等価光幕輝度測定装置、トンネル照明システム及び情報表示システム
【課題】高輝度物体の影響を受けずに等価光幕輝度を測定可能にする。
【解決手段】視認対象を撮影した撮影画像２０の撮影画像データに対し、前記撮影画像を構成する各画素の階調値Ｇに基づいて前記画素ごとの輝度値Ｌｂを示す輝度分布データを生成し、前記輝度分布データに基づいて、前記視認対象の等価光幕輝度Ｌｅｑを算出する等価光幕輝度測定装置３において、前記撮影画像に含まれる高輝度物体のみの等価光幕輝度Ｌｅｑ２を、前記輝度分布データに基づいて算出する高輝度物体等価光幕輝度算出部１１と、前記撮影画像から前記高輝度物体を除いた全体の等価光幕輝度Ｌｅｑ１を、前記輝度分布データに基づいて算出する非高輝度物体等価光幕輝度算出部１０と、それぞれの等価光幕輝度Ｌｅｑ１及びＬｅｑ２を合算し、前記視認対象の等価光幕輝度Ｌｅｑを算出する合算部１２とを備える構成とした。
【解決手段】視認対象を撮影した撮影画像２０の撮影画像データに対し、前記撮影画像を構成する各画素の階調値Ｇに基づいて前記画素ごとの輝度値Ｌｂを示す輝度分布データを生成し、前記輝度分布データに基づいて、前記視認対象の等価光幕輝度Ｌｅｑを算出する等価光幕輝度測定装置３において、前記撮影画像に含まれる高輝度物体のみの等価光幕輝度Ｌｅｑ２を、前記輝度分布データに基づいて算出する高輝度物体等価光幕輝度算出部１１と、前記撮影画像から前記高輝度物体を除いた全体の等価光幕輝度Ｌｅｑ１を、前記輝度分布データに基づいて算出する非高輝度物体等価光幕輝度算出部１０と、それぞれの等価光幕輝度Ｌｅｑ１及びＬｅｑ２を合算し、前記視認対象の等価光幕輝度Ｌｅｑを算出する合算部１２とを備える構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両を運転する運転者の目の順応状態を定量化する等価光幕輝度の測定技術、当該等価光幕輝度の測定技術を用いた照明技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、照明技術への等価光幕輝度の応用が提案されている。光幕輝度とは、霧や煙により生じた光の散乱によって大気中に発生した光の幕（光幕）の輝度を指し、光幕が存在すると、光幕の背後にある対象物の輝度の輝度対比が低下し視認しづらくなる。眼球においても、光の散乱による光幕が発生しているが、眼球内の光幕輝度を直接測定できないため、眼球と対象物との間に仮想的な光幕を設け、その光幕輝度を、実際の眼球内で生じる光幕輝度と等価な作用をもつ輝度として表したものが等価光幕輝度である。
【０００３】
この等価光幕輝度は、車両を運転する運転者の目の順応状態を近似的に示すとの報告がされている。近年では、トンネルの入口照明の調光制御において、トンネル坑口の等価光幕輝度を実測し、この等価光幕輝度に応じてトンネルの入口照明の調光制御を行うことにより、トンネルに進入してくる運転者の目の順応状態に合わせた調光を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、明るさが可変自在な照明装置において、建物内に置かれた表示装置の表示画像の見えやすさに応じて、上記照明装置の明るさを制御するために、表示画像の見えやすさを左右する光環境を、等価光幕輝度を用いて定量化する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
通常、上記等価光幕輝度は、グレアレンズを装着した等価光幕輝度計を用いて測定されるものの、グレアレンズを装着した等価光幕輝度計は一般に高価であり、各地のトンネル坑口に等価光幕輝度計を設置すると非常に膨大なコストを要する。上記特許文献１には、トンネル坑口を撮影した画像データから、輝度分布データを画像処理によって抜き出し、等価光幕輝度を算出する技術が示されており、この技術を用いることで、等価光幕輝度を比較的に安価に測定できる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−８７２１５号公報
【特許文献２】特開平７−１４６６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、輝度分布データに基づいて算出された等価光幕輝度は、撮影画像内に例えば太陽等の高輝度な物体が写っていると精度のよい等価光膜輝度を測定することができなくなる、といった問題がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、高輝度物体の影響を受けずに等価光幕輝度を測定可能な等価光幕輝度測定装置、この等価光幕輝度測定装置を用いて調光制御を行うトンネル照明システム、及び、情報表示システ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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、視認対象を撮影した撮影画像の撮影画像データに対し、前記撮影画像を構成する各画素の階調値に基づいて前記画素ごとの輝度値を示す輝度分布データを生成し、前記輝度分布データに基づいて、前記視認対象の等価光幕輝度を算出する等価光幕輝度測定装置において、前記撮影画像に含まれる高輝度物体のみの等価光幕輝度を、前記輝度分布データに基づいて算出する高輝度物体等価光幕輝度算出部と、前記高輝度物体を除いた前記撮影画像の全体の等価光幕輝度を、前記輝度分布データに基づいて算出する非高輝度物体等価光幕輝度算出部と、前記高輝度物体のみの等価光幕輝度、及び、前記高輝度物体を除いた前記撮影画像の全体の等価光幕輝度を合算し、前記視認対象の等価光幕輝度を算出する合算部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また本発明は、上記発明において、前記撮影画像データの各画素の階調値に基づいて前記画素ごとの輝度値を算出し、前記輝度分布データを生成する輝度分布算出部を更に備え、前記撮影画像は、光量調整用のレンズフィルタが装着された撮影装置により撮影され、前記輝度分布算出部は、前記輝度分布データを生成する際に、前記レンズフィルタの透過率に基づいて前記画素ごとの輝度値を補正することを特徴とする。
【０００９】
上記発明において、前記全体等価光幕輝度算出部は、前記輝度分布データにより示される各画素の輝度値Ｌｂ、前記撮影画像の中心に対する各画素の鉛直角θ、前記画素ごとの立体角Δω、及び、前記撮影画像の対角画角πに基づいて、次式（１）により前記撮影画像から高輝度物体を除いた全体の等価光幕輝度Ｌｅｑ１を算出すると共に、前記高輝度物体等価光幕輝度算出部は、前記輝度分布データにより示される各画素の輝度値Ｌｂに基づいて、前記高輝度物体を含む画素を特定し、前記撮影画像の中心の画素から前記高輝度物体の画素までの鉛直角θａ、及び、前記高輝度物体の画素の立体角Δωａに基づいて、次式（２）により前記高輝度物体のみの等価光幕輝度Ｌｅｑ２を算出する構成としても良い。
【数１】
【数２】
但し、αは高輝度物体に応じて決定される定数
なお、上記式（１）及び式（２）のそれぞれに含まれる各定数は、発明者の実験によって求められた値であり、実験条件が異なればその値も変わる。
【００１０】
また上記目的を達成するために、本発明は、トンネル内に設けられた複数のトンネル照明器具と、トンネル坑口及びその近傍を撮影する撮影装置と、前記撮影装置によって撮影された撮影画像を構成する各画素の階調値に基づいて前記画素ごとの輝度値を示す輝度分布データを生成し、前記輝度分布データに基づいて、前記トンネル坑口の等価光幕輝度を算出する等価光幕輝度測定装置と、前記トンネル照明器具のうち、トンネル入口側に配置された複数のトンネル照明器具を、前記等価光幕輝度測定装置により測定された等価光幕輝度に基づいて調光制御する調光装置とを備え、前記等価光幕輝度測定装置は、前記撮影画像に含まれる高輝度物体のみの等価光幕輝度を、前記輝度分布データに基づいて算出する高輝度物体等価光幕輝度算出部と、前記高輝度物体を除いた前記撮影画像の全体の等価光幕輝度を、前記輝度分布データに基づいて算出する非高輝度物体等価光幕輝度算出部と、前記高輝度物体のみの等価光幕輝度、及び、前記高輝度物体を除いた前記撮影画像の全体の等価光幕輝度を合算し、前記視認対象の等価光幕輝度を算出する合算部とを有し、前記調光装置は、前記等価光幕輝度に基づいて前記トンネル入口側に配置された複数のトンネル照明器具の各々を調光することを特徴とするトンネル照明システムを提供する。
【００１１】
また本発明は、上記発明において、前記調光装置は、所定の輝度と前記等価光幕輝度とのそれぞれの大きさの比に応じて多段階に調光を行うことを特徴とする。
【００１２】
また上記目的を達成するために、本発明は、表示の明るさを調整可能な内照式又は自発光式の情報表示板と、前記情報表示板を撮影する撮影装置と、前記撮影装置によって撮影された撮影画像を構成する各画素の階調値に基づいて前記画素ごとの輝度値を示す輝度分布データを生成し、前記輝度分布データに基づいて、前記照明対象物の等価光幕輝度を算出する等価光幕輝度測定装置とを備え、前記等価光幕輝度測定装置は、前記撮影画像に含まれる高輝度物体のみの等価光幕輝度を、前記輝度分布データに基づいて算出する高輝度物体等価光幕輝度算出部と、前記高輝度物体を除いた前記撮影画像の全体の等価光幕輝度を、前記輝度分布データに基づいて算出する非高輝度物体等価光幕輝度算出部と、前記高輝度物体のみの等価光幕輝度、及び、前記高輝度物体を除いた前記撮影画像の全体の等価光幕輝度を合算し、前記視認対象の等価光幕輝度を算出する合算部とを有し、前記情報表示板は、前記情報表示板の等価光幕輝度に基づいて、前記表示の明るさを調整することを特徴とする情報表示システムを提供する。
【００１３】
なお本発明は、照明対象物に照明光を投光して照明する投光照明装置と、前記投光照明装置により投光照明された前記照明対象物を撮影する撮影装置と、前記撮影装置によって撮影された撮影画像を構成する各画素の階調値に基づいて前記画素ごとの輝度値を示す輝度分布データを生成し、前記輝度分布データに基づいて、前記照明対象物の等価光幕輝度を算出する等価光幕輝度測定装置とを備え、前記等価光幕輝度測定装置は、前記撮影画像に含まれる高輝度物体のみの等価光幕輝度を、前記輝度分布データに基づいて算出する高輝度物体等価光幕輝度算出部と、前記高輝度物体を除いた前記撮影画像の全体の等価光幕輝度を、前記輝度分布データに基づいて算出する非高輝度物体等価光幕輝度算出部と、前記高輝度物体のみの等価光幕輝度、及び、前記高輝度物体を除いた前記撮影画像の全体の等価光幕輝度を合算し、前記視認対象の等価光幕輝度を算出する合算部とを有し、前記投光照明装置は、前記照明対象物の等価光幕輝度に基づいて、前記照明光の出力を可変することを特徴とする投光照明システムとしても実施可能である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、視認対象を撮影した撮影画像に含まれる高輝度物体のみの等価光幕輝度と、当該高輝度物体を除いた撮影画像全体の等価光幕輝度とのそれぞれを算出し、これらを合算して視認対象の等価光幕輝度を算出する構成により、高輝度物体が撮影画像の画角内に存在する場合でも、当該高輝度物体の影響を受けずに、視認対象の等価光幕輝度が測定可能となる。さらに、このようにして測定した等価光幕輝度をトンネル照明システム及び情報表示システムに用いることで、太陽等の高輝度物体が撮影画像内に含まれる場合でも、トンネル坑口に対する運転者の順応輝度に合わせた調光制御や、情報表示板の情報表示面に対する運転者の視認性に合わせた調光制御が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る等価光幕輝度測定システム１の構成を示すブロック図である。等価光幕輝度測定システム１は、例えばトンネル坑口、若しくは、道路の路肩等に設置された表示板等の対象物を撮影し撮影画像データを生成する撮影カメラ２と、撮影カメラ２が生成した撮影画像データに基づいて、対象物に対する等価光幕輝度を算出し出力する等価光幕輝度測定装置３とを有している。
【００１６】
等価光幕輝度測定装置３は、演算実行手段としてのＣＰＵや、記憶手段としてのＲＯＭ、ＣＰＵのワークエリアとして機能するＲＡＭ、外部機器との接続インタフェース等を有する一般的なコンピュータシステムを用いて構成されている。
すなわち、等価光幕輝度測定装置３は、コンピュータシステムを等価光幕輝度測定装置３として機能させる等価光幕輝度算出プログラム４を格納する記憶部５と、撮影カメラ２の撮影によって生成された撮影画像データが入力される画像入力部６と、この撮影画像データを構成する各画素の階調値に基づいて輝度分布データを生成する輝度分布算出部７と、この輝度分布算出部７によって算出された輝度分布データに基づいて等価光幕輝度を算出する等価光幕輝度算出部８と、この等価光幕輝度算出部８によって算出された等価光幕輝度を出力する出力部９とを有している。
【００１７】
さらに、等価光幕輝度算出部８は、撮影画像に含まれる高輝度物体のみの等価光幕輝度を、上記輝度分布データに基づいて算出する高輝度物体等価光幕輝度算出部１１と、当該高輝度物体を除いた撮影画像の全体の等価光幕輝度を、上記輝度分布データに基づいて算出する非高輝度物体等価光幕輝度算出部１０と、高輝度物体のみの等価光幕輝度、及び、高輝度物体を除いた撮影画像の全体の等価光幕輝度を合算し、視認対象の実際の等価光幕輝度を算出する合算部１２とを有している。
上記出力部９から出力された等価光幕輝度は、例えばディスプレイ等の表示装置や他の外部機器に出力され、或いは、記憶部５に等価光幕輝度の測定データとして出力される。
なお、高輝度物体とは、例えば晴天の空や太陽等の高輝度な自然物、或いは、電光掲示板等の高輝度に発光する人工物である。
【００１８】
上記撮影カメラ２のカメラレンズの前には、光量調整用のレンズフィルタであるＮＤ（Neutral Density）フィルタ２Ａが配置されており、撮影カメラ２が撮影する画角内に高輝度物体が存在する場合に、撮影画像を構成する各画素の階調値が飽和して、いわゆる白飛びが生じることを防止している。なお、本実施形態において、撮影カメラ２には、対角画角が６４°以上のカメラレンズが用いられている。また、撮影カメラ２は、カラー画像を撮影するものとする。
【００１９】
図２は、等価光幕輝度算出処理のフローチャートである。
撮影カメラ２により生成された撮影画像データが画像入力部６から等価光幕輝度測定装置３に入力されると（ステップＳａ１）、輝度分布算出部７は、撮影画像を構成する各画素の階調値Ｇ（ＲＧＢ値）を、グレースケール（モノクロ）画像における輝度値に変換し、各画素の輝度値を示す輝度分布データを生成する（ステップＳａ２）。具体的には、輝度分布算出部７は、撮影画像を構成する各画素の階調値Ｇを、次式（１）又は（２）を用いてグレースケール画像の画素の明るさを示す明るさ値Ｙに変換し、さらに、この明るさ値Ｙを、撮影カメラ２の性能を反映する次式（３）又は（４）を用いて、輝度値Ｌａに変換し、この輝度値Ｌａを次式（５）に示すように、ＮＤフィルタ２Ａのフィルタ透過率Ｔｋ（＝０．００２６）で除して輝度値Ｌｂ（ｃｄ／ｍ2）を算出し、各画素の輝度値Ｌｂの分布を示す輝度分布データを生成する。なお、撮影カメラ２は白黒画像（グレースケール画像）を撮影するものであっても良く、この場合は、上記ステップＳａ２において、撮影された白黒画像を輝度分布算出部７がそのまま輝度値に変換し、各画素の輝度値を示す輝度分布データを生成する。
【００２０】
１）２０≦階調値Ｇ≦１００の場合
【数３】
【数４】
【００２１】
２）１００≦Ｇ＜２２０の場合
【数５】
【数６】
【００２２】
【数７】
但し、式（２）及び式（４）において、ＥＶはカメラの露出、ｆはカメラの絞り、ＳＳはカメラのシャッタースピードであり、カメラの露出ＥＶは、ｆ及びＳＳを用いて、次式（６）により求められる。
【数８】
【００２３】
上記ステップＳａ２において輝度分布データが生成されると、等価光幕輝度算出部８の非高輝度物体等価光幕輝度算出部１０は、撮影画像の各画素の輝度値Ｌｂに基づいて、撮影画像から高輝度物体に対応する画素を除いた全体の等価光幕輝度Ｌｅｑ１を算出する（ステップＳａ３）。すなわち、非高輝度物体等価光幕輝度算出部１０は、高輝度物体とみなせる輝度閾値Ｌｔｈと、撮影画像の各画素の輝度値Ｌｂとを比較し、輝度値Ｌｂが輝度閾値Ｌｔｈ以上の画素を特定して、高輝度物体に対応する画素を特定し、これらの画素を除いた撮影画像全体の画素の輝度値Ｌｂに基づいて等価光幕輝度Ｌｅｑ１を算出する。
【００２４】
図３は撮影画像を模式的に示す図である。Ｍｙ×Ｍｘ個の画素がマトリクス状に配置された撮影画像２０に対し、その中央の画素を原点Ｏとし、この原点Ｏを通る水平方向をＸ軸、鉛直方向をＹ軸とした直交座標系を規定すると、原点Ｏから任意の画素ＰまでのＸ軸方向の距離をｋｘ、原点Ｏから任意の画素ＰまでのＹ軸方向の距離をｋｙ、画素Ｐの原点Ｏからの鉛直角をθ、１画素あたりの立体角をΔωとした場合、上記高輝度物体を除いた撮影画像２０全体の等価光幕輝度Ｌｅｑ１は、次式（７）により求められる。すなわち、ステップＳａ３におていは、この式（７）を用いて上記非高輝度物体等価光幕輝度算出部１０が、高輝度物体を除いた撮影画像全体の等価光幕輝度Ｌｅｑ１を算出する。
【００２５】
【数９】
但し、Ｋは定数
【００２６】
式（７）におけるΔθ、θ及びΔωはそれぞれ次式（８）〜（１０）により求められる。
【数１０】
【数１１】
【数１２】
【００２７】
次いで、高輝度物体等価光幕輝度算出部１１は、上記ステップＳａ３において特定された高輝度物体の画素の輝度閾値Ｌｔｈに基づいて、高輝度物体のみの等価光幕輝度Ｌｅｑ２を算出する（ステップＳａ４）。高輝度物体の画素について、上記Δθ、θ及びΔωをそれぞれΔθａ、θａ及びΔωａとすると、高輝度物体のみの等価光幕輝度Ｌｅｑ２は次式（１１）により求められる。したがって、このステップＳａ４においては、この式（１１）を用いて上記高輝度物体等価光幕輝度算出部１１が高輝度物体のみの等価光幕輝度Ｌｅｑ２を算出する。
【００２８】
【数１３】
なお、αは高輝度物体に応じて定まる定数であり、例えば高輝度物体が太陽である場合には、定数α＝１．２４×１０10となる。高輝度物体が太陽等の自然物である場合には定数αはデータブック等の各種資料に記載されている値が用いられ、また、高輝度物体が車両のヘッドライト等の人工物である場合には予め実験などにより求めた値がαとして用いられる。
【００２９】
上記ステップＳａ３及びＳａ４により、高輝度物体を除いた撮影画像２０の全体の等価光幕輝度Ｌｅｑ１、及び、高輝度物体のみの等価光幕輝度Ｌｅｑ２が算出されると、合算部１２は、各等価光幕輝度Ｌｅｑ１、Ｌｅｑ２を合算して、高輝度物体を加味した実際の等価光幕輝度Ｌｅｑを算出し（ステップＳａ５）、この等価光幕輝度Ｌｅｑを出力部９を介して出力して（ステップＳａ６）、処理を終了する。
なお、高輝度物体を除いた撮影画像２０の全体の等価光幕輝度Ｌｅｑ１の算出、及び、高輝度物体のみの等価光幕輝度Ｌｅｑ２の算出は、どちらを先に算出しても良いことは勿論である。
また、高輝度物体のみの等価光幕輝度Ｌｅｑ２の算出する際に、撮影画像の中に高輝度物体の画素が複数含まれている場合には、高輝度物体の各画素ごとに、上記式（１１）を用いて等価光幕輝度Ｌｅｑ２が算出され、それぞれの等価光幕輝度Ｌｅｑ２が合算部１２により合算されて、高輝度物体を加味した実際の等価光幕輝度Ｌｅｑが算出される。
【００３０】
発明者の実験によれば、等価光膜輝度測定装置３が求めた等価光膜輝度Leqと、そのときの等価光膜輝度計による実測値との相関係数は、０．７９の直線が得られている。すなわち、高い相関が得られている。これにより、高輝度物体が撮影画像の画角内に存在する場合でも、当該高輝度物体の影響を受けずに、等価光幕輝度Ｌｅｑを精度良く算出可能であることが示される。
【００３１】
このように、本実施形態によれば、視認対象を撮影した撮影画像から高輝度物体を除いた全体の等価光幕輝度と、撮影画像に含まれる高輝度物体のみの等価光幕輝度とのそれぞれを算出し、これらを合算して視認対象の等価光幕輝度を算出する構成により、高輝度物体が撮影画像の画角内に存在する場合でも、当該高輝度物体の影響を受けずに、視認対象の等価光幕輝度が精度良く測定可能となる。
【００３２】
さらに本実施形態によれば、撮影カメラ２のカメラレンズの前に、光量調整用のレンズフィルタであるＮＤフィルタ２Ａを配置したため、撮影カメラ２が撮影する画角内に高輝度物体が存在する場合でも、撮影画像を構成する各画素の階調値が飽和していわゆる白飛びが生じることが防止される。さらに、ＮＤフィルタ２Ａを撮影カメラ２に装着した場合であっても、輝度分布算出部７が、輝度分布データを生成する際に、ＮＤフィルタ２Ａのフィルタ透過率Ｔｋに基づいて、上記式（５）を用いて画素ごとの輝度値Ｌａを補正するため、ＮＤフィルタ２Ａの影響を受けずに、正確な輝度分布データを生成することができる。
【００３３】
（第２実施形態）
次いで、第１実施形態にて説明した等価光幕輝度測定システム１を備えたトンネル照明システム３０を説明する。
図４はトンネル照明システム３０の構成を模式的に示す図であり、図５はトンネル照明システム３０の機能的構成を示すブロック図である。なお、冗長な説明を避けるため、第１実施形態で既に説明したものについては同一の符号を付し、その説明を省略する。
トンネル照明システム３０は、トンネル３１内に設けられた複数のトンネル照明器具３２と、トンネル坑口３３を撮影する位置に撮影カメラ２が配置された上記等価光幕輝度測定システム１と、この等価光幕輝度測定システム１の等価光幕輝度測定装置３と制御線３４を介して接続され、当該等価光幕輝度測定装置３から一定時間おきに等価光幕輝度Ｌｅｑを取得し、等価光幕輝度Ｌｅｑに基づいて、トンネル照明器具３２のうち、トンネル３１の入口から所定距離の間に配置された入口照明用のトンネル照明器具３２を対象にリアルタイムに調光する調光制御盤３５とを有している。
【００３４】
図５に示すように、調光制御盤３５は、等価光幕輝度測定装置３から等価光幕輝度Ｌｅｑを取得する等価光幕輝度取得部４０と、この等価光幕輝度Ｌｅｑに基づいて上記のトンネル照明器具３２を調光する調光部４２とを有している。
【００３５】
調光部４２は、トンネルの入口照明を運転者の目の順応状態に合わせて調光すべく、トンネル照明器具３２のうち、トンネルの入口から所定距離内に配置されている各トンネル照明器具３２を等価光幕輝度測定装置３から取得した等価光幕輝度Ｌｅｑに基づいて調光する。なお、トンネルの入口から所定距離以上離れた他のトンネル照明器具３２の出力は、所定の値に維持される。
入口照明の調光において、調光部４２は、設定輝度Ｌｄと等価光幕輝度Ｌｅｑとのそれぞれの大きさの比に基づいて調光を行う。設定輝度Ｌｄとは、トンネル入口照明設計時に設定されている順応輝度であり、年間を通じて最も高い順応輝度が設定されている。
【００３６】
図６は、設定輝度Ｌｄと等価光幕輝度Ｌｅｑとのそれぞれの大きさの比と調光レベルとの関係を規定する調光パターンテーブル５０を示す図である。この調光パターンテーブル５０は、例えば調光部４２に設けられた図示せぬＲＯＭ等の記憶装置に格納されている。
この図に示すように、本実施形態では、等価光幕輝度Ｌｅｑが設定輝度Ｌｄの５０％に満たない場合、調光部４２は、調光レベル３〜調光レベル１の３段階で各トンネル照明器具３２を調光する。すなわち、等価光幕輝度Ｌｅｑが設定輝度Ｌｄの２５％以上のときには各トンネル照明器具３２を５０％の能力で点灯させ（調光レベル３）、等価光幕輝度Ｌｅｑが設定輝度Ｌｄの５％以上２５％未満のときには各トンネル照明器具３２を２５％の能力で点灯させ（調光レベル２）、また、等価光幕輝度Ｌｅｑが設定輝度Ｌｄの４％以下のときには各トンネル照明器具３２を消灯させる（調光レベル１）。
【００３７】
一方、等価光幕輝度Ｌｅｑが設定輝度Ｌｄの５０％以上の場合には、調光部４２は、５０％未満のときに比べて等比級数的（等差級数的でも良い）に調光のステップを細かくし、調光レベル４〜調光レベル９の６段階で各トンネル照明器具３２を調光する。
ここで、従来においては一般に、トンネル坑口３３の輝度が設定輝度Ｌｄの５０％以上の場合には、例えば特開２００４−１２７８４５号公報に示されているように、１００％の能力で点灯させている。これに対して、本実施形態によれば、等価光幕輝度Ｌｅｑが設定輝度Ｌｄの５０％以上の場合でも、等価光幕輝度Ｌｅｑと設定輝度Ｌｄとの比に応じて多段階に細かく制御するため、実際の等価光幕輝度Ｌｅｑを的確に反映し、運転者の目の順応状態に合った調光が可能となり、さらに、多段階に調光しトンネル照明器具３２を最適な能力で点灯させることが可能であるため、無駄な電力を消費することがなく、省エネルギー化を図ることができる。
なお、上記の多段階調光には、連続調光と間引きの段調光の任意のものを用いることができる。
【００３８】
このように、本実施形態によれば、第１実施形態にて述べた効果に加え、次のような効果を奏する。
【００３９】
本実施形態によれば、調光部４２は、設定輝度Ｌｄと等価光幕輝度Ｌｅｑとのそれぞれの比に基づいて調光を行い、少なくとも等価光幕輝度Ｌｅｑが設定輝度Ｌｄの５０％よりも大きい場合には、設定輝度Ｌｄと等価光幕輝度Ｌｅｑとのそれぞれの大きさの比に応じて多段階に調光を行う構成としたため、実際の等価光幕輝度Ｌｅｑを的確に反映し、運転者の目の順応状態に合った調光が可能となり、さらに、無駄な電力を消費することがなく省エネルギー化を図ることができる。
【００４０】
なお、上述した実施の形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。
例えば、第２実施形態では、第１実施形態に係る等価光幕輝度測定システム１をトンネル照明システムに用いた場合を例示したが、当該等価光幕輝度測定システム１は、野外において運転者や歩行者が視認する対象物を照明する照明システ-ムに広く適用することが可能であり、例えば、表示面を照明する照明装置を内蔵した内照式の情報表示板、又は、ＬＥＤ等の発光素子が表示面に設けられて各種情報を表示する自発光式の情報表示板を備えた情報表示システムにも本発明を適用することが可能である。
この情報表示システムにおいては、撮影装置としての撮影カメラ２が、情報表示板の注視開始点に配置され、当該情報表示板を撮影し、上記等価光幕輝度測定装置３が、第１実施形態と同様にして、撮影カメラ２によって撮影された撮影画像を構成する各画素の階調値に基づいて画素ごとの輝度値を示す輝度分布データを生成し、この輝度分布データに基づいて、情報表示板の等価光幕輝度を算出する。この等価光幕輝度は、情報表示板が備える調光制御部に入力され、当該情報表示板は、等価光幕輝度に応じて情報表示の明るさを調整し、運転者或いは歩行者の順応輝度に合わせた出力で情報を表示する。
【００４１】
また例えば、標識や広告看板等を照明対象物とし、当該照明対象物に照明光を投光して照明する投光照明装置を備えた投光照明システムにも本発明を適用可能である。
この投光照明システムにおいては、撮影装置としての撮影カメラ２が、照明対象物の注視開始点に配置され、当該照明対象物を撮影し、上記等価光幕輝度測定装置３が、第１実施形態と同様にして、撮影カメラ２によって撮影された撮影画像を構成する各画素の階調値に基づいて画素ごとの輝度値を示す輝度分布データを生成し、この輝度分布データに基づいて、照明対象物の等価光幕輝度を算出する。この等価光幕輝度は、上記投光照明装置に入力され、当該投光照明装置は、等価光幕輝度に応じて照明光の出力を可変し、運転者或いは歩行者の順応輝度に合わせた出力で照明対象物に投光する。
【００４２】
また、第２実施形態において、等価光幕輝度測定装置３を１つのトンネル３１ごとに配置する場合を例示したが、これに限らない。すなわち、トンネル坑口３３を撮影する撮影カメラ２のみを各トンネル３１に配置し、各撮影カメラ２が撮影した撮影画像のデータを、例えば、移動電話網等の各種の無線通信網、或いは、有線ケーブルを介して、上記等価光幕輝度測定装置３として機能するコンピュータシステムに送信し、このコンピュータシステムが、各トンネル坑口３３の等価光幕輝度を一括して算出し、各々のトンネル３１の調光制御盤３５に送信する構成としても良い。
この構成によれば、トンネル３１ごとに等価光幕輝度測定装置３を配置する必要がないため、装置コストを削減し、また、メンテナンスが容易となる。さらに、各撮影カメラ２からの撮影画像に基づいて、各トンネル３１のトンネル坑口３３の状況を監視する等の応用も可能である。
【００４３】
また、第２実施形態において、調光部４２は等価光幕輝度Ｌｅｑに基づいて調光を行ったが、これに限らず、等価光幕輝度Ｌｅｑに基づいて等価均一輝度を算出し、この等価均一輝度に基づいて調光を行っても良い。すなわち、調光制御盤３５は、中心窩順応輝度による輝度差弁別閾値と、等価光幕輝度による輝度差弁別閾値とをトンネル３１内の設定路面輝度に基づいて算出し、これら輝度差弁別閾値及び輝度差弁別閾値に基づいて等価均一輝度を算出し、この等価均一輝度に基づいて調光部４２が調光を行う。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態に係る等価光幕輝度測定システムの構成を示す図。
【図２】等価光幕輝度算出処理のフローチャート。
【図３】等価光幕輝度の算出方法を説明するための図。
【図４】トンネル照明システムを模式的に示す図。
【図５】トンネル照明システムの機能的構成を示すブロック図。
【図６】調光パターンテーブルを模式的に示す図。
【符号の説明】
【００４５】
１ 等価光幕輝度測定システム
２ 撮影カメラ
２Ａ ＮＤフィルタ
３ 等価光幕輝度測定装置
７ 輝度分布算出部
８ 等価光幕輝度算出部
１０ 非高輝度物体等価光幕輝度算出部
１１ 高輝度物体等価光幕輝度算出部
１２ 合算部
３０ トンネル照明システム
３２ トンネル照明器具
３３ トンネル坑口
３５ 調光制御盤
４２ 調光部
５０ 調光パターンテーブル
Ｌｅｑ、Ｌｅｑ１、Ｌｅｑ２ 等価光幕輝度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両を運転する運転者の目の順応状態を定量化する等価光幕輝度の測定技術、当該等価光幕輝度の測定技術を用いた照明技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、照明技術への等価光幕輝度の応用が提案されている。光幕輝度とは、霧や煙により生じた光の散乱によって大気中に発生した光の幕（光幕）の輝度を指し、光幕が存在すると、光幕の背後にある対象物の輝度の輝度対比が低下し視認しづらくなる。眼球においても、光の散乱による光幕が発生しているが、眼球内の光幕輝度を直接測定できないため、眼球と対象物との間に仮想的な光幕を設け、その光幕輝度を、実際の眼球内で生じる光幕輝度と等価な作用をもつ輝度として表したものが等価光幕輝度である。
【０００３】
この等価光幕輝度は、車両を運転する運転者の目の順応状態を近似的に示すとの報告がされている。近年では、トンネルの入口照明の調光制御において、トンネル坑口の等価光幕輝度を実測し、この等価光幕輝度に応じてトンネルの入口照明の調光制御を行うことにより、トンネルに進入してくる運転者の目の順応状態に合わせた調光を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、明るさが可変自在な照明装置において、建物内に置かれた表示装置の表示画像の見えやすさに応じて、上記照明装置の明るさを制御するために、表示画像の見えやすさを左右する光環境を、等価光幕輝度を用いて定量化する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
通常、上記等価光幕輝度は、グレアレンズを装着した等価光幕輝度計を用いて測定されるものの、グレアレンズを装着した等価光幕輝度計は一般に高価であり、各地のトンネル坑口に等価光幕輝度計を設置すると非常に膨大なコストを要する。上記特許文献１には、トンネル坑口を撮影した画像データから、輝度分布データを画像処理によって抜き出し、等価光幕輝度を算出する技術が示されており、この技術を用いることで、等価光幕輝度を比較的に安価に測定できる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−８７２１５号公報
【特許文献２】特開平７−１４６６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、輝度分布データに基づいて算出された等価光幕輝度は、撮影画像内に例えば太陽等の高輝度な物体が写っていると精度のよい等価光膜輝度を測定することができなくなる、といった問題がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、高輝度物体の影響を受けずに等価光幕輝度を測定可能な等価光幕輝度測定装置、この等価光幕輝度測定装置を用いて調光制御を行うトンネル照明システム、及び、情報表示システ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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、視認対象を撮影した撮影画像の撮影画像データに対し、前記撮影画像を構成する各画素の階調値に基づいて前記画素ごとの輝度値を示す輝度分布データを生成し、前記輝度分布データに基づいて、前記視認対象の等価光幕輝度を算出する等価光幕輝度測定装置において、前記撮影画像に含まれる高輝度物体のみの等価光幕輝度を、前記輝度分布データに基づいて算出する高輝度物体等価光幕輝度算出部と、前記高輝度物体を除いた前記撮影画像の全体の等価光幕輝度を、前記輝度分布データに基づいて算出する非高輝度物体等価光幕輝度算出部と、前記高輝度物体のみの等価光幕輝度、及び、前記高輝度物体を除いた前記撮影画像の全体の等価光幕輝度を合算し、前記視認対象の等価光幕輝度を算出する合算部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また本発明は、上記発明において、前記撮影画像データの各画素の階調値に基づいて前記画素ごとの輝度値を算出し、前記輝度分布データを生成する輝度分布算出部を更に備え、前記撮影画像は、光量調整用のレンズフィルタが装着された撮影装置により撮影され、前記輝度分布算出部は、前記輝度分布データを生成する際に、前記レンズフィルタの透過率に基づいて前記画素ごとの輝度値を補正することを特徴とする。
【０００９】
上記発明において、前記全体等価光幕輝度算出部は、前記輝度分布データにより示される各画素の輝度値Ｌｂ、前記撮影画像の中心に対する各画素の鉛直角θ、前記画素ごとの立体角Δω、及び、前記撮影画像の対角画角πに基づいて、次式（１）により前記撮影画像から高輝度物体を除いた全体の等価光幕輝度Ｌｅｑ１を算出すると共に、前記高輝度物体等価光幕輝度算出部は、前記輝度分布データにより示される各画素の輝度値Ｌｂに基づいて、前記高輝度物体を含む画素を特定し、前記撮影画像の中心の画素から前記高輝度物体の画素までの鉛直角θａ、及び、前記高輝度物体の画素の立体角Δωａに基づいて、次式（２）により前記高輝度物体のみの等価光幕輝度Ｌｅｑ２を算出する構成としても良い。
【数１】
【数２】
但し、αは高輝度物体に応じて決定される定数
なお、上記式（１）及び式（２）のそれぞれに含まれる各定数は、発明者の実験によって求められた値であり、実験条件が異なればその値も変わる。
【００１０】
また上記目的を達成するために、本発明は、トンネル内に設けられた複数のトンネル照明器具と、トンネル坑口及びその近傍を撮影する撮影装置と、前記撮影装置によって撮影された撮影画像を構成する各画素の階調値に基づいて前記画素ごとの輝度値を示す輝度分布データを生成し、前記輝度分布データに基づいて、前記トンネル坑口の等価光幕輝度を算出する等価光幕輝度測定装置と、前記トンネル照明器具のうち、トンネル入口側に配置された複数のトンネル照明器具を、前記等価光幕輝度測定装置により測定された等価光幕輝度に基づいて調光制御する調光装置とを備え、前記等価光幕輝度測定装置は、前記撮影画像に含まれる高輝度物体のみの等価光幕輝度を、前記輝度分布データに基づいて算出する高輝度物体等価光幕輝度算出部と、前記高輝度物体を除いた前記撮影画像の全体の等価光幕輝度を、前記輝度分布データに基づいて算出する非高輝度物体等価光幕輝度算出部と、前記高輝度物体のみの等価光幕輝度、及び、前記高輝度物体を除いた前記撮影画像の全体の等価光幕輝度を合算し、前記視認対象の等価光幕輝度を算出する合算部とを有し、前記調光装置は、前記等価光幕輝度に基づいて前記トンネル入口側に配置された複数のトンネル照明器具の各々を調光することを特徴とするトンネル照明システムを提供する。
【００１１】
また本発明は、上記発明において、前記調光装置は、所定の輝度と前記等価光幕輝度とのそれぞれの大きさの比に応じて多段階に調光を行うことを特徴とする。
【００１２】
また上記目的を達成するために、本発明は、表示の明るさを調整可能な内照式又は自発光式の情報表示板と、前記情報表示板を撮影する撮影装置と、前記撮影装置によって撮影された撮影画像を構成する各画素の階調値に基づいて前記画素ごとの輝度値を示す輝度分布データを生成し、前記輝度分布データに基づいて、前記照明対象物の等価光幕輝度を算出する等価光幕輝度測定装置とを備え、前記等価光幕輝度測定装置は、前記撮影画像に含まれる高輝度物体のみの等価光幕輝度を、前記輝度分布データに基づいて算出する高輝度物体等価光幕輝度算出部と、前記高輝度物体を除いた前記撮影画像の全体の等価光幕輝度を、前記輝度分布データに基づいて算出する非高輝度物体等価光幕輝度算出部と、前記高輝度物体のみの等価光幕輝度、及び、前記高輝度物体を除いた前記撮影画像の全体の等価光幕輝度を合算し、前記視認対象の等価光幕輝度を算出する合算部とを有し、前記情報表示板は、前記情報表示板の等価光幕輝度に基づいて、前記表示の明るさを調整することを特徴とする情報表示システムを提供する。
【００１３】
なお本発明は、照明対象物に照明光を投光して照明する投光照明装置と、前記投光照明装置により投光照明された前記照明対象物を撮影する撮影装置と、前記撮影装置によって撮影された撮影画像を構成する各画素の階調値に基づいて前記画素ごとの輝度値を示す輝度分布データを生成し、前記輝度分布データに基づいて、前記照明対象物の等価光幕輝度を算出する等価光幕輝度測定装置とを備え、前記等価光幕輝度測定装置は、前記撮影画像に含まれる高輝度物体のみの等価光幕輝度を、前記輝度分布データに基づいて算出する高輝度物体等価光幕輝度算出部と、前記高輝度物体を除いた前記撮影画像の全体の等価光幕輝度を、前記輝度分布データに基づいて算出する非高輝度物体等価光幕輝度算出部と、前記高輝度物体のみの等価光幕輝度、及び、前記高輝度物体を除いた前記撮影画像の全体の等価光幕輝度を合算し、前記視認対象の等価光幕輝度を算出する合算部とを有し、前記投光照明装置は、前記照明対象物の等価光幕輝度に基づいて、前記照明光の出力を可変することを特徴とする投光照明システムとしても実施可能である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、視認対象を撮影した撮影画像に含まれる高輝度物体のみの等価光幕輝度と、当該高輝度物体を除いた撮影画像全体の等価光幕輝度とのそれぞれを算出し、これらを合算して視認対象の等価光幕輝度を算出する構成により、高輝度物体が撮影画像の画角内に存在する場合でも、当該高輝度物体の影響を受けずに、視認対象の等価光幕輝度が測定可能となる。さらに、このようにして測定した等価光幕輝度をトンネル照明システム及び情報表示システムに用いることで、太陽等の高輝度物体が撮影画像内に含まれる場合でも、トンネル坑口に対する運転者の順応輝度に合わせた調光制御や、情報表示板の情報表示面に対する運転者の視認性に合わせた調光制御が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る等価光幕輝度測定システム１の構成を示すブロック図である。等価光幕輝度測定システム１は、例えばトンネル坑口、若しくは、道路の路肩等に設置された表示板等の対象物を撮影し撮影画像データを生成する撮影カメラ２と、撮影カメラ２が生成した撮影画像データに基づいて、対象物に対する等価光幕輝度を算出し出力する等価光幕輝度測定装置３とを有している。
【００１６】
等価光幕輝度測定装置３は、演算実行手段としてのＣＰＵや、記憶手段としてのＲＯＭ、ＣＰＵのワークエリアとして機能するＲＡＭ、外部機器との接続インタフェース等を有する一般的なコンピュータシステムを用いて構成されている。
すなわち、等価光幕輝度測定装置３は、コンピュータシステムを等価光幕輝度測定装置３として機能させる等価光幕輝度算出プログラム４を格納する記憶部５と、撮影カメラ２の撮影によって生成された撮影画像データが入力される画像入力部６と、この撮影画像データを構成する各画素の階調値に基づいて輝度分布データを生成する輝度分布算出部７と、この輝度分布算出部７によって算出された輝度分布データに基づいて等価光幕輝度を算出する等価光幕輝度算出部８と、この等価光幕輝度算出部８によって算出された等価光幕輝度を出力する出力部９とを有している。
【００１７】
さらに、等価光幕輝度算出部８は、撮影画像に含まれる高輝度物体のみの等価光幕輝度を、上記輝度分布データに基づいて算出する高輝度物体等価光幕輝度算出部１１と、当該高輝度物体を除いた撮影画像の全体の等価光幕輝度を、上記輝度分布データに基づいて算出する非高輝度物体等価光幕輝度算出部１０と、高輝度物体のみの等価光幕輝度、及び、高輝度物体を除いた撮影画像の全体の等価光幕輝度を合算し、視認対象の実際の等価光幕輝度を算出する合算部１２とを有している。
上記出力部９から出力された等価光幕輝度は、例えばディスプレイ等の表示装置や他の外部機器に出力され、或いは、記憶部５に等価光幕輝度の測定データとして出力される。
なお、高輝度物体とは、例えば晴天の空や太陽等の高輝度な自然物、或いは、電光掲示板等の高輝度に発光する人工物である。
【００１８】
上記撮影カメラ２のカメラレンズの前には、光量調整用のレンズフィルタであるＮＤ（Neutral Density）フィルタ２Ａが配置されており、撮影カメラ２が撮影する画角内に高輝度物体が存在する場合に、撮影画像を構成する各画素の階調値が飽和して、いわゆる白飛びが生じることを防止している。なお、本実施形態において、撮影カメラ２には、対角画角が６４°以上のカメラレンズが用いられている。また、撮影カメラ２は、カラー画像を撮影するものとする。
【００１９】
図２は、等価光幕輝度算出処理のフローチャートである。
撮影カメラ２により生成された撮影画像データが画像入力部６から等価光幕輝度測定装置３に入力されると（ステップＳａ１）、輝度分布算出部７は、撮影画像を構成する各画素の階調値Ｇ（ＲＧＢ値）を、グレースケール（モノクロ）画像における輝度値に変換し、各画素の輝度値を示す輝度分布データを生成する（ステップＳａ２）。具体的には、輝度分布算出部７は、撮影画像を構成する各画素の階調値Ｇを、次式（１）又は（２）を用いてグレースケール画像の画素の明るさを示す明るさ値Ｙに変換し、さらに、この明るさ値Ｙを、撮影カメラ２の性能を反映する次式（３）又は（４）を用いて、輝度値Ｌａに変換し、この輝度値Ｌａを次式（５）に示すように、ＮＤフィルタ２Ａのフィルタ透過率Ｔｋ（＝０．００２６）で除して輝度値Ｌｂ（ｃｄ／ｍ2）を算出し、各画素の輝度値Ｌｂの分布を示す輝度分布データを生成する。なお、撮影カメラ２は白黒画像（グレースケール画像）を撮影するものであっても良く、この場合は、上記ステップＳａ２において、撮影された白黒画像を輝度分布算出部７がそのまま輝度値に変換し、各画素の輝度値を示す輝度分布データを生成する。
【００２０】
１）２０≦階調値Ｇ≦１００の場合
【数３】
【数４】
【００２１】
２）１００≦Ｇ＜２２０の場合
【数５】
【数６】
【００２２】
【数７】
但し、式（２）及び式（４）において、ＥＶはカメラの露出、ｆはカメラの絞り、ＳＳはカメラのシャッタースピードであり、カメラの露出ＥＶは、ｆ及びＳＳを用いて、次式（６）により求められる。
【数８】
【００２３】
上記ステップＳａ２において輝度分布データが生成されると、等価光幕輝度算出部８の非高輝度物体等価光幕輝度算出部１０は、撮影画像の各画素の輝度値Ｌｂに基づいて、撮影画像から高輝度物体に対応する画素を除いた全体の等価光幕輝度Ｌｅｑ１を算出する（ステップＳａ３）。すなわち、非高輝度物体等価光幕輝度算出部１０は、高輝度物体とみなせる輝度閾値Ｌｔｈと、撮影画像の各画素の輝度値Ｌｂとを比較し、輝度値Ｌｂが輝度閾値Ｌｔｈ以上の画素を特定して、高輝度物体に対応する画素を特定し、これらの画素を除いた撮影画像全体の画素の輝度値Ｌｂに基づいて等価光幕輝度Ｌｅｑ１を算出する。
【００２４】
図３は撮影画像を模式的に示す図である。Ｍｙ×Ｍｘ個の画素がマトリクス状に配置された撮影画像２０に対し、その中央の画素を原点Ｏとし、この原点Ｏを通る水平方向をＸ軸、鉛直方向をＹ軸とした直交座標系を規定すると、原点Ｏから任意の画素ＰまでのＸ軸方向の距離をｋｘ、原点Ｏから任意の画素ＰまでのＹ軸方向の距離をｋｙ、画素Ｐの原点Ｏからの鉛直角をθ、１画素あたりの立体角をΔωとした場合、上記高輝度物体を除いた撮影画像２０全体の等価光幕輝度Ｌｅｑ１は、次式（７）により求められる。すなわち、ステップＳａ３におていは、この式（７）を用いて上記非高輝度物体等価光幕輝度算出部１０が、高輝度物体を除いた撮影画像全体の等価光幕輝度Ｌｅｑ１を算出する。
【００２５】
【数９】
但し、Ｋは定数
【００２６】
式（７）におけるΔθ、θ及びΔωはそれぞれ次式（８）〜（１０）により求められる。
【数１０】
【数１１】
【数１２】
【００２７】
次いで、高輝度物体等価光幕輝度算出部１１は、上記ステップＳａ３において特定された高輝度物体の画素の輝度閾値Ｌｔｈに基づいて、高輝度物体のみの等価光幕輝度Ｌｅｑ２を算出する（ステップＳａ４）。高輝度物体の画素について、上記Δθ、θ及びΔωをそれぞれΔθａ、θａ及びΔωａとすると、高輝度物体のみの等価光幕輝度Ｌｅｑ２は次式（１１）により求められる。したがって、このステップＳａ４においては、この式（１１）を用いて上記高輝度物体等価光幕輝度算出部１１が高輝度物体のみの等価光幕輝度Ｌｅｑ２を算出する。
【００２８】
【数１３】
なお、αは高輝度物体に応じて定まる定数であり、例えば高輝度物体が太陽である場合には、定数α＝１．２４×１０10となる。高輝度物体が太陽等の自然物である場合には定数αはデータブック等の各種資料に記載されている値が用いられ、また、高輝度物体が車両のヘッドライト等の人工物である場合には予め実験などにより求めた値がαとして用いられる。
【００２９】
上記ステップＳａ３及びＳａ４により、高輝度物体を除いた撮影画像２０の全体の等価光幕輝度Ｌｅｑ１、及び、高輝度物体のみの等価光幕輝度Ｌｅｑ２が算出されると、合算部１２は、各等価光幕輝度Ｌｅｑ１、Ｌｅｑ２を合算して、高輝度物体を加味した実際の等価光幕輝度Ｌｅｑを算出し（ステップＳａ５）、この等価光幕輝度Ｌｅｑを出力部９を介して出力して（ステップＳａ６）、処理を終了する。
なお、高輝度物体を除いた撮影画像２０の全体の等価光幕輝度Ｌｅｑ１の算出、及び、高輝度物体のみの等価光幕輝度Ｌｅｑ２の算出は、どちらを先に算出しても良いことは勿論である。
また、高輝度物体のみの等価光幕輝度Ｌｅｑ２の算出する際に、撮影画像の中に高輝度物体の画素が複数含まれている場合には、高輝度物体の各画素ごとに、上記式（１１）を用いて等価光幕輝度Ｌｅｑ２が算出され、それぞれの等価光幕輝度Ｌｅｑ２が合算部１２により合算されて、高輝度物体を加味した実際の等価光幕輝度Ｌｅｑが算出される。
【００３０】
発明者の実験によれば、等価光膜輝度測定装置３が求めた等価光膜輝度Leqと、そのときの等価光膜輝度計による実測値との相関係数は、０．７９の直線が得られている。すなわち、高い相関が得られている。これにより、高輝度物体が撮影画像の画角内に存在する場合でも、当該高輝度物体の影響を受けずに、等価光幕輝度Ｌｅｑを精度良く算出可能であることが示される。
【００３１】
このように、本実施形態によれば、視認対象を撮影した撮影画像から高輝度物体を除いた全体の等価光幕輝度と、撮影画像に含まれる高輝度物体のみの等価光幕輝度とのそれぞれを算出し、これらを合算して視認対象の等価光幕輝度を算出する構成により、高輝度物体が撮影画像の画角内に存在する場合でも、当該高輝度物体の影響を受けずに、視認対象の等価光幕輝度が精度良く測定可能となる。
【００３２】
さらに本実施形態によれば、撮影カメラ２のカメラレンズの前に、光量調整用のレンズフィルタであるＮＤフィルタ２Ａを配置したため、撮影カメラ２が撮影する画角内に高輝度物体が存在する場合でも、撮影画像を構成する各画素の階調値が飽和していわゆる白飛びが生じることが防止される。さらに、ＮＤフィルタ２Ａを撮影カメラ２に装着した場合であっても、輝度分布算出部７が、輝度分布データを生成する際に、ＮＤフィルタ２Ａのフィルタ透過率Ｔｋに基づいて、上記式（５）を用いて画素ごとの輝度値Ｌａを補正するため、ＮＤフィルタ２Ａの影響を受けずに、正確な輝度分布データを生成することができる。
【００３３】
（第２実施形態）
次いで、第１実施形態にて説明した等価光幕輝度測定システム１を備えたトンネル照明システム３０を説明する。
図４はトンネル照明システム３０の構成を模式的に示す図であり、図５はトンネル照明システム３０の機能的構成を示すブロック図である。なお、冗長な説明を避けるため、第１実施形態で既に説明したものについては同一の符号を付し、その説明を省略する。
トンネル照明システム３０は、トンネル３１内に設けられた複数のトンネル照明器具３２と、トンネル坑口３３を撮影する位置に撮影カメラ２が配置された上記等価光幕輝度測定システム１と、この等価光幕輝度測定システム１の等価光幕輝度測定装置３と制御線３４を介して接続され、当該等価光幕輝度測定装置３から一定時間おきに等価光幕輝度Ｌｅｑを取得し、等価光幕輝度Ｌｅｑに基づいて、トンネル照明器具３２のうち、トンネル３１の入口から所定距離の間に配置された入口照明用のトンネル照明器具３２を対象にリアルタイムに調光する調光制御盤３５とを有している。
【００３４】
図５に示すように、調光制御盤３５は、等価光幕輝度測定装置３から等価光幕輝度Ｌｅｑを取得する等価光幕輝度取得部４０と、この等価光幕輝度Ｌｅｑに基づいて上記のトンネル照明器具３２を調光する調光部４２とを有している。
【００３５】
調光部４２は、トンネルの入口照明を運転者の目の順応状態に合わせて調光すべく、トンネル照明器具３２のうち、トンネルの入口から所定距離内に配置されている各トンネル照明器具３２を等価光幕輝度測定装置３から取得した等価光幕輝度Ｌｅｑに基づいて調光する。なお、トンネルの入口から所定距離以上離れた他のトンネル照明器具３２の出力は、所定の値に維持される。
入口照明の調光において、調光部４２は、設定輝度Ｌｄと等価光幕輝度Ｌｅｑとのそれぞれの大きさの比に基づいて調光を行う。設定輝度Ｌｄとは、トンネル入口照明設計時に設定されている順応輝度であり、年間を通じて最も高い順応輝度が設定されている。
【００３６】
図６は、設定輝度Ｌｄと等価光幕輝度Ｌｅｑとのそれぞれの大きさの比と調光レベルとの関係を規定する調光パターンテーブル５０を示す図である。この調光パターンテーブル５０は、例えば調光部４２に設けられた図示せぬＲＯＭ等の記憶装置に格納されている。
この図に示すように、本実施形態では、等価光幕輝度Ｌｅｑが設定輝度Ｌｄの５０％に満たない場合、調光部４２は、調光レベル３〜調光レベル１の３段階で各トンネル照明器具３２を調光する。すなわち、等価光幕輝度Ｌｅｑが設定輝度Ｌｄの２５％以上のときには各トンネル照明器具３２を５０％の能力で点灯させ（調光レベル３）、等価光幕輝度Ｌｅｑが設定輝度Ｌｄの５％以上２５％未満のときには各トンネル照明器具３２を２５％の能力で点灯させ（調光レベル２）、また、等価光幕輝度Ｌｅｑが設定輝度Ｌｄの４％以下のときには各トンネル照明器具３２を消灯させる（調光レベル１）。
【００３７】
一方、等価光幕輝度Ｌｅｑが設定輝度Ｌｄの５０％以上の場合には、調光部４２は、５０％未満のときに比べて等比級数的（等差級数的でも良い）に調光のステップを細かくし、調光レベル４〜調光レベル９の６段階で各トンネル照明器具３２を調光する。
ここで、従来においては一般に、トンネル坑口３３の輝度が設定輝度Ｌｄの５０％以上の場合には、例えば特開２００４−１２７８４５号公報に示されているように、１００％の能力で点灯させている。これに対して、本実施形態によれば、等価光幕輝度Ｌｅｑが設定輝度Ｌｄの５０％以上の場合でも、等価光幕輝度Ｌｅｑと設定輝度Ｌｄとの比に応じて多段階に細かく制御するため、実際の等価光幕輝度Ｌｅｑを的確に反映し、運転者の目の順応状態に合った調光が可能となり、さらに、多段階に調光しトンネル照明器具３２を最適な能力で点灯させることが可能であるため、無駄な電力を消費することがなく、省エネルギー化を図ることができる。
なお、上記の多段階調光には、連続調光と間引きの段調光の任意のものを用いることができる。
【００３８】
このように、本実施形態によれば、第１実施形態にて述べた効果に加え、次のような効果を奏する。
【００３９】
本実施形態によれば、調光部４２は、設定輝度Ｌｄと等価光幕輝度Ｌｅｑとのそれぞれの比に基づいて調光を行い、少なくとも等価光幕輝度Ｌｅｑが設定輝度Ｌｄの５０％よりも大きい場合には、設定輝度Ｌｄと等価光幕輝度Ｌｅｑとのそれぞれの大きさの比に応じて多段階に調光を行う構成としたため、実際の等価光幕輝度Ｌｅｑを的確に反映し、運転者の目の順応状態に合った調光が可能となり、さらに、無駄な電力を消費することがなく省エネルギー化を図ることができる。
【００４０】
なお、上述した実施の形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。
例えば、第２実施形態では、第１実施形態に係る等価光幕輝度測定システム１をトンネル照明システムに用いた場合を例示したが、当該等価光幕輝度測定システム１は、野外において運転者や歩行者が視認する対象物を照明する照明システ-ムに広く適用することが可能であり、例えば、表示面を照明する照明装置を内蔵した内照式の情報表示板、又は、ＬＥＤ等の発光素子が表示面に設けられて各種情報を表示する自発光式の情報表示板を備えた情報表示システムにも本発明を適用することが可能である。
この情報表示システムにおいては、撮影装置としての撮影カメラ２が、情報表示板の注視開始点に配置され、当該情報表示板を撮影し、上記等価光幕輝度測定装置３が、第１実施形態と同様にして、撮影カメラ２によって撮影された撮影画像を構成する各画素の階調値に基づいて画素ごとの輝度値を示す輝度分布データを生成し、この輝度分布データに基づいて、情報表示板の等価光幕輝度を算出する。この等価光幕輝度は、情報表示板が備える調光制御部に入力され、当該情報表示板は、等価光幕輝度に応じて情報表示の明るさを調整し、運転者或いは歩行者の順応輝度に合わせた出力で情報を表示する。
【００４１】
また例えば、標識や広告看板等を照明対象物とし、当該照明対象物に照明光を投光して照明する投光照明装置を備えた投光照明システムにも本発明を適用可能である。
この投光照明システムにおいては、撮影装置としての撮影カメラ２が、照明対象物の注視開始点に配置され、当該照明対象物を撮影し、上記等価光幕輝度測定装置３が、第１実施形態と同様にして、撮影カメラ２によって撮影された撮影画像を構成する各画素の階調値に基づいて画素ごとの輝度値を示す輝度分布データを生成し、この輝度分布データに基づいて、照明対象物の等価光幕輝度を算出する。この等価光幕輝度は、上記投光照明装置に入力され、当該投光照明装置は、等価光幕輝度に応じて照明光の出力を可変し、運転者或いは歩行者の順応輝度に合わせた出力で照明対象物に投光する。
【００４２】
また、第２実施形態において、等価光幕輝度測定装置３を１つのトンネル３１ごとに配置する場合を例示したが、これに限らない。すなわち、トンネル坑口３３を撮影する撮影カメラ２のみを各トンネル３１に配置し、各撮影カメラ２が撮影した撮影画像のデータを、例えば、移動電話網等の各種の無線通信網、或いは、有線ケーブルを介して、上記等価光幕輝度測定装置３として機能するコンピュータシステムに送信し、このコンピュータシステムが、各トンネル坑口３３の等価光幕輝度を一括して算出し、各々のトンネル３１の調光制御盤３５に送信する構成としても良い。
この構成によれば、トンネル３１ごとに等価光幕輝度測定装置３を配置する必要がないため、装置コストを削減し、また、メンテナンスが容易となる。さらに、各撮影カメラ２からの撮影画像に基づいて、各トンネル３１のトンネル坑口３３の状況を監視する等の応用も可能である。
【００４３】
また、第２実施形態において、調光部４２は等価光幕輝度Ｌｅｑに基づいて調光を行ったが、これに限らず、等価光幕輝度Ｌｅｑに基づいて等価均一輝度を算出し、この等価均一輝度に基づいて調光を行っても良い。すなわち、調光制御盤３５は、中心窩順応輝度による輝度差弁別閾値と、等価光幕輝度による輝度差弁別閾値とをトンネル３１内の設定路面輝度に基づいて算出し、これら輝度差弁別閾値及び輝度差弁別閾値に基づいて等価均一輝度を算出し、この等価均一輝度に基づいて調光部４２が調光を行う。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態に係る等価光幕輝度測定システムの構成を示す図。
【図２】等価光幕輝度算出処理のフローチャート。
【図３】等価光幕輝度の算出方法を説明するための図。
【図４】トンネル照明システムを模式的に示す図。
【図５】トンネル照明システムの機能的構成を示すブロック図。
【図６】調光パターンテーブルを模式的に示す図。
【符号の説明】
【００４５】
１ 等価光幕輝度測定システム
２ 撮影カメラ
２Ａ ＮＤフィルタ
３ 等価光幕輝度測定装置
７ 輝度分布算出部
８ 等価光幕輝度算出部
１０ 非高輝度物体等価光幕輝度算出部
１１ 高輝度物体等価光幕輝度算出部
１２ 合算部
３０ トンネル照明システム
３２ トンネル照明器具
３３ トンネル坑口
３５ 調光制御盤
４２ 調光部
５０ 調光パターンテーブル
Ｌｅｑ、Ｌｅｑ１、Ｌｅｑ２ 等価光幕輝度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
視認対象を撮影した撮影画像の撮影画像データに対し、前記撮影画像を構成する各画素の階調値に基づいて前記画素ごとの輝度値を示す輝度分布データを生成し、前記輝度分布データに基づいて、前記視認対象の等価光幕輝度を算出する等価光幕輝度測定装置において、
前記撮影画像に含まれる高輝度物体のみの等価光幕輝度を、前記輝度分布データに基づいて算出する高輝度物体等価光幕輝度算出部と、
前記高輝度物体を除いた前記撮影画像の全体の等価光幕輝度を、前記輝度分布データに基づいて算出する非高輝度物体等価光幕輝度算出部と、
前記高輝度物体のみの等価光幕輝度、及び、前記高輝度物体を除いた前記撮影画像の全体の等価光幕輝度を合算し、前記視認対象の等価光幕輝度を算出する合算部と
を備えることを特徴とする等価光幕輝度測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の等価光幕輝度測定装置において、
前記撮影画像データの各画素の階調値に基づいて前記画素ごとの輝度値を算出し、前記輝度分布データを生成する輝度分布算出部を更に備え、
前記撮影画像は、光量調整用のレンズフィルタが装着された撮影装置により撮影され、
前記輝度分布算出部は、前記輝度分布データを生成する際に、前記レンズフィルタの透過率に基づいて前記画素ごとの輝度値を補正する
ことを特徴とする等価光幕輝度測定装置。
【請求項３】
トンネル内に設けられた複数のトンネル照明器具と、
トンネル坑口及びその近傍を撮影する撮影装置と、
前記撮影装置によって撮影された撮影画像を構成する各画素の階調値に基づいて前記画素ごとの輝度値を示す輝度分布データを生成し、前記輝度分布データに基づいて、前記トンネル坑口の等価光幕輝度を算出する等価光幕輝度測定装置と、
前記トンネル照明器具のうち、トンネル入口側に配置された複数のトンネル照明器具を、前記等価光幕輝度測定装置により測定された等価光幕輝度に基づいて調光制御する調光装置とを備え、
前記等価光幕輝度測定装置は、
前記撮影画像に含まれる高輝度物体のみの等価光幕輝度を、前記輝度分布データに基づいて算出する高輝度物体等価光幕輝度算出部と、
前記高輝度物体を除いた前記撮影画像の全体の等価光幕輝度を、前記輝度分布データに基づいて算出する非高輝度物体等価光幕輝度算出部と、
前記高輝度物体のみの等価光幕輝度、及び、前記高輝度物体を除いた前記撮影画像の全体の等価光幕輝度を合算し、前記視認対象の等価光幕輝度を算出する合算部とを有し、
前記調光装置は、前記等価光幕輝度に基づいて前記トンネル入口側に配置された複数のトンネル照明器具の各々を調光する
ことを特徴とするトンネル照明システム。
【請求項４】
請求項３に記載のトンネル照明システムにおいて、
前記調光装置は、所定の輝度と前記等価光幕輝度とのそれぞれの大きさの比に応じて多段階に調光を行うことを特徴とするトンネル照明システム。
【請求項５】
表示の明るさを調整可能な内照式又は自発光式の情報表示板と、
前記情報表示板及びその近傍を撮影する撮影装置と、
前記撮影装置によって撮影された撮影画像を構成する各画素の階調値に基づいて前記画素ごとの輝度値を示す輝度分布データを生成し、前記輝度分布データに基づいて、前記照明対象物の等価光幕輝度を算出する等価光幕輝度測定装置とを備え、
前記等価光幕輝度測定装置は、
前記撮影画像に含まれる高輝度物体のみの等価光幕輝度を、前記輝度分布データに基づいて算出する高輝度物体等価光幕輝度算出部と、
前記高輝度物体を除いた前記撮影画像の全体の等価光幕輝度を、前記輝度分布データに基づいて算出する非高輝度物体等価光幕輝度算出部と、
前記高輝度物体のみの等価光幕輝度、及び、前記高輝度物体を除いた前記撮影画像の全体の等価光幕輝度を合算し、前記視認対象の等価光幕輝度を算出する合算部とを有し、
前記情報表示板は、前記情報表示板の等価光幕輝度に基づいて、前記表示の明るさを調整することを特徴とする情報表示システム。
【請求項１】
視認対象を撮影した撮影画像の撮影画像データに対し、前記撮影画像を構成する各画素の階調値に基づいて前記画素ごとの輝度値を示す輝度分布データを生成し、前記輝度分布データに基づいて、前記視認対象の等価光幕輝度を算出する等価光幕輝度測定装置において、
前記撮影画像に含まれる高輝度物体のみの等価光幕輝度を、前記輝度分布データに基づいて算出する高輝度物体等価光幕輝度算出部と、
前記高輝度物体を除いた前記撮影画像の全体の等価光幕輝度を、前記輝度分布データに基づいて算出する非高輝度物体等価光幕輝度算出部と、
前記高輝度物体のみの等価光幕輝度、及び、前記高輝度物体を除いた前記撮影画像の全体の等価光幕輝度を合算し、前記視認対象の等価光幕輝度を算出する合算部と
を備えることを特徴とする等価光幕輝度測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の等価光幕輝度測定装置において、
前記撮影画像データの各画素の階調値に基づいて前記画素ごとの輝度値を算出し、前記輝度分布データを生成する輝度分布算出部を更に備え、
前記撮影画像は、光量調整用のレンズフィルタが装着された撮影装置により撮影され、
前記輝度分布算出部は、前記輝度分布データを生成する際に、前記レンズフィルタの透過率に基づいて前記画素ごとの輝度値を補正する
ことを特徴とする等価光幕輝度測定装置。
【請求項３】
トンネル内に設けられた複数のトンネル照明器具と、
トンネル坑口及びその近傍を撮影する撮影装置と、
前記撮影装置によって撮影された撮影画像を構成する各画素の階調値に基づいて前記画素ごとの輝度値を示す輝度分布データを生成し、前記輝度分布データに基づいて、前記トンネル坑口の等価光幕輝度を算出する等価光幕輝度測定装置と、
前記トンネル照明器具のうち、トンネル入口側に配置された複数のトンネル照明器具を、前記等価光幕輝度測定装置により測定された等価光幕輝度に基づいて調光制御する調光装置とを備え、
前記等価光幕輝度測定装置は、
前記撮影画像に含まれる高輝度物体のみの等価光幕輝度を、前記輝度分布データに基づいて算出する高輝度物体等価光幕輝度算出部と、
前記高輝度物体を除いた前記撮影画像の全体の等価光幕輝度を、前記輝度分布データに基づいて算出する非高輝度物体等価光幕輝度算出部と、
前記高輝度物体のみの等価光幕輝度、及び、前記高輝度物体を除いた前記撮影画像の全体の等価光幕輝度を合算し、前記視認対象の等価光幕輝度を算出する合算部とを有し、
前記調光装置は、前記等価光幕輝度に基づいて前記トンネル入口側に配置された複数のトンネル照明器具の各々を調光する
ことを特徴とするトンネル照明システム。
【請求項４】
請求項３に記載のトンネル照明システムにおいて、
前記調光装置は、所定の輝度と前記等価光幕輝度とのそれぞれの大きさの比に応じて多段階に調光を行うことを特徴とするトンネル照明システム。
【請求項５】
表示の明るさを調整可能な内照式又は自発光式の情報表示板と、
前記情報表示板及びその近傍を撮影する撮影装置と、
前記撮影装置によって撮影された撮影画像を構成する各画素の階調値に基づいて前記画素ごとの輝度値を示す輝度分布データを生成し、前記輝度分布データに基づいて、前記照明対象物の等価光幕輝度を算出する等価光幕輝度測定装置とを備え、
前記等価光幕輝度測定装置は、
前記撮影画像に含まれる高輝度物体のみの等価光幕輝度を、前記輝度分布データに基づいて算出する高輝度物体等価光幕輝度算出部と、
前記高輝度物体を除いた前記撮影画像の全体の等価光幕輝度を、前記輝度分布データに基づいて算出する非高輝度物体等価光幕輝度算出部と、
前記高輝度物体のみの等価光幕輝度、及び、前記高輝度物体を除いた前記撮影画像の全体の等価光幕輝度を合算し、前記視認対象の等価光幕輝度を算出する合算部とを有し、
前記情報表示板は、前記情報表示板の等価光幕輝度に基づいて、前記表示の明るさを調整することを特徴とする情報表示システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−２４１３８０（Ｐ２００８−２４１３８０Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８０５６９（Ｐ２００７−８０５６９）
【出願日】平成１９年３月２７日（２００７．３．２７）
【出願人】（００００００１９２）岩崎電気株式会社 (533)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２７日（２００７．３．２７）
【出願人】（００００００１９２）岩崎電気株式会社 (533)
【Ｆターム（参考）】
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