［ 計測自動制御学会論文集 Vol.46,No.12,746/753(2010) ］ 近赤外光の吸光特性と偏光特性を用いた路面状態検出システムの開発 中 島 利 郎 ・仲 嶋 一 ・鷲 見 和 彦 ・的 場 修 Development of RoadSurface ConditionDetectionSystem usingNear - infraredLight - AbsorptionandPolarizationCharacteristics of Water ToshiroN AKASHIMA  ,Hajime N AKAJIMA  ,KazuhikoS UMI  andOsamuMATOBA  We have developedaroadsurface conditiondetectionsystem usingnear-infraredlight,whichenables remote measurement.The developedsystem candetect the difference of roadsurface conditions as dry,water,ice,and snow. Inthis case,we focusedonthe light-absorptioncharacteristics of water.Toremove the affect of the thickness of the water layer,we have proposed a measured metrics as absorption ratio at two wavelengths.The absorption spectraweremeasuredbyusingawaterlayerof1mm thickness. Theexperimental resultsshowedthat the absorptionpeakshifts tolonger wavelengthwhenthewater statechanges intoicestate.A ratioof absorption coefficients at1300nm and1410nm is constant evenwhenthelayer thickness changes from0.2mm to0.8mm . This result indicates that the proposedabsorptionratiocanbe usedas acriteriontodetect the water state or the ice state. We have also proposed a reflected-light separation method by using polarization characteristics of light.There are two reflected light components.One is the reflected light from the water surface and the other is one from the roadsurface.The reflectedlight from the water surface keeps the polarizationstate of the input.However,the polarizationstatefrom theroadsurfacebecomes random statebecauseof theroughsurface. Toremovethe surface reflectionof the water layer,orthogonal polarizationdetectionof input andoutput pair is effective.This is confirmedbythe experiment. We made a prototype of the above-described detection principle and it was tested by the experiment.As a result, thefeasibilityof determiningroadsurfaceconditions suchas dry,waterandiceisconfirmedbysimultaneous measurement of light-absorptioncharacteristics andreflectioncharacteristics. KeyWords :roadsurface condition,light-absorption,polarization,reflection,scattering 1. はじめに 車両走行路面の状況を把握することは，安全運転支援や交 通・道路管理において最重要な事項の 1つであり，より確実 で安全な検出方式の開発が望まれている．これら路面状況判 別では，各種状態の判別が要求されるが，事故への影響度の 大きさから，湿潤状態と凍結状態の判別が重要な項目として 挙げられる．本研究では，この湿潤，凍結状態の判別を安定 して非接触で実現可能な検出方式の開発を行なった．ここで は，路面に近赤外光を照射し，路面からの反射光の特性変化 を検知することを基本原理とする． 路面状態判別に関し，従来より開発が進められてきた方式 として，路面の画像情報を用いた方式がある．これは， 可視光を照射し，路面からの反射光画像の偏光特性を利用す ることにより湿潤状態の判別を実施したり，画像中のテクス チャの粒子性，方向性を利用して積雪状態を判別するもので ある．これら画像による状態判定方式においては，凍結状態 の判別は，路面の温度情報を別途収集し，画像情報からの湿 潤状態の判別結果と併せて判定を行なっている．また，近赤 外光の吸光を利用した方式も開発事例が報告されてい る．これは，近赤外光を路面に照射し，路面からの反射 光のうち特定の1波長のみを選択し画像として捉えるもの で，水の吸光による画像中の輝度変化を検知することを原理 としている．路面状態判別に関して，乾燥と湿潤(凍結を含 む)との識別は可能であるが，湿潤と凍結と判別については， 両者の輝度に違いは見られるもののその差は小さく，この方 式単独による判別は困難であることから，温度情報との併用 が提案されている． また，近赤外光を利用する他の方式として，ファイバー レーザを光源とする方式，連続スペクトル光源を用いる方 TR0012/10/4612-0746Ⓒ 2010SICE i KobeUnive 三菱電機(株)尼崎市塚口本町8-1-1 神戸大学大学院 神戸市灘区六甲台町1-1 Mitsubishi ElectricCorporation,8-1-1,Tsukaguchi-Hon - machi,Amagasak l16,2010) (Re rsity,1-1Rokkodai-cho,Nada-ku,Kobe (ReceivedApri 10) October26 vised 20 , 巻 号 稿受理年 始頁 原 月 西暦