する。この点群が道路表面等の凹凸形状を捉えるには、当該凹凸のスケールに応じた密度でレーザスキャンが行われる必要がある。この点、車両や三脚等の高さから行うレーザスキャンは、航空機等の高所から行うレーザスキャンとは異なり十分な走査密度を得ることができる。

【0020】

図１は、道路変状検出システム２の概略の構成を示すブロック図である。本システムは、演算処理装置４、記憶装置６、入力装置８及び出力装置１０を含んで構成される。演算処理装置４として、本システムの各種演算処理を行う専用のハードウェアを作ることも可能であるが、本実施形態では演算処理装置４は、コンピュータ及び、当該コンピュータ上で実行されるプログラムを用いて構築される。

【0021】

当該コンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）が演算処理装置４を構成し、後述する点群抽出手段２０及び不陸判定手段２２として機能する。

【0022】

記憶装置６はコンピュータに内蔵されるハードディスクなどで構成される。記憶装置６は演算処理装置４を点群抽出手段２０及び不陸判定手段２２として機能させるためのプログラム及びその他のプログラムや、本システムの処理に必要な各種データを記憶する。例えば、記憶装置６は、処理対象データとして解析の対象空間の点群データを格納する。

【0023】

入力装置８は、キーボード、マウスなどであり、ユーザが本システムへの操作を行うために用いる。

【0024】

出力装置１０は、ディスプレイ、プリンタなどであり、本システムによる不陸の解析結果を画面表示、印刷等によりユーザに示す等に用いられる。

【0025】

以下、不陸検出の目的構造物が舗装路面であり、道路変状検出システム２が道路の横断方向に沿った道路表面プロファイルにて不陸を検出する場合を例に説明する。図２は、道路変状検出システム２による路面の不陸検出処理の概略のフロー図である。

【0026】

ここで、不陸が存在しない仮想的な路面を基準面として設定し、当該平らな基準面上に道路横断方向に延びる基準線を設定する。また、基準線をｘｙｚ直交座標系のｘ軸とし、道路の縦断方向（又は車両の進行方向）及び基準面の法線方向をそれぞれｙ軸、ｚ軸とする。

【0027】

後述するように不陸の検査は基準線上にて行われ、道路のｘｚ断面での不陸が評価される。すなわち、基準線に対応して不陸の検査断面となるｘｚ断面が設定される（Ｓ１０）。図３は基準面、基準線及び検査断面を示す模式的な斜視図である。基準面３０は概ね路面に平行に設定され、当該基準面３０はｘｙ平面を規定する。当該基準面３０の上に道路３２の横断方向（ｘ軸方向）に沿って基準線３４が設定される。そして基準線３４に沿って基準面３０に直交する検査断面３６が設定される。

【0028】

点群抽出手段２０は、記憶装置６に格納された点群データから、予め設定した近傍範囲内で基準線に沿って位置する点群を検査断面に対応する部分点群として抽出する（Ｓ２０）。例えば、近傍範囲として基準面上にて基準線に沿って予め定められた幅を有する帯状領域を設定し、基準面に射影した位置が当該帯状領域内となる計測点が抽出される。

【0029】

具体的には、点群抽出手段２０は、ｘ，ｙ，ｚ各軸に沿った辺を有する直方体形状であって不陸検出を行う個所の路面を内包する部分空間を設定する。図４は部分空間を説明する模式的な平面図である。例えば、部分空間のｘ方向のサイズη_ｘは道路幅員に対応して５ｍ程度に設定され、ｙ方向のサイズη_ｙは当該方向に複数の計測点が含まれる大きさに設定される。ここで、ｙ方向に関するレーザのスキャン位置は車両の進行と共に移動する。部分空間のｙ方向のサイズη_ｙは例えば、３〜５周期程度のスキャン位置を含むように設定でき、本実施形態ではサイズη_ｙは５０ｃｍとする。ｚ方向に関しては、路面の上方に物体、例えば、トンネルの天井や道路標識が存在すると、それらが路面形状の解析に対してノイズとなる。そこで、予めそれらに起因する点群が除外されるようにｚ方向に関する点群の抽出範囲（位置、サイズ）を設定する。或いは、斜め下向きのレーザスキャナと斜め上向きのレーザスキャナとで取得される点群のうち斜め下向きのレーザスキャナによって取得されたものだけを路面形状解析に用いる構成としてもよい。

【0030】

なお、後述する不陸判定手段２２の処理内容から、基準面と路面とは平行でなくても不陸検出にそれほど影響は与えず、基準面は路面に対して多少の角度を有して設定することは許容される。

【0031】

点群抽出手段２０は基準線上に不陸検査位置を設定する（Ｓ３０）。図５はステップＳ３０での不陸検査位置Ｐ_Ｃの設定及び次のステップＳ４０での注目点群の抽出を説明する検査断面の模式図である。図５には基準線３４、及び部分空間に存在する部分点群の検査断面への投影像４０の例が示されている。不陸検査位置Ｐ_Ｃのｘ座標をｘ_Ｃとすると、点群抽出手段２０は、ステップＳ２０で抽出した部分点群のうちｘ＜ｘ_Ｃなるｘ座標を有する計測点からなる第１の注目点群Ｇ_Ａと、ｘ≧ｘ_Ｃなるｘ座標を有する計測点からなる第２の注目点群Ｇ_Ｂとを抽出する（Ｓ４０）。本実施形態では、注目点群Ｇ_Ａ，Ｇ_Ｂを構成する計測点はそれぞれ不陸検査位置Ｐ_Ｃに近いものから順に所定個数ｎ_Ａ，ｎ_Ｂずつ選択される。本実施形態ではｎ_Ａ，ｎ_Ｂは同数に設定され、例えばｎ_Ａ＝ｎ_Ｂ＝１２とする。

【0032】

なお、ｎ_Ａ及びｎ_Ｂは同数とするのが好適であるが、異なっていてもよい。また、例えば、基準線にて不陸検査位置Ｐ_Ｃから両側に同じ幅ｗの区間［ｘ_Ｃ−ｗ，ｘ_Ｃ），［ｘ_Ｃ，ｘ_Ｃ＋ｗ］内に存在する計測点を注目点群Ｇ_Ａ，Ｇ_Ｂとすることもできる。

【0033】

不陸判定手段２２は点群抽出手段２０により抽出された注目点群Ｇ_Ａ，Ｇ_Ｂを用いて不陸検査位置Ｐ_Ｃにて路面に不連続性が生じているかについて、回帰分析を用いた検定を行う（Ｓ５０）。不陸判定手段２２は注目点群を構成する各計測点の基準線に沿った座標、すなわちｘ座標を説明変数とし、基準面に対する法線方向に沿った座標、すなわちｚ座標を従属変数とする回帰分析を行う。図６は当該回帰分析を説明する検査断面の模式図であり、不陸検査位置Ｐ_Ｃの両側の注目点群の検査断面への投影像が示されている。図６において、直線５０は注目点群Ｇ_Ａについての各計測点の座標（ｘ，ｚ）を用いた回帰分析で得られた回帰直線であり、同様に、直線５２は注目点群Ｇ_Ｂについての回帰分析で得られた回帰直線である。不陸判定手段２２は注目点群Ｇ_Ａ，Ｇ_Ｂの回帰直線５０，５２を表す回帰係数が一致する、つまり不陸検査位置Ｐ_Ｃの両側に位置する注目点群Ｇ_Ａが得られた路面と注目点群Ｇ_Ｂが得られた路面とで路面状態が同等であるとの仮説（帰無仮説）を所定の有意水準でＦ検定する。そして、当該帰無仮説が棄却された場合に不陸検査位置Ｐ_Ｃの両側で路面状態に変化が生じており、検査位置Ｐ_Ｃ又はその近傍位置に不陸が存在するとの対立仮説が正しいと判定する。

【0034】

本実施形態ではＦ検定モデルとしてＣｈｏｗ検定（Chow test）を用いる。Ｃｈｏｗ検定は、次式によりＦ値を算出する。

【0035】

【数1】

【0036】

ここで、ＲＳＳ_Ａ，ＲＳＳ_Ｂはそれぞれ注目点群Ｇ_Ａ，Ｇ_Ｂについての回帰分析の残差平方和である。また、Ｃｈｏｗ検定では、注目点群Ｇ_Ａ，Ｇ_Ｂの両方を合わせた点群の座標（ｘ，ｚ）についても回帰分析を行い、ＲＳＳ_Ａ，Ｂは当該回帰分析の残差平方和である。ｎ_Ａ，ｎ_Ｂは既に述べたようにそれぞれ注目点群Ｇ_Ａ，Ｇ_Ｂを構成する計測点の個数である。ｋは説明変数の数であり、ここでは１である。

【0037】

例えば、不陸判定手段２２は確率９５％、つまり有意水準α＝０．０５で帰無仮説が棄却される場合に、検査位置Ｐ_Ｃに対応する個所に路面の不陸が生じていると判定する（Ｓ６０）。ちなみに、（１）式のＦ値は自由度（ｋ＋１，ｎ_Ａ＋ｎ_Ｂ−２ｋ−２）のＦ分布に従う。Ｆ値の棄却域は有意水準αごとに当該自由度に応じて定まり、Ｆ値がα及び自由度に応じて定まる境界値Ｆ_０より大きければ帰無仮説が棄却される。

【0038】

点群抽出手段２０及び不陸判定手段２２は部分点群について道路の横断方向に複数設定される検査すべき位置全てについて不陸検査が完了したか否かを判定し（Ｓ７０）、未検査位置が存在する場合には（Ｓ７０にて「Ｙｅｓ」の場合）、検査位置を変えてステップＳ３０〜Ｓ６０の処理を繰り返す。例えば、点群抽出手段２０は不陸検査位置Ｐ_Ｃをｘ軸に沿って所定距離ずつ順次移動させて注目点群Ｇ_Ａ，Ｇ_Ｂを抽出したり、計測点単位で注目点群Ｇ_Ａ，Ｇ_Ｂを移動させたりし、これにより基準線に沿って不陸が探索される。

【0039】

一方、未検査位置が残っていない場合には（Ｓ７０にて「Ｎｏ」の場合）、不陸判定手段２２は基準線の各点で得られたＦ値に基づいて路面性状の評価を行う（Ｓ８０）。具体的には、Ｆ値の大小によって路面不陸の度合いを評価する、あるいは基準線に沿って設定した評価区間においてＦ値が棄却域となった検査位置の発生割合によって路面性状の損傷度合いを評価することができる。ここで、注目点群Ｇ_Ａ，Ｇ_Ｂを構成する計測点の個数を各検査位置で同じにすることで自由度も同じとなり、各検査位置でのＦ値の境界値が共通となる。すなわち、基準線上の検査位置間にてそれぞれのＦ値を換算せずに単純に比較することができるので、上述の路面性状の評価を容易に行うことができる。例えば、不陸判定手段２２はＦ値が或る閾値を超えた個所では不陸の度合いが大きいと判定したり、Ｆ値が棄却域となった検査位置の発生割合が或る閾値を超えた基準線の位置では損傷度合いが大きいと判定したりする。

【0040】

上述したステップＳ１０〜Ｓ８０はｘ軸方向の１次元の路面プロファイルでの不陸評価である。図７〜図９は基準線に沿った路面プロファイル及びＦ値の例を示す模式図であり、計測点を◆印、Ｆ値を○印で示している。横軸はｘ座標（単位はメートルである）であり、左側の縦軸はレーザスキャナの高さを原点とした計測点のｚ座標（単位はメートルである）を表し、また右側の縦軸はＦ値を表す。太線の水平線は、αが０．０５で自由度（２，２０）である場合の境界値Ｆ_０の値３．４９を示している。図７の例では両勾配の路面にて窪みが１箇所存在しており、当該個所のＦ値が他の部分より高い値を示している。図８の例では路面の凹凸が全体的に広がっており、Ｆ値が高い個所が幅員内に分散して現れている。図９の例では片勾配の路面の左側にＦ値が極めて高い値を示す箇所が１個所現れており、例えば、当該個所は局所的な損傷箇所あるいは路肩や側溝などとして抽出される。

【0041】

点群抽出手段２０はステップＳ１０にて設定された検査断面での不陸評価（Ｓ２０〜Ｓ８０）が完了するたびに、検査断面をｙ方向にずらした位置に新たに設定する。例えば、点群抽出手段２０は図４に示すように道路の縦断方向に沿って等間隔λで検査断面を設定する。例えば、λは５ｍ程度とすることができる。このように、道路の縦断方向の複数個所で検査断面を設定することで、ｘｙ面における２次元の路面プロファイルでの不陸評価が行われる。

【0042】

上述した道路変状検出システム２による不陸の検出は基準線に沿った各位置で実施され、路面性状を局所的に評価できる。一方、幅員全体に亘って不陸を検出でき、また、道路の縦断方向にて任意の間隔で検査断面を設定して不陸を検出できるので、路面を全体的に評価できる。すなわち、本発明に係る道路変状検出システム２によれば、ミクロ的な評価とマクロ的な評価との両方が可能である。

【0043】

上述の実施形態では平面形状がｙ方向に幅η_ｙを有する帯状となる部分空間内の点群を用いている。このようにｙ方向に関して複数位置の計測点を用いることで、モービルマッピングシステムで得られる点群データの座標値に様々な要因で生じるばらつきの影響を小さくすることができる。

【0044】

設定された部分空間において、注目点群として抽出する計測点の数ｎ_Ａ，ｎ_Ｂを変えると注目点群が分布するｘ方向の範囲が変わる。上述の実施形態の不陸検出方法では、例えば、ｎ_Ａ，ｎ_Ｂを増やしたり、注目点群を抽出するｘ方向の幅ｗを大きくすると、ｘ方向に関するサイズが小さい不陸を検出しにくくなる。よって、ｎ_Ａ及びｎ_Ｂ、又はｗを検出対象とする不陸のスケールに応じて設定することで、検出対象としないスケールが小さい不陸の影響を受けにくくして、目的とするスケールの不陸を好適に検出することができる。例えば、大型車両の通行量が多い道路のわだち掘れのｘ方向の幅は大型車両の通行量が少ない道路より大きくなり得る。そこで、道路変状検出システム２においてｎ_Ａ及びｎ_Ｂ、又はｗを変更可能に構成して、スケールの異なるわだち掘れを弁別して検出可能とすることができる。例えば、図２を用いて説明した処理にて、設定した各検査断面についての解析にて、複数種類のｎ_Ａ及びｎ_Ｂ、又はｗでステップＳ４０〜Ｓ７０の処理やＳ８０の処理を行ってもよい。

【0045】

なお、上述の実施形態では道路の横断方向に基準線を設定したが、縦断方向など任意の方向に設定して同様の不陸検査を行うことも可能である。

【0046】

注目点群Ｇ_Ａ，Ｇ_Ｂの回帰係数が一致するとの仮説を検定するＦ検定モデルはＣｈｏｗ検定以外のものを用いることもできる。

【0047】

また、不陸を検出する構造物の表面は路面に限られず、例えば、側壁、法面、トンネルの平面天井板に対して同様に本発明を適用することができる。さらに、道路横断方向の断面が馬蹄型、卵型、円形であるトンネルの曲率を有した内表面についても、当該内表面を想定した、曲率を有するが平滑である基準面を設定し、当該基準面上に設定した基準線に沿って不陸検査を行うことが可能である。具体的には、まず道路縦断方向には直線の基準線を設定することができるので、基本的に上述の実施形態と同様に不陸検査を行うことができる。また、基準線が曲線になる場合でも、基準線を表す方程式は求められるので、上述の実施形態では直線の回帰分析であったところを曲線の回帰分析として不陸検査を行うことが可能である。

【符号の説明】

【0048】

２ 道路変状検出システム、４ 演算処理装置、６ 記憶装置、８ 入力装置、１０ 出力装置、２０ 点群抽出手段、２２ 不陸判定手段、３０ 基準面、３４ 基準線、３６ 検査断面。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】