特許 6864500 測定素子の補正方法、路面性状の評価方法、及び路面性状の評価装置

(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】6864500

(24)【登録日】2021年4月6日

(45)【発行日】2021年4月28日

(54)【発明の名称】測定素子の補正方法、路面性状の評価方法、及び路面性状の評価装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/30 20060101AFI20210419BHJP

   G01C 15/00 20060101ALI20210419BHJP

【ＦＩ】

   G01B11/30 W

   G01C15/00 102C

   G01C15/00 103Z

【請求項の数】9

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2017-38532(P2017-38532)

(22)【出願日】2017年3月1日

(65)【公開番号】特開2018-146258(P2018-146258A)

(43)【公開日】2018年9月20日

【審査請求日】2020年2月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000220343

【氏名又は名称】株式会社トプコン

(74)【代理人】

【識別番号】100089026

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 高明

(74)【代理人】

【識別番号】100091580

【弁理士】

【氏名又は名称】宮尾 雅文

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 陽

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 忠之

【審査官】 仲野 一秀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１９６９１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−３１０１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−５７１０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１７０８５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／０１７７５２４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｃ １／００−１／１４

５／００−１５／１４

Ｇ０１Ｂ １１／００−１１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定光を発して反射光を受ける複数の測定素子を備え、路面の測定経路に沿って移動させつつ前記複数の測定素子により前記路面を走査して前記路面の基準面からの離間量を測定して評価を行う路面性状評価装置における前記複数の測定素子の不揃いを補正する方法であって、
前記補正を行うための基準エリア及び前記基準エリアの暫定基準面を設定するステップと、
前記基準エリアについての各測定素子による測定値を取得するステップと、
前記基準エリアにおいて、前記基準エリアの暫定基準面からの前記各点の離間量についての点群データを生成するステップと、
を実行した後に、
すべての測定素子による点群データの補正用基準面からの離間量が予め定めた基準値より小さくなるまで、
すべての前記測定素子について統計量の前記補正用基準面からの離間量を計算するステップ、
すべての前記測定素子において前記離間量が最大となった測定素子を決定し、当該離間量が最大となった前記測定素子の測定値から生成される点群データと前記補正用基準面との差が所定の閾値以下とするべく前記測定素子の補正値を決定するステップ、
及び、
補正した前記測定素子を含むすべての測定素子の測定値から新たな補正用基準面を生成するステップ、を繰り返し、
各測定素子の最終的な補正値を決定する、
ことを特徴とする路面性状の評価装置における測定素子の補正方法。

【請求項2】

前記基準エリアの暫定基準面の設定に際して、前記複数の測定素子から選択した一つの測定素子で測定した前記基準エリアで取得した測定値から生成したフィッティング面からの各測定点における離間値が予め定めた規定値より小さいことを確認することを特徴とする請求項１に記載の路面性状の評価装置における測定素子の補正方法。

【請求項3】

測定すべき前記路面の測定経路中における特定の箇所において前記基準エリアを設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の路面性状の評価装置における測定素子の補正方法。

【請求項4】

前記測定経路の開始位置に相当する箇所及び終了位置に相当する箇所の少なくとも一方の箇所において前記基準エリアを設定することを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか一項に記載の路面性状の評価装置における測定素子の補正方法。

【請求項5】

前記開始位置に相当する箇所及び前記終了位置に相当する箇所の２箇所に前記基準エリアを設定し、この２箇所において取得した各測定素子の補正値に基づいて前記開始位置に相当する箇所から前記終了位置に相当する箇所に到る各測定位置における各測定素子の補正値を取得することを特徴とする請求項４に記載の路面性状の評価装置における測定素子の補正方法。

【請求項6】

前記基準エリアには、平板を配置することを特徴とする請求項１から請求項５までの何れか一項に記載の路面性状の評価装置における測定素子の補正方法。

【請求項7】

請求項１から請求項６までの何れか一項に記載の路面性状の評価装置における測定素子の補正方法を含み、この補正値に基づいて各測定素子を補正して前記路面の評価を行うことを特徴とする路面性状の評価方法。

【請求項8】

測定光を発して反射光を受ける複数の測定素子を備え、路面の測定経路に沿って移動させつつ前記複数の測定素子により前記路面を走査して前記路面の基準面からの離間量を測定して評価を行う路面性状評価装置であって、
前記補正を行うための基準エリア及び前記基準エリアの暫定基準面を設定する手段と、
前記基準エリアについての各測定素子による測定値を取得する手段と、
前記基準エリアにおいて、基準エリアの暫定基準面からの前記各点の離間量についての点群データを生成する手段と、
すべての前記測定素子から取得した前記点群データの統計量に基づいて補正用基準面を生成する手段と、
すべての前記測定素子について前記統計量の前記補正用基準面からの離間量を計算する手段と、
すべての前記測定素子において前記離間量が最大となった測定素子を決定する手段と、
前記離間量が最大となった前記測定素子の測定値から生成される点群データと前記補正用基準面との差が所定の閾値以下とするべく前記測定素子を補正する手段と、
補正した前記測定素子を含むすべての測定素子の測定値から新たな補正用基準面を生成する手段と、
すべての測定素子による点群データの前記補正用基準面からの離間量が予め定めた基準値より小さくなるまで、すべての前記測定素子について前記統計量の前記補正用基準面からの離間量を計算し、すべての前記測定素子において前記離間量が最大となった測定素子を決定し、前記離間量が最大となった前記測定素子の測定値から生成される点群データと前記補正用基準面との差が所定の閾値以下とするべく前記測定素子を補正し、補正した前記測定素子を含むすべての測定素子の測定値から新たな補正用基準面を生成すること、を繰り返して、各測定素子の補正値を最終的な補正値とする手段と、
を備えることを特徴とする路面性状の評価装置。

【請求項9】

請求項８に記載の路面性状の評価装置を備え、この補正値に基づいて前記路面の評価を行うことを特徴とする路面性状の評価装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測定素子の補正方法、路面性状の評価方法、及び路面性状の評価装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に道路は車両等の通行により経時的に轍や凹凸が生じ、これらを補修する必要がある。このような道路の補修を行うため、道路の点検を行い、道路の路面性状についてのデータ、即ち路面の凹凸の状態についてのデータを取得する。これらの路面性状についてのデータは、測定員による測定や、路面性状車を測定対象となる道路の測定経路に沿って走行して取得される。路面性状車には、路面にスキャン光を照射して路面の各点の高さを計測する測定装置が搭載されている。

【0003】

特許文献１には、移動体を平面の縦断方向に移動させつつ光を平面に向けて投光し投光結果により平面の段差を計測する装置において、移動距離を検出する手段と投光手段、光照射ラインを撮像する手段、高さデータを取得する横断方向データ演算手段、縦方向データ演算手段、３次元データ演算手段、を備える構成とする。以上の構成により移動体が所定距離移動するごとに平面の横断方向に沿って１本の照射ラインが平面上に形成されるように移動体から平面に向け光が投光され、上記各種手段により凹凸プロフィルをリアルタイムに取得する技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１０−２８８５１６

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このような路面性状車にあっては、路面の高さ測定は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System：全地球航法衛星システム）で位置を取得しつつ測定装置のスキャナにより車両の斜め前方にスキャン光をスパイラル状に照射して道路からの反射光を受信することにより行われる。

【0006】

ここで、測定装置は、複数の測定素子を備え、この測定素子を回転駆動して順次スキャンを行い、路面までの距離を取得する。このような測定装置において測定素子は製造時に補正（キャリブレーション）され、すべてのセンサでの測定値のばらつきが所定の閾値、例えば１ｃｍ以内となるように設定されている。しかし、センサのキャリブレーションの程度により、測定素子ごとに路面の測定値がばらつく。また、温度変化等に起因して時間経過と共に測定値がドリフトしていき、予め行ったキャリブレーションでは正確な路面性状の測定ができない。

【0007】

これに対処して、実際に測定した得られた路面についての点群データをスムージングして滑らかにする処理がなされる。しかしこの処理は多数の点群を元にして行われるため、フラットな路面などに対象を限定すればよいが別の形状や複雑な路面を元に行うことが難しい。また測定データを全範囲にわたり処理する必要があり、計算時間や計算コストが嵩むという問題がある。

【0008】

本発明は上述した課題に鑑みたものであり、複数の測定素子の測定のばらつきを修正する補正値を簡単な処理で、かつ迅速に、取得できる測定素子の補正方法、及び路面性状の評価装置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】

前記課題を解決する請求項１に記載の発明は、測定光を発して反射光を受ける複数の測定素子を備え、路面の測定経路に沿って移動させつつ前記複数の測定素子により前記路面を走査して前記路面の基準面からの離間量を測定して評価を行う路面性状評価装置における前記複数の測定素子の不揃いを補正する方法であって、前記補正を行うための基準エリア及び前記基準エリアの暫定基準面を設定するステップと、前記基準エリアについての各測定素子による測定値を取得するステップと、前記基準エリアにおいて、前記基準エリアの暫定基準面からの前記各点の離間量についての点群データを生成するステップと、を実行した後に、すべての測定素子による点群データの補正用基準面からの離間量が予め定めた基準値より小さくなるまで、すべての前記測定素子について前記統計量の前記補正用基準面からの離間量を計算するステップ、すべての前記測定素子において前記離間量が最大となった測定素子を決定し、当該離間量が最大となった前記測定素子の測定値から生成される点群データと前記補正用基準面との差が所定の閾値以下とするべく前記測定素子の補正値を決定するステップ、及び、補正した前記測定素子を含むすべての測定素子の測定値から新たな補正用基準面を生成するステップ、を繰り返して、各測定素子の最終的な補正値を決定する、ことを特徴とする路面性状の評価装置における測定素子の補正方法である。

【0010】

同じく、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の路面性状の評価装置における測定素子の補正方法において、前記基準エリアの暫定基準面の設定に際して、前記複数の測定素子から選択した一つの測定素子で測定した前記基準エリアで取得した測定値から生成したフィッティング面からの各測定点における離間値が予め定めた規定値より小さいことを確認することを特徴とする。

【0011】

同じく請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の路面性状の評価装置における測定素子の補正方法において、測定すべき前記路面の測定経路中における特定の箇所において前記基準エリアを設定することを特徴とする。

【0012】

同じく請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３までの何れか一項に記載の路面性状の評価装置における測定素子の補正方法において、前記測定経路の開始位置に相当する箇所及び終了位置に相当する箇所の少なくとも一方の箇所において前記基準エリアを設定することを特徴とする。

【0013】

同じく請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の路面性状の評価装置における測定素子の補正方法において、前記開始位置に相当する箇所及び前記終了位置に相当する箇所の２箇所に前記基準エリアを設定し、この２箇所において取得した各測定素子の補正値に基づいて前記開始位置に相当する箇所から前記終了位置に相当する箇所に到る各測定位置における各測定素子の補正値を取得することを特徴とする。

【0014】

同じく請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５までの何れか一項に記載の路面性状の評価装置における測定素子の補正方法において、前記基準エリアには、平板を配置することを特徴とする。

【0015】

同じく請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６までの何れか一項に記載の路面性状の評価装置における測定素子の補正方法を含み、この補正値に基づいて各測定素子を補正して路面の評価を行うことを特徴とする路面性状の評価方法である。

【0016】

同じく請求項８に記載の発明は、測定光を発して反射光を受ける複数の測定素子を備え、路面の測定経路に沿って移動させつつ前記複数の測定素子により前記路面を走査して前記路面の基準面からの離間量を測定して評価を行う路面性状評価装置であって、前記補正を行うための基準エリア及び前記基準エリアの暫定基準面を設定する手段と、前記基準エリアについての各測定素子による測定値を取得する手段と、前記基準エリアにおいて、基準エリアの暫定基準面からの前記各点の離間量についての点群データを生成する手段と、すべての前記測定素子から取得した前記点群データの統計量に基づいて補正用基準面を生成する手段と、すべての前記測定素子について前記統計量の前記補正用基準面からの離間量を計算する手段と、すべての前記測定素子において前記離間量が最大となった測定素子を決定する手段と、前記離間量が最大となった前記測定素子の測定値から生成される点群データと前記補正用基準面との差が所定の閾値以下とするべく前記測定素子を補正する手段と、補正した前記測定素子を含むすべての測定素子の測定値から新たな補正用基準面を生成する手段と、すべての測定素子による点群データの前記補正用基準面からの離間量が予め定めた基準値より小さくなるまで、すべての前記測定素子について前記統計量の前記補正用基準面からの離間量を計算し、すべての前記測定素子において前記離間量が最大となった測定素子を決定し、前記離間量が最大となった前記測定素子の測定値から生成される点群データと前記補正用基準面との差が所定の閾値以下とするべく前記測定素子を補正し、補正した前記測定素子を含むすべての測定素子の測定値から新たな補正用基準面を生成すること、を繰り返して各測定素子の補正値を最終的な補正値とする手段と、を備えることを特徴とする路面性状の評価装置である。

【0017】

同じく請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の路面性状の評価装置を備え、この補正値に基づいて路面の評価を行うことを特徴とする路面性状の評価装置である。

【発明の効果】

【0018】

本発明に係る路面性状の評価方法、及び路面性状の評価装置によれば、複数の測定素子の測定のばらつきを修正する補正値を簡単な処理で迅速に取得できる。

【0019】

即ち、請求項１に記載の路面性状の評価装置における測定素子の補正方法及び請求項８に係る路面性状の評価装置によれば、測定光を発して反射光を受ける複数の測定素子を備え、路面の測定経路に沿って移動させつつ複数の測定素子により路面を走査して路面の基準面からの離間量を測定して評価を行う路面性状評価装置における複数の測定素子の不揃いを補正するに際して、以下の処理を行う。即ち、補正を行うための基準エリア及び基準エリアの暫定基準面を設定し、基準エリアについての各測定素子による測定値を取得し、基準エリアにおいて、基準エリアの暫定基準面からの各点の離間量についての点群データを生成し、すべての測定素子から取得した点群データの統計量に基づいて補正用基準面を生成し、すべての測定素子について統計量の補正用基準面からの離間量を計算する。そして、すべての測定素子による点群データの補正用基準面からの離間量が予め定めた基準値より小さくなるまで、すべての測定素子について統計量の補正用基準面からの離間量を計算し、すべての測定素子において離間量が最大となった測定素子を決定し、離間量が最大となった測定素子の測定値から生成される点群データと補正用基準面との差が所定の閾値以下とするべく測定素子を補正し、補正した測定素子を含むすべての測定素子の測定値から新たな補正用基準面を生成すること、を繰り返す。これにより、すべての測定素子による点群データの基準面からの離間量が予め定めた基準値より小さくなったとき各測定素子の補正値を最終的な補正値とする。
このため、簡単かつ迅速にすべての測定素子の補正値を取得することができる。

【0020】

また、請求項２に記載の路面性状の評価装置における測定素子の補正方法によれば、基準エリアの暫定基準面の設定に際して、複数の測定素子から選択した一つの測定素子で測定した基準エリアで取得した測定値から生成したフィッティング面からの各測定点における離間値が予め定めた規定値より小さいことを確認する。
このため、測定対象である路面において、所定の平坦度を有する基準エリアを設定できる。

【0021】

また、請求項３に記載の路面性状の評価装置における測定素子の補正方法によれば、測定すべき路面の測定経路中における特定の箇所において基準エリアを設定する。
このため、路面の測定経路中に基準エリアを設定でき、実際の測定と同じタイミングにおける各測定素子の補正値を取得することができる。

【0022】

また、請求項４に記載の路面性状の評価装置における測定素子の補正方法によれば、測定経路の開始位置に相当する箇所、及び終了位置に相当する箇所の少なくとも一方の位置において基準エリアを設定する。
このため、測定の開始時及び終了時の少なくとも一方の位置を基準として補正を行うことができる。

【0023】

また、請求項５に記載の路面性状の評価装置における測定素子の補正方法によれば、開始位置に相当する箇所及び終了位置に相当する箇所の２箇所に基準エリアを設定し、この２箇所において取得した各測定素子の補正値に基づいて始点から終点に到る各測定位置における各測定素子の補正値を取得する。
このため、測定経路の各測定位置における各測定素子の補正値を取得して、始点から終点まで補正値を補完して、より正確な路面の測定、評価を行うことができる。

【0024】

また、請求項６に記載の路面性状の評価装置における測定素子の補正方法によれば、基準エリアには、平板を配置する。
このため、基準エリアを高い精度で平坦にすることができ、各測定素子について正確な補正を行うことができる。

【0025】

また、請求項７に記載の路面性状の評価方法及び請求項９に係る路面性状の評価装置によれば、測定素子の補正を行い、この補正値に基づいて各測定素子を補正して路面の評価を行う。
このため、補正した状態の測定素子により、より正確な路面性状の評価を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の実施形態に係る路面性状の評価装置の構成を示すブロック図である。

【図2】路面測定装置による路面の測定状態を示す模式図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。

【図3】測定データの概略を示す模式図であり、（ａ）は測定データの斜視図、（ｂ）は測定データと測定基準面とを示す模式図である。

【図4】単位エリアにおける点群データの取得状態を示すものであり、（ａ）は単位エリアを示す模式図、（ｂ）は点群データとモデル面ＭＰとを示す模式図である。

【図5】測定経路におけるＲＭＳ値の変化を示すグラフである。

【図6】同路面性状の評価装置の変形箇所候補検出手段の構成を示すブロック図である。

【図7】離間量画像を示すものであり、（ａ）はモデル面ＭＰと点群データを示す斜視模式図、（ｂ）は離間量画像を示す図である。

【図8】評価地図を示す模式図である。

【図9】変形箇所候補の検出を示すものであり、（ａ）は単位エリアにおける区画を示す模式図、（ｂ）はレーザーポインタによる路面への変形箇所マークの表示を示す図である。

【図10】同路面性状の評価装置における測定素子補正手段の構成を示すブロック図である。

【図11】本発明の実施形態に係る路面性状の評価方法における測定素子の補正手順を示すフローチャートである。

【図12】同路面性状の評価方法における測定素子の補正の状態を示す模式である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

本発明を実施するための形態に係る測定素子の補正方法、路面性状の評価方法、及び路面性状の評価装置について説明する。

【0028】

本発明の実施形態に係る路面性状の評価方法、及び路面性状の評価装置は、ＭＭＳ（モバイルマッピングシステム：Mobile Mapping System）を構成する路面測定装置を路面の測定経路に沿って移動させ、これによって取得された路面における測定基準面からの離間量（高さ）についての測定データを面的に評価し、路面性状の評価を行う。路面測定装置は、走行する車両に搭載され、スキャナ及び画像による高精度な実測データを取得する。そして、具体的には車両走行路線に沿った各対象単位エリア(例えば２ｍ×３ｍ（例えば車線幅）)において、所定の幅寸法を備えると共に車両走行がなく掘れがないと予想される領域、例えば路線端における点群を用いてモデル面を設定する。なお、この設定に用いる２領域は、両端に限らない。ほかには、車幅の中央付近、レーンマークのペイントを使用することができる。

【0029】

そして、対象とする単位エリア内の全点についてこのモデル面からの離間量である点群データを算出する。また、単位エリアにおいてすべての点における離間量を統計的に処理して、統計量としてＲＭＳ（二乗平均平方根：Root Mean Square）を算出することで各単位エリアを象徴する代表値を得て評価値とする。なお、測定データの取得に際しては、路面測定装置においては測定時における車両の姿勢が加味されているため、走行路線に沿ったエリア判別などを人による判断や作業を必要とせずに自動的に行うことができる。また、測定時に路面の輝度を測定することにより、上述した２領域として使用するレーンマークを抽出することができる。更に、路面の法線をして道路両端の縁石部分を抽出して、道路両端の縁石領域の下方（低標高）エッジを取得し、道路両端のエッジを含むように面を決定することもできる。このようにして取得した路面性状についての情報に基づいて精密測定を行う。

【0030】

また、本実施形態に係る路面性状の評価方法及び路面性状の評価装置では、本発明に係る測定素子の補正方法の実施形態を適用して、路面測定装置の測定素子をキャリブレーションして補正値を取得する。この例では測定装置には、複数の測定素子が配置されている。各測定素子は、測定の不揃いを解消するため、製造時や出荷時にキャリブレーションがなされている（例えば不揃いが１ｃｍ）が、本実施形態では、不揃いの程度を更に減少させる（例えば不揃いが２〜３ｍｍ）。このため、測定時に取得した基準エリアの点群データに基づいてすべての測定素子について再度キャリブレーションを行う。基準エリアは、例えば計測経路の開始箇所、終了箇所等の特定の箇所や任意の箇所に設定することができる。

【0031】

この基準エリアは、凹凸がない平坦な平面であることが望ましく、路面の平坦な箇所を選択して設定する。また、本実施形態では、選定した基準エリアの候補について測定を行い、平坦度を確認する。平坦度が所定の条件を満たしたとき当該候補を基準エリアとして設定する。なお、路面に敷設した平板を基準エリアとすることができる。

【0032】

また、基準エリアを含む領域を測定する際には、測定車は、通常の測定時における速度（例えば３０〜４０ｋｍ／ｈ）より遅い速度（例えば１０ｋｍ／ｈ）で走行することが望ましい。これにより、正確なキャリブレーションを行うことができる。

【0033】

キャリブレーションを測定経路の始点で行い、測定経路を走行して取得しつつある測定データについて各測定素子の補正値をリアルタイムで適用することができる。また、測定終了後において取得した点群データについて各測定素子の補正値を適用することができる。更に、測定の開始位置に相当する箇所と測定の終了位置に相当する箇所でキャリブレーションを行うことにより、測定経路の各測定位置における各測定素子の経時的な変化を把握でき、経時的なキャリブレーションを行うことができる。

【0034】

本実施形態に係る路面性状の評価装置における測定素子の補正方法では、測定素子による点群データの取得、基準面からの離間量の取得等の処理を行う。このため同様の処理を行う路面性状の評価装置の構成及び処理を先に説明し、その後に路面性状の評価装置における測定素子の補正について説明する。

【0035】

以下、路面性状の評価装置について説明する。図１は本発明の実施形態に係る路面性状の評価装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施形態に係る路面性状の評価装置１００は、路面測定装置３００の計測結果に基づいて点群データ生成し、路面性状の評価、凹部候補画像の生成を行う。

【0036】

路面測定装置３００は、公知のものである。なお、評価装置１００を路面測定装置３００と共に車両に搭載しておけば、路面のスキャンと略同時に路面性状の評価を行うことができる。

【0037】

図２は路面測定装置による路面の測定状態を示す模式図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。図２（ａ）に示すように、道路４００を走行する車両３４０に路面測定装置３００を搭載する。路面測定装置３００は、測定装置であるスキャナ３１０と、全周カメラ３２０と、レーザーポインタ３３０と、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）装置と、路面測定装置３００の姿勢検出装置、加速度計等を備える。路面測定装置３００はＧＮＳＳ装置で位置を取得しつつスキャナ３１０により車両３４０の斜め前方にスキャン光Ｌａをスパイラル状に照射し、道路４００からの反射光Ｌｂを受信する。

【0038】

この受信までの時間に基づいて道路４００の測定データを取得する。このため、道路４００における、スキャン光Ｌａの軌跡Ｔは、図２（ｂ）に示すように円弧状となる。スキャナ３１０には、複数の測定素子が配置されている。この測定素子は発光素子と受光素子とを備え、発光素子からはパルス状に測定光が射出され、受光素子は路面による測定光の反射を受光する。

【0039】

また、路面測定装置３００は、同時に全周カメラ３２０により全周にわたり道路の画像を取得する。レーザーポインタ３３０は、可視レーザーを路面に走査して照射し、後述する凹部マークを路面の凹部候補の周囲に凹部検出マークを投影表示する。

【0040】

図３は測定した測定データの概略を示す模式図であり、（ａ）は測定データの斜視図、（ｂ）は測定データと測定基準面とを示す模式図である。路面測定装置３００には、自位置を取得するＧＮＳＳ装置、路面測定装置３００の姿勢検出装置、加速度計等が搭載されており、図３（ａ）に示すように、道路４００において、それぞれ一定距離「ｄ」だけ離れたスキャン光Ｌａの複数の軌跡上における各点の測定データを取得する。なお、この測定データは、図３（ｂ）に示すように、路面測定装置３００が設定する測定基準面（例えばジオイド面）ＲＰからの離間量「ｈ」を表す。

【0041】

評価装置１００は、図１に示すように、路面測定装置３００からの測定データを取得して、点群データを生成して路面性状の評価を行う。評価装置１００は、単位エリア設定手段１１０と、モデル面計算手段１２０と、点群データ生成手段１３０と、ＲＭＳ演算手段１４０と、評価地図生成手段１５０と、変形箇所候補検出手段１６０と、画像生成手段１７０と、表示手段１８０とを備える。また、本実施形態に係る評価装置１００では、スキャナ３１０の測定素子をキャリブレーションするため、点群データ生成手段１３０に素子補正手段２１０を備える。

【0042】

評価装置１００は、処理装置としてＣＰＵ(Central Processing Unit)、主記憶装置としてＲＡＭ（RandomAccess Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、補助記憶装置としてＨＤＤ（Hard Disc Drive）等を備えたコンピュータとして構成され、ＣＰＵによりプログラムを実行することにより単位エリア設定手段１１０、モデル面計算手段１２０、点群データ生成手段１３０、評価地図生成手段１５０、変形箇所候補検出手段１６０、画像生成手段１７０、及び素子補正手段２１０の機能を実現する。

【0043】

単位エリア設定手段１１０は、幅員における経路に沿う予め設定した長さ寸法を備える単位エリアを経路に沿って設定する。図４は単位エリアにおける点群データの取得状態を示すものであり、（ａ）は単位エリアを示す模式図、（ｂ）は点群データとモデル面ＭＰとを示す模式図である。単位エリア設定手段１１０は、図５（ａ）に示すように測定対象となる道路４００を例えば幅３ｍ、長さ２ｍの単位エリア４１０に分割する。ここで、幅寸法は道路の１車線の幅、路肩から路肩まで、測定に使用した車両の幅等を基準にして設定できる。また、長さ寸法は、２ｍに限らず適宜設定できるが、長すぎるとモデル面ＭＰの設定等の演算が煩雑になるほか、モデル面ＭＰと路面形状との隔たりが大きくなることがある。

【0044】

モデル面計算手段１２０は、単位エリア４１０における測定点における各点の測定基準面からの離間量である測定データに基づいて単位エリア４１０におけるモデル面ＭＰを設定する。モデル面ＭＰは、道路幅方向に離間した複数、この例では２箇所の領域、例えば図４（ａ）に示すように、車両３４０の車輪３４１から外側に所定距離（例えば２０ｃｍ）離れた幅２０ｃｍの領域である参照領域４２０に基づいて設定する。具体的には、参照領域４２０に属する多数の点群から最小二乗法により求めることができる。

【0045】

なお、参照領域は、２つに限らず、中央の領域と両端側の領域の３つの領域など、３つ以上とすることができる。参照領域としては、上記例のほか、ある程度の間隔寸法と幅寸法を備え、車両走行による損傷や掘れがないと予想される領域、例えば路線端における点群、車幅の中央付近、レーンマークのペイントを使用することができる。なお、レーンマークは、路面測定装置３００による測定時に路面の輝度を測定することにより取得することができる。

【0046】

点群データ生成手段１３０は、図４（ｂ）に示すように、モデル面ＭＰと各点との離間量「Ｈ」を算出する。これにより、単位エリア４１０における各点の離間量から点群データ生成する。

【0047】

ＲＭＳ演算手段１４０は、各単位エリア４１０において点群データ生成手段１３０が求めた点群データから、各単位エリアにおける統計量であるＲＭＳ（二乗平均平方根：Root Mean Square）を算出する。図６は測定経路におけるＲＭＳ値の変化を示すグラフである。縦軸に各単位領域のＲＭＳ値を、横軸に距離を示している。なお、ＲＭＳのほか、他の統計量を使用することができる。これにより、経路における路面性状の分布を知ることができる。

【0048】

評価地図生成手段１５０は、ＲＭＳ演算手段１４０によって得られたＲＭＳ値に基づいて、道路の各位置について路面性状の評価を行い、評価結果を地図の道路に割り振る。即ち、図５に示したＲＭＳ値から路面性状の評価を行うため、例えば２つの値Ｉ、値II（I＜II）を設定する。そして、値I未満は路面性状良好「○」、値I以上、値II未満は路面性状普通「△」、値II以上は路面性状不良「×」と判定する。この評価結果を計測した経路を図８に示すように地図に表示できる。

【0049】

次に変形箇所候補検出手段１６０について説明する。図６は変形箇所候補検出手段１６０の構成を示すブロック図である。変形箇所候補検出手段１６０は、区画設定手段１６１と、区画ＲＭＳ演算手段１６２と、閾値比較手段１６３と、隣接区画比較手段１６４と、変形箇所検出マーク生成手段１６５とを備える。図９は凹部候補の検出を示すものであり、（ａ）は単位エリアにおける区画を示す模式図、（ｂ）はレーザーポインタによる路面へのマーク表示を示す図である。

【0050】

まず、区画設定手段１６１によって、単位エリア４１０を複数の区画６１０、６１０、…、６１０に分割する。図９（ａ）に示すように、単位エリア４１０を格子状に区切り規則的に配置される区画６１０、６１０、…、６１０に分割する。

【0051】

区画ＲＭＳ演算手段１６２は、各区画に属する点群データの統計量としてＲＭＳ（二乗平均平方根：Root Mean Square）を算出して各区画の代表値とする。そして、閾値比較手段１６３により、各区画の代表値を予め定めた基準値と比較し、基準値を満たす区画を抽出する。

【0052】

次に、隣接区画比較手段１６４は、抽出した各区画の代表値と隣接する区画の代表値との差を求め、この差と予め定めた閾値と比較して、変形箇所候補を検出する。即ち隣接する区画との差の絶対値が、閾値より大きいとき変形箇所候補として選定する。そして、代表値とその差の符号により、凹部候補、又は凸部候補を判別する。なお、閾値より大きい変化量を持つ区画が隣り合った場合にも変形箇所候補と判定する。ここで、凹部候補としては、ポットホール等があり、凸部候補としては、轍の間に形成される凸条等がある。

【0053】

画像生成手段１７０は、濃淡画像生成手段１７１と、評価地図画像生成手段１７２と、変形箇所候補画像生成手段１７３を備える。濃淡画像生成手段１７１は、点群データ生成手段１３０で生成したモデル面ＭＰからの離間量に基づいて路面の濃淡画像データを生成する。この濃淡画像により道路の画像上に道路の轍や凹凸状態を可視化することができる。

【0054】

評価地図画像生成手段１７２は、評価地図生成手段１５０で生成した地図データに基づいて、路面性状の評価を表示する地図画像を生成する。この地図画像により、地図上に表示された道路の各地点における路面性状の評価が付記され容易に認識できる。

【0055】

変形箇所候補画像生成手段１７３は、変形箇所候補検出手段１６０の検出結果から凹部候補となる区画の輪郭に相当する箇所をとして変形箇所検出マークを生成する。これにより、図９（ｂ）に示すように、道路画像６３０の凹部候補画像６４０の周囲に作成した変形箇所検出マーク６５０を表示する。図９（ａ）に示す例では、変形箇所として凹部であるポットホールを示している。なお、路面測定装置３００を搭載した車両３４０が凹部候補の近傍に到着したとき、レーザーポインタ３３０で路面の変形箇所を照射して指示することができる。なお、凸部についても同様に指示することができる。

【0056】

表示手段１８０は、濃淡画像生成手段１７１からの濃淡画像データに基づく離間量画像１８１と、評価地図画像生成手段１７２からの地図データに基づく評価地図１８２と、変形箇所候補画像生成手段１７３からの凹部検出マークに基づく凹部候補表示画像１８３を表示する。

【0057】

離間量画像１８１について説明する。図７は離間量画像を示すものであり、（ａ）はモデル面ＭＰと点群データを示す斜視模式図、（ｂ）は離間量画像を示す図である。図７（ａ）に示すように、単位エリア４１０の各点におけるモデル面ＭＰからの離間量（Ｈ）に基づいて、図７（ｂ）に示すように、離間量画像１９０において、道路１９１に各点の離間量に基づいた道路の濃淡色分け表示が行われる。なお、図中矢印Ａは測定車両の進行方向、矢印Ｂは道路１９１の幅員方向を示している。図７（ｂ）に示した離間量画像１９０は、グレースケールで表示され、道路１９１のモデル面ＭＰより高い箇所１９２を白色、モデル面ＭＰより低い箇所１９３は黒色に表示し、その間をグレーの濃淡で表示している。これにより、容易に道路におけるモデル面ＭＰからの離間量を認識できる。また、この画像はカラー画像として、より高低の状態を理解しやすいものとできる。

【0058】

次に評価地図１８２について説明する。図８は評価地図を示す模式図である。評価地図生成手段１５０で生成された地図データは、画像生成手段１７０の評価地図画像生成手段１７２により可視化され、表示手段１８０に評価地図１８２として表示される。地図画面５００に表示された道路５１０に路面性状良好の「○」表示５２０、路面性状普通を示す「△」表示５３０、路面性状不良を示す「×」表示５４０がなされる。これにより、地図上で路面性状の評価結果を一目で認識できる。

【0059】

なお、評価装置１００は、路面測定装置３００を搭載した車両３４０に搭載して、路面測定装置３００で取得した結果に基づいて、データ取得直後に離間量画像１８１や評価地図１８２を表示することができる。

【0060】

次に素子補正手段２１０について説明する。図１０は同路面性状評価装置における測定素子補正手段の構成を示すブロック図である。

【0061】

図１０に示すように、素子補正手段２１０は、暫定基準面設定手段２１１と、測定値取得手段２１２と、補正用点群データ生成手段２１３と、補正用基準面生成手段２１４と、離間量計算手段２１５と、離間量最大測定素子決定手段２１６と、測定素子補正設定手段２１７と、補正制御手段２１８とを備える。

【0062】

暫定基準面設定手段２１１は、補正を行うための基準エリア及びこの基準エリアにおける暫定基準面を設定する。基準エリアは、測定経路の任意の箇所に設定することができる。例えば測定経路の開始点に相当する箇所（図８中の符号Ｓ）、同終了点に相当する箇所（同図の符号Ｅ）の一方や両方、更に測定経路の中間の箇所に設定できる。基準エリアは、例えば１ｍ×１ｍの大きさで設定する。基準エリアは、例えば平坦な路面を目視確認して行うことができるほか、平板を配置しこれを基準エリアとすることができる。

【0063】

基準エリアの暫定基準面は、複数ある測定素子のうちの一つの測定素子で取得した点群データに基づいて行う。一つの測定素子で取得した点群データから最小二乗法等でフィッティング面を設定し、フィッティング面からの点群データの離間量を統計処理して例えばＲＭＳが所定の値以下の場合、当該フィッティング面を暫定基準面とする。

【0064】

測定値取得手段２１２は、基準エリアについての各測定素子による測定値を取得する。路面の測定が終了した後にキャリブレーションを行う場合には、格納している測定値から必要なものを取得する。補正用点群データ生成手段２１３は、上述した基準エリアの暫定基準面からの各測定素子の測定値の離間量についての点群データを生成する。

【0065】

補正用基準面生成手段２１４は、すべての測定素子から取得した点群データを統計処理して補正用基準面を生成する。離間量計算手段２１５は、すべての測定素子について補正用基準面からの離間量を計算する。

【0066】

そして、離間量最大測定素子決定手段２１６は、すべての測定素子において離間量が最大となった測定素子を決定する。測定素子補正設定手段２１７は、離間量が最大となった測定素子の測定値から生成される点群データと補正用基準面との差が所定の閾値以下となるように測定素子のオフセット量を決定する。

【0067】

補正制御手段２１８は、すべての測定素子による点群データの補正用基準面からの離間量が予め定めた基準値より小さくなるまで、すべての測定素子について統計量の補正用基準面からの離間量を計算し、すべての測定素子において離間量が最大となった測定素子を決定し、離間量が最大となった測定素子の測定値から生成される点群データと補正用基準面との差が所定の閾値以下とするべく測定素子のオフセット量を決定し、補正した測定素子を含むすべての測定素子の測定値から新たな補正用基準面を生成することを繰り返す。

【0068】

そして、すべての測定素子による点群データの基準面からの離間量が予め定めた基準値より小さくなったと判断したとき、即ちすべての測定素子の離間量のＲＭＳが変化しなくなったとき、又はすべての測定素子の離間量の合計が所定の値以下となったとき、各測定素子のオフセット量を最終的な補正値とする。

【0069】

次に素子補正手段２１０の動作について説明する。図１１は本発明の実施形態に係る路面性状の評価方法における測定素子の補正手順を示すフローチャート、図１２は同路面性状の評価方法における測定素子の補正の状態を示す模式である。なお、図１２には、補正基準面と、各測定素子の走査により取得した点群の断面を模式的に記載している。

【0070】

実施形態に係る路面性状の評価方法では、まず、キャリブレーションに使用する基準エリアを設定する。このため、測定経路を計算により取得する（ステップＳ１）。この測定経路は路面測定装置３００のＧＮＳＳ装置により取得される。

【0071】

次いで、すべての測定素子による点群を計算して取得する（ステップＳ２）。この例では、測定経路においてすべての測定素子による測定が終了した状態を前提とする。更に、軌跡に沿って複数ある測定素子から一つの測定素子を選択し、キャリブレーションに使用する基準エリアでこの測定素子が取得した点群を切り出す（ステップＳ３）。

【0072】

次いで、切り出した点群により面フィッティングを行い、フィッティング面からの各点の離間量を計算する（ステップＳ４）。この離間量は、一つの測定素子が基準エリアにおいて取得した複数の測定値に基づいて取得される。

【0073】

そして、フィッティング面からの離間量（平均値、ＲＭＳ）が予め定めた基準値より小さいかを判定する（ステップＳ５）。離間値が基準値より小さい場合（ステップＳ５のＹｅｓ）には、このフィッティング面を暫定補正基準面として次の処理を行う。離間値が基準値より大きい場合（ステップＳ５のＮｏ）には、離間量が基準値より小さくなるまで基準エリアの選定を行う。

【0074】

以下、設定した暫定補正基準面を使用して各測定素子のキャリブレーションを行う。まず、設定した基準エリアにおいて、他の測定素子からの点群を取得する（ステップＳ６）。

【0075】

そして、図１２（ａ）に示すように、取得した各測定素子の点群により面フィッティングを行い、これを新たな補正基準面として各測定素子の測定値の離れ量を計算する（ステップＳ７）。

【0076】

次いで、図１２（ｂ）に示すように、補正基準面からの離れ量が最大である測定素子を検出し、図１２（ｃ）に示すように、当該測定素子の測定値を離間量だけオフセットさせ、補正基準面と一致させる。また、オフセット量は記録しておく（ステップＳ８）。

【0077】

更に、図１２（ｄ）に示すように、オフセットした測定素子を含むすべての測定素子で取得した点群を用いて面フィッティングを行い新たな補正基準面を生成し、この補正基準面からの各測定素子の離間量を計算する（ステップＳ９）

【0078】

そして、すべての測定素子の離間量についてすべての点群データによるＲＭＳの変化がなくなったか否かを判定する（ステップＳ１０）。なお、この判定は、離間量の合計が予め定めた規定値より小さいか、により行うことができる。

【0079】

そして、すべての測定素子の離間量について全体のＲＭＳの変化がなくなった場合（ステップＳ１０のＹｅｓ）には、各測定素子のオフセット量を確定し、これによりキャリブレーションは終了する。そして、オフセット量を路面への入射角から測距値補正量に換算し、各測定素子の測距補正値とする（ステップＳ１１）。

【0080】

すべての測定素子の離間量について全体のＲＭＳの変化がある場合（ステップＳ１０のＮｏ）には、図１２（ｄ）、図１２（ｅ）に示すように、ステップＳ７、ステップＳ８、ステップＳ９の処理を繰り返して行う。

【0081】

これにより、複数ある測定素子の測定値の不揃いは解消され、路面性状の評価装置により正しい評価を行うことができる。

【符号の説明】

【0082】

１００：路面性状の評価装置（評価装置）
１１０：単位エリア設定手段
１２０：モデル面計算手段
１３０：点群データ生成手段
１４０：ＲＭＳ演算手段
１５０：評価地図生成手段
１６０：凹部候補検出手段
１６１：区画設定手段
１６２：区画ＲＭＳ演算手段
１６３：閾値比較手段
１６４：隣接区画比較手段
１６５：変形箇所検出マーク生成手段
１７０：画像生成手段
１７１：濃淡画像生成手段
１７２：評価地図画像生成手段
１７３：変形箇所候補画像生成手段
１８０：表示手段
１８１：離間量画像
１８２：評価地図
１８３：凹部候補表示画像
２１０：素子補正手段
２１１：暫定基準面設定手段
２１２：測定値取得手段
２１３：補正用点群データ生成手段
２１４：補正用基準面生成手段
２１５：離間量計算手段
２１６：測定素子決定手段
２１７：測定素子補正設定手段
２１８：補正制御手段
３００：路面測定装置
３１０：スキャナ
３２０：全周カメラ
３３０：レーザーポインタ
３４０：車両
３４１：車輪
４００：道路
４１０：単位エリア
４２０：参照領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】