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JP7629342B2 - Road surface condition determination device, road surface condition determination system, vehicle, road surface condition determination method, and program - Google Patents
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Road surface condition determination device, road surface condition determination system, vehicle, road surface condition determination method, and program Download PDF

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Description

本開示は、路面状態判定装置、路面状態判定システム、車両、路面状態判定方法、及びプログラムに関する。 This disclosure relates to a road surface condition determination device, a road surface condition determination system, a vehicle, a road surface condition determination method, and a program.

特許文献1には、車両に搭載され、路面状態を判定する装置が開示されている。この装置は、車両位置と地図情報とに基づいて路面の舗装種別を検出し、舗装種別と走行音とに対応する第1の路面状態を判定し、舗装種別と路面画像とに対応する第2の路面状態を判定し、第1の路面状態又は第2の路面状態を他の装置に出力する。 Patent Document 1 discloses a device that is mounted on a vehicle and determines road surface conditions. This device detects the pavement type of the road surface based on the vehicle position and map information, determines a first road surface condition that corresponds to the pavement type and the driving sound, determines a second road surface condition that corresponds to the pavement type and the road surface image, and outputs the first road surface condition or the second road surface condition to another device.

特許文献2には、走行中の車両から発せられた音を評価する装置が開示されている。この装置は、音に基づく時間波形データを取得し、時間波形データの一部に基づき、時間軸、周波数軸、及び信号強度を示す評価画像を生成する。そして、この装置は、過去の評価画像と過去の評価画像に紐付けられた参照データとの間における連関性が記憶された参照データベースを参照し、生成した評価画像に対する評価結果を導出する。 Patent Document 2 discloses a device that evaluates sounds emitted from a moving vehicle. This device acquires time waveform data based on the sound, and generates an evaluation image showing a time axis, a frequency axis, and signal strength based on a portion of the time waveform data. This device then refers to a reference database that stores the associations between past evaluation images and reference data linked to the past evaluation images, and derives an evaluation result for the generated evaluation image.

特開2007-309832号公報JP 2007-309832 A 特開2020-101447号公報JP 2020-101447 A

従来の装置は、音による路面状態判定を高精度に行うことができない。 Conventional devices are unable to accurately determine road surface conditions using sound.

本開示の目的は、音による路面状態判定の精度を向上させることである。 The purpose of this disclosure is to improve the accuracy of determining road surface conditions using sound.

本開示の一態様としての路面状態判定装置は、車両が道路を走行しているときに発生する音を前記車両に取り付けられた音センサにより測定して得られた時系列データを解析して、周波数成分ごとの信号強度の経時変化を示す解析データを生成し、生成した解析データを、前記道路の路面状態を識別するための識別モデルに入力することで、前記路面状態の識別結果を前記識別モデルから取得し、取得した識別結果を参照して、前記路面状態を判定する制御部を備える。
本態様によれば、音による路面状態判定の精度が向上する。
A road surface condition determination device according to one aspect of the present disclosure includes a control unit that analyzes time series data obtained by measuring sounds generated when a vehicle is traveling on a road using a sound sensor attached to the vehicle, generates analysis data indicating changes in signal strength over time for each frequency component, inputs the generated analysis data into an identification model for identifying the road surface condition of the road, obtains an identification result of the road surface condition from the identification model, and determines the road surface condition by referring to the obtained identification result.
According to this aspect, the accuracy of judging the road surface condition from sound is improved.

本開示の一実施形態として、前記制御部は、前記識別モデルから取得した識別結果である第1識別結果とは別に、前記道路を前記車両に取り付けられた画像センサにより撮像して得られた画像データに基づいて、前記路面状態の識別結果である第2識別結果を取得し、取得した第1識別結果及び第2識別結果を参照して、前記路面状態を判定する。
本実施形態によれば、路面状態判定の精度が更に向上する。
As one embodiment of the present disclosure, the control unit acquires a second identification result, which is an identification result of the road surface condition, based on image data obtained by capturing an image of the road by an image sensor attached to the vehicle, separately from a first identification result, which is an identification result obtained from the identification model, and determines the road surface condition by referring to the acquired first identification result and second identification result.
According to this embodiment, the accuracy of determining the road surface condition is further improved.

本開示の一実施形態として、前記画像データは、前記道路の第1地点から第2地点までの路面画像を含み、前記制御部は、前記車両が前記第1地点を通過した第1時点から前記車両が前記第2地点を通過した第2時点までのデータを前記時系列データから抽出し、抽出したデータを解析して前記解析データを生成する。
本実施形態によれば、解析データを画像データと同期させることができる。
In one embodiment of the present disclosure, the image data includes road surface images from a first point to a second point on the road, and the control unit extracts data from the time series data from a first time point when the vehicle passes the first point to a second time point when the vehicle passes the second point, and analyzes the extracted data to generate the analysis data.
According to this embodiment, the analysis data can be synchronized with the image data.

本開示の一実施形態として、前記第1識別結果及び前記第2識別結果は、それぞれ前記路面状態が複数のクラスのそれぞれに該当する確率を含み、前記制御部は、前記第1識別結果及び前記第2識別結果に含まれる確率を比較することで、前記路面状態が該当するクラスを判定する。
本実施形態によれば、音による識別の結果と、画像による識別の結果とのうち、より信頼できそうな結果を採用することができる。
In one embodiment of the present disclosure, the first identification result and the second identification result each include a probability that the road surface condition falls into each of a plurality of classes, and the control unit determines the class to which the road surface condition falls by comparing the probabilities included in the first identification result and the second identification result.
According to this embodiment, it is possible to adopt the result that is more likely to be reliable, between the result of classification based on sound and the result of classification based on image.

本開示の一実施形態として、前記制御部は、前記音が測定されたときの気象を示す気象データを取得し、取得した気象データに基づいて、前記第1識別結果及び前記第2識別結果のそれぞれに含まれる確率にクラスごとの重み付けを行う。
本実施形態によれば、路面状態判定の精度が更に向上する。
As one embodiment of the present disclosure, the control unit acquires meteorological data indicating the weather at the time the sound was measured, and weights the probability that the sound will be included in each of the first classification result and the second classification result for each class based on the acquired meteorological data.
According to this embodiment, the accuracy of determining the road surface condition is further improved.

本開示の一実施形態として、前記制御部は、前記音が測定された時間帯に応じて、前記第1識別結果及び前記第2識別結果のそれぞれに重み付けを行う。
本実施形態によれば、音による識別の結果と、画像による識別の結果とのうち、より時間帯に適した結果を採用することができる。
As an embodiment of the present disclosure, the control unit weights each of the first identification result and the second identification result depending on a time period during which the sound was measured.
According to this embodiment, it is possible to adopt the result that is more suitable for the time period, between the result of classification by sound and the result of classification by image.

本開示の一実施形態として、前記制御部は、前記音が測定されたときの外気温に応じて、前記第1識別結果及び前記第2識別結果のそれぞれに重み付けを行う。
本実施形態によれば、音による識別の結果と、画像による識別の結果とのうち、より外気温に適した結果を採用することができる。
In one embodiment of the present disclosure, the control unit weights each of the first identification result and the second identification result depending on an outside air temperature at the time when the sound is measured.
According to this embodiment, it is possible to adopt the result that is more suitable for the outside air temperature, between the result of classification by sound and the result of classification by image.

本開示の一実施形態として、前記制御部は、外部環境に起因する情報に応じて、前記第1識別結果及び前記第2識別結果に重み付けを行う。
本実施形態によれば、路面状態判定の精度が更に向上する。
As an embodiment of the present disclosure, the control unit weights the first classification result and the second classification result in accordance with information caused by an external environment.
According to this embodiment, the accuracy of determining the road surface condition is further improved.

本開示の一実施形態として、前記制御部は、ある範囲の周波数のデータを前記時系列データから抽出し、抽出したデータを解析して前記解析データを生成する。
本実施形態によれば、音による路面状態判定の精度が更に向上する。
As one embodiment of the present disclosure, the control unit extracts data of a certain range of frequencies from the time-series data, and analyzes the extracted data to generate the analysis data.
According to this embodiment, the accuracy of judging the road surface condition from sound is further improved.

本開示の一実施形態として、前記制御部は、ある範囲の信号強度のデータを前記時系列データから抽出し、抽出したデータを解析して前記解析データを生成する。
本実施形態によれば、音による路面状態判定の精度が更に向上する。
As one embodiment of the present disclosure, the control unit extracts data on a certain range of signal strength from the time-series data, and analyzes the extracted data to generate the analysis data.
According to this embodiment, the accuracy of judging the road surface condition from sound is further improved.

本開示の一実施形態として、前記識別モデルは、機械学習を行った学習済みモデルを含む。
本実施形態によれば、多くのデータを識別モデルに学習させることで、音による路面状態判定の精度を向上させることができる。
In one embodiment of the present disclosure, the discriminative model includes a trained model that has been subjected to machine learning.
According to this embodiment, the accuracy of judging the road surface condition from sound can be improved by having the discrimination model learn a large amount of data.

本開示の一実施形態として、前記解析データは、スペクトログラム又はスカログラムを含む。
本実施形態によれば、音による路面状態判定の効率が向上する。
In one embodiment of the present disclosure, the analysis data includes a spectrogram or a scalogram.
According to this embodiment, the efficiency of judging the road surface condition from sound is improved.

本開示の一態様としての路面状態判定システムは、前記路面状態判定装置と、前記音センサとを備える。
本態様によれば、音による路面状態判定の精度が向上する。
A road surface condition determination system according to one aspect of the present disclosure includes the road surface condition determination device and the sound sensor.
According to this aspect, the accuracy of judging the road surface condition from sound is improved.

本開示の一態様としての車両は、前記路面状態判定システムを備える。
本態様によれば、音による路面状態判定を車両で行うことができる。
A vehicle according to one aspect of the present disclosure includes the road surface condition determination system.
According to this aspect, road surface conditions can be determined from sounds in a vehicle.

本開示の一態様としての路面状態判定方法は、車両が道路を走行しているときに発生する音を前記車両に取り付けられた音センサにより測定し、前記測定結果として得られた時系列データをコンピュータにより解析して、周波数成分ごとの信号強度の経時変化を示す解析データを生成し、前記解析データを、前記コンピュータにより、前記道路の路面状態を識別するための識別モデルに入力することで、前記路面状態の識別結果を前記識別モデルから取得し、前記識別結果を前記コンピュータにより参照して、前記路面状態を判定する、というものである。
本態様によれば、音による路面状態判定の精度が向上する。
A road surface condition determination method according to one aspect of the present disclosure includes measuring sounds generated when a vehicle is traveling on a road using a sound sensor attached to the vehicle, analyzing time-series data obtained as the measurement results using a computer to generate analysis data indicating changes in signal strength over time for each frequency component, inputting the analysis data into an identification model for identifying the road surface condition of the road by the computer, obtaining an identification result of the road surface condition from the identification model, and referring to the identification result by the computer to determine the road surface condition.
According to this aspect, the accuracy of judging the road surface condition from sound is improved.

本開示の一態様としてのプログラムは、車両が道路を走行しているときに発生する音を前記車両に取り付けられた音センサにより測定して得られた時系列データを解析して、周波数成分ごとの信号強度の経時変化を示す解析データを生成する処理と、前記解析データを、前記道路の路面状態を識別するための識別モデルに入力することで、前記路面状態の識別結果を前記識別モデルから取得する処理と、前記識別結果を参照して、前記路面状態を判定する処理とをコンピュータに実行させる。
本態様によれば、音による路面状態判定の精度が向上する。
A program as one aspect of the present disclosure causes a computer to perform the following processes: analyzing time series data obtained by measuring sounds generated when a vehicle is traveling on a road using a sound sensor attached to the vehicle, and generating analysis data indicating changes in signal strength over time for each frequency component; inputting the analysis data into an identification model for identifying the road surface condition of the road, thereby obtaining an identification result of the road surface condition from the identification model; and determining the road surface condition by referring to the identification result.
According to this aspect, the accuracy of judging the road surface condition from sound is improved.

本開示によれば、音による路面状態判定の精度が向上する。 This disclosure improves the accuracy of determining road surface conditions using sound.

本開示の実施形態に係る路面状態判定システムの構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of a road surface condition determination system according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態に係る路面状態判定の手順を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a procedure for determining a road surface condition according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態に係る解析データの例を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating an example of analysis data according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態に係る路面状態判定装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a road surface condition determination device according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態に係る路面状態判定システムの動作を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an operation of the road surface condition determination system according to the embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態に係る路面状態判定装置の動作を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an operation of the road surface condition determination device according to the embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態に係る路面状態判定装置の動作を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an operation of the road surface condition determination device according to the embodiment of the present disclosure.

以下、本開示の一実施形態について、図を参照して説明する。 One embodiment of the present disclosure will be described below with reference to the drawings.

各図中、同一又は相当する部分には、同一符号を付している。本実施形態の説明において、同一又は相当する部分については、説明を適宜省略又は簡略化する。 In each figure, the same or corresponding parts are given the same reference numerals. In the description of this embodiment, the description of the same or corresponding parts will be omitted or simplified as appropriate.

図1を参照して、本実施形態に係る路面状態判定システム10の構成を説明する。 The configuration of the road surface condition determination system 10 according to this embodiment will be described with reference to FIG. 1.

路面状態判定システム10は、路面状態判定装置20と、画像センサ30と、音センサ40とを備える。 The road surface condition determination system 10 includes a road surface condition determination device 20, an image sensor 30, and a sound sensor 40.

路面状態判定装置20は、コンピュータである。路面状態判定装置20は、本実施形態ではPCであるが、スマートフォン若しくはタブレットなどのモバイル機器、クラウドコンピューティングシステム若しくはその他のコンピューティングシステムに属するサーバ機器、又は専用機器であってもよい。「PC」は、personal computerの略語である。 The road surface condition determination device 20 is a computer. In this embodiment, the road surface condition determination device 20 is a PC, but it may also be a mobile device such as a smartphone or tablet, a server device belonging to a cloud computing system or other computing system, or a dedicated device. "PC" is an abbreviation for personal computer.

画像センサ30は、道路11を走行する車両50に取り付けられる。具体的には、画像センサ30は、車両50の前方を撮像できるように、車両50の前方に向けてダッシュボード上又はバックミラー近傍に取り付けられる。画像センサ30は、例えば、CMOSセンサ、CCDセンサ、又はこれらのいずれかを内蔵したカメラである。「CMOS」は、complementary metal oxide semiconductorの略語である。「CCD」は、charge coupled deviceの略語である。画像センサ30は後方を撮像できるようにしてもよい。 The image sensor 30 is attached to the vehicle 50 traveling on the road 11. Specifically, the image sensor 30 is attached on the dashboard or near the rearview mirror facing the front of the vehicle 50 so as to be able to capture an image of the area in front of the vehicle 50. The image sensor 30 is, for example, a CMOS sensor, a CCD sensor, or a camera incorporating either of these. "CMOS" is an abbreviation for complementary metal oxide semiconductor. "CCD" is an abbreviation for charge coupled device. The image sensor 30 may be able to capture an image of the rear.

音センサ40も、車両50に取り付けられる。具体的には、音センサ40は、車両50のタイヤから発生する音を測定できるようにタイヤ近傍に取り付けられる。音センサ40は、本実施形態では前輪近傍に取り付けられるが、後輪近傍に取り付けられてもよい。音センサ40は、例えば、マイクロフォンである。 The sound sensor 40 is also attached to the vehicle 50. Specifically, the sound sensor 40 is attached near the tires of the vehicle 50 so that the sound generated from the tires can be measured. In this embodiment, the sound sensor 40 is attached near the front wheels, but it may also be attached near the rear wheels. The sound sensor 40 is, for example, a microphone.

車両50は、例えば、ガソリン車、ディーゼル車、HV、PHV、EV、又はFCVなどの任意の種類の自動車である。「HV」は、hybrid vehicleの略語である。「PHV」は、plug-in hybrid vehicleの略語である。「EV」は、electric vehicleの略語である。「FCV」は、fuel cell vehicleの略語である。 Vehicle 50 is any type of automobile, such as a gasoline vehicle, diesel vehicle, HV, PHV, EV, or FCV. "HV" is an abbreviation for hybrid vehicle. "PHV" is an abbreviation for plug-in hybrid vehicle. "EV" is an abbreviation for electric vehicle. "FCV" is an abbreviation for fuel cell vehicle.

図1、図2、及び図3を参照して、本実施形態の概要を説明する。 An overview of this embodiment will be explained with reference to Figures 1, 2, and 3.

音センサ40は、車両50が道路11を走行しているときに発生する音を測定する。路面状態判定装置20は、測定結果として得られた時系列データ61を解析して、図3に示すような解析データ63を生成する。解析データ63は、周波数成分ごとの信号強度の経時変化を示すデータである。路面状態判定装置20は、生成した解析データ63に基づいて、道路11の路面状態の識別結果である第1識別結果を取得する。具体的には、路面状態判定装置20は、解析データ63を第1識別モデル71に入力することで、第1識別結果を第1識別モデル71から取得する。路面状態判定装置20は、取得した第1識別結果を参照して、路面状態を判定する。したがって、本実施形態によれば、音による路面状態判定の精度が向上する。図3の解析データ63は、同じ路面であっても走行速度によって変化するため、識別結果を取得する際には走行速度を一定範囲内に統一するか、又は走行速度によって補正を行うのが好ましい。 The sound sensor 40 measures the sound generated when the vehicle 50 is traveling on the road 11. The road surface condition determination device 20 analyzes the time series data 61 obtained as the measurement result to generate analysis data 63 as shown in FIG. 3. The analysis data 63 is data showing the change over time in the signal strength for each frequency component. The road surface condition determination device 20 obtains a first identification result, which is an identification result of the road surface condition of the road 11, based on the generated analysis data 63. Specifically, the road surface condition determination device 20 inputs the analysis data 63 to the first identification model 71 to obtain the first identification result from the first identification model 71. The road surface condition determination device 20 determines the road surface condition by referring to the obtained first identification result. Therefore, according to this embodiment, the accuracy of road surface condition determination by sound is improved. Since the analysis data 63 in FIG. 3 changes depending on the traveling speed even on the same road surface, it is preferable to unify the traveling speed within a certain range or to perform correction according to the traveling speed when obtaining the identification result.

第1識別モデル71は、路面状態を識別するための任意の識別モデルでよいが、本実施形態では、機械学習を行った学習済みモデルを含む。例えば、過去に音センサ40により得られた時系列データを解析して過去の解析データを生成し、この解析データに実際の路面状態をラベルとして紐付けることで、機械学習用の教師データを作成することができる。そして、この教師データを用いて、ニューラルネットワーク又はディープラーニングなど、既知の機械学習アルゴリズムによる機械学習を行うことで、第1識別モデル71としての学習済みモデルを生成することができる。本実施形態によれば、多くのデータを第1識別モデル71に学習させることで、音による路面状態判定の精度を向上させることができる。 The first identification model 71 may be any identification model for identifying road surface conditions, but in this embodiment, it includes a trained model that has undergone machine learning. For example, time-series data previously obtained by the sound sensor 40 is analyzed to generate past analysis data, and the actual road surface conditions are linked to this analysis data as labels, thereby creating training data for machine learning. Then, using this training data, machine learning can be performed using a known machine learning algorithm, such as a neural network or deep learning, to generate a trained model as the first identification model 71. According to this embodiment, the accuracy of road surface condition determination from sound can be improved by having the first identification model 71 learn a large amount of data.

本実施形態では、第1識別モデル71は、第1識別結果として、ラベルごとの確率を出力する。ラベルごとの確率とは、路面状態が各ラベルに対応するクラスに該当する確率のことである。すなわち、本実施形態では、第1識別結果は、路面状態が複数のクラスのそれぞれに該当する確率を含む。 In this embodiment, the first identification model 71 outputs a probability for each label as the first identification result. The probability for each label is the probability that the road surface condition corresponds to the class corresponding to each label. In other words, in this embodiment, the first identification result includes the probability that the road surface condition corresponds to each of multiple classes.

本実施形態では、複数のクラスとして、「乾燥」、「半湿」、「潤湿」、「シャーベット」、「積雪」、「圧雪」、及び「凍結」という7つのクラスが定義されるが、これら7つのクラスの代わりに、「乾燥」、「半湿」、「潤湿」、「シャーベット」、及び「雪」の5つのクラスなど、任意の2つ以上のクラスが定義されてよい。 In this embodiment, seven classes are defined as multiple classes: "dry", "semi-humid", "moist and wet", "sherbet", "accumulated snow", "packed snow", and "frozen". However, instead of these seven classes, any two or more classes may be defined, such as the five classes of "dry", "semi-humid", "moist and wet", "sherbet", and "snow".

解析データ63は、本実施形態ではスペクトログラムを含むが、スカログラムなど、別の周波数解析の手法を用いて生成された画像、又は任意の周波数解析の手法を用いて生成された、画像以外の形式のデータを含んでもよい。図3は、解析データ63の例として、第1スペクトログラム64、第2スペクトログラム65、及び第3スペクトログラム66を示している。各スペクトログラムにおいて、横軸は時間軸、縦軸は周波数軸、色の濃淡は信号強度を表している。第1スペクトログラム64は、車両50が半湿状態の路面を走行しているときに発生した音のスペクトログラムの例である。第2スペクトログラム65は、車両50が潤湿状態の路面を走行しているときに発生した音のスペクトログラムの例である。第3スペクトログラム66は、車両50がシャーベット状態の路面を走行しているときに発生した音のスペクトログラムの例である。 In this embodiment, the analysis data 63 includes a spectrogram, but may include an image generated using another frequency analysis method, such as a scalogram, or data in a format other than an image generated using any frequency analysis method. FIG. 3 shows a first spectrogram 64, a second spectrogram 65, and a third spectrogram 66 as examples of the analysis data 63. In each spectrogram, the horizontal axis represents the time axis, the vertical axis represents the frequency axis, and the color shade represents the signal intensity. The first spectrogram 64 is an example of a spectrogram of a sound generated when the vehicle 50 is traveling on a semi-humid road surface. The second spectrogram 65 is an example of a spectrogram of a sound generated when the vehicle 50 is traveling on a wet road surface. The third spectrogram 66 is an example of a spectrogram of a sound generated when the vehicle 50 is traveling on a slush road surface.

画像センサ30は、道路11を撮像する。路面状態判定装置20は、第1識別結果とは別に、撮像画像として得られた画像データ62に基づいて、道路11の路面状態の識別結果である第2識別結果を取得する。具体的には、路面状態判定装置20は、画像データ62を第2識別モデル72に入力することで、第2識別結果を第2識別モデル72から取得する。路面状態判定装置20は、第1識別結果だけでなく、取得した第2識別結果も参照して、路面状態を判定する。したがって、本実施形態によれば、路面状態判定の精度が更に向上する。 The image sensor 30 captures an image of the road 11. The road surface condition determination device 20 acquires a second identification result, which is an identification result of the road surface condition of the road 11, based on image data 62 obtained as a captured image, separately from the first identification result. Specifically, the road surface condition determination device 20 inputs the image data 62 to the second identification model 72, thereby acquiring the second identification result from the second identification model 72. The road surface condition determination device 20 judges the road surface condition by referring to not only the first identification result but also the acquired second identification result. Therefore, according to this embodiment, the accuracy of road surface condition determination is further improved.

第2識別モデル72は、路面状態を識別するための任意の識別モデルでよいが、本実施形態では、機械学習を行った学習済みモデルを含む。例えば、過去に画像センサ30により得られた画像データに実際の路面状態をラベルとして紐付けることで、機械学習用の教師データを作成することができる。そして、この教師データを用いて、ニューラルネットワーク又はディープラーニングなど、既知の機械学習アルゴリズムによる機械学習を行うことで、第2識別モデル72としての学習済みモデルを生成することができる。本実施形態によれば、多くのデータを第2識別モデル72に学習させることで、画像による路面状態判定の精度を向上させることができる。 The second identification model 72 may be any identification model for identifying road surface conditions, but in this embodiment, it includes a trained model that has undergone machine learning. For example, training data for machine learning can be created by linking actual road surface conditions as labels to image data previously obtained by the image sensor 30. Then, this training data can be used to perform machine learning using a known machine learning algorithm, such as a neural network or deep learning, to generate a trained model as the second identification model 72. According to this embodiment, the accuracy of road surface condition determination from images can be improved by having the second identification model 72 train a large amount of data.

本実施形態では、第2識別モデル72は、第2識別結果として、ラベルごとの確率を出力する。すなわち、本実施形態では、第2識別結果は、第1識別結果と同じように、路面状態が複数のクラスのそれぞれに該当する確率を含む。 In this embodiment, the second classification model 72 outputs a probability for each label as the second classification result. That is, in this embodiment, the second classification result includes the probability that the road surface condition falls into each of the multiple classes, just like the first classification result.

図4を参照して、本実施形態に係る路面状態判定装置20の構成を説明する。 The configuration of the road surface condition determination device 20 according to this embodiment will be described with reference to FIG.

路面状態判定装置20は、制御部21と、記憶部22と、通信部23と、入力部24と、出力部25とを備える。 The road surface condition determination device 20 includes a control unit 21, a memory unit 22, a communication unit 23, an input unit 24, and an output unit 25.

制御部21は、少なくとも1つのプロセッサ、少なくとも1つのプログラマブル回路、少なくとも1つの専用回路、又はこれらの任意の組合せを含む。プロセッサは、CPU若しくはGPUなどの汎用プロセッサ、又は特定の処理に特化した専用プロセッサである。「CPU」は、central processing unitの略語である。「GPU」は、graphics processing unitの略語である。プログラマブル回路は、例えば、FPGAである。「FPGA」は、field-programmable gate arrayの略語である。専用回路は、例えば、ASICである。「ASIC」は、application specific integrated circuitの略語である。制御部21は、路面状態判定装置20の各部を制御しながら、路面状態判定装置20の動作に関わる処理を実行する。 The control unit 21 includes at least one processor, at least one programmable circuit, at least one dedicated circuit, or any combination of these. The processor is a general-purpose processor such as a CPU or GPU, or a dedicated processor specialized for specific processing. "CPU" is an abbreviation for central processing unit. "GPU" is an abbreviation for graphics processing unit. The programmable circuit is, for example, an FPGA. "FPGA" is an abbreviation for field-programmable gate array. The dedicated circuit is, for example, an ASIC. "ASIC" is an abbreviation for application specific integrated circuit. The control unit 21 executes processing related to the operation of the road surface condition determination device 20 while controlling each part of the road surface condition determination device 20.

記憶部22は、少なくとも1つの半導体メモリ、少なくとも1つの磁気メモリ、少なくとも1つの光メモリ、又はこれらの任意の組合せを含む。半導体メモリは、例えば、RAM又はROMである。「RAM」は、random access memoryの略語である。「ROM」は、read only memoryの略語である。RAMは、例えば、SRAM又はDRAMである。「SRAM」は、static random access memoryの略語である。「DRAM」は、dynamic random access memoryの略語である。ROMは、例えば、EEPROMである。「EEPROM」は、electrically erasable programmable read only memoryの略語である。記憶部22は、例えば、主記憶装置、補助記憶装置、又はキャッシュメモリとして機能する。記憶部22には、路面状態判定装置20の動作に用いられるデータと、路面状態判定装置20の動作によって得られたデータとが記憶される。 The storage unit 22 includes at least one semiconductor memory, at least one magnetic memory, at least one optical memory, or any combination thereof. The semiconductor memory is, for example, a RAM or a ROM. "RAM" is an abbreviation for random access memory. "ROM" is an abbreviation for read only memory. The RAM is, for example, an SRAM or a DRAM. "SRAM" is an abbreviation for static random access memory. "DRAM" is an abbreviation for dynamic random access memory. The ROM is, for example, an EEPROM. "EEPROM" is an abbreviation for electrically erasable programmable read only memory. The storage unit 22 functions, for example, as a main storage device, an auxiliary storage device, or a cache memory. The storage unit 22 stores data used in the operation of the road surface condition determination device 20 and data obtained by the operation of the road surface condition determination device 20.

通信部23は、少なくとも1つの通信用インタフェースを含む。通信用インタフェースは、例えば、LANインタフェース、LTE、4G規格、若しくは5G規格などの移動通信規格に対応したインタフェース、又はBluetooth(登録商標)などの近距離無線通信規格に対応したインタフェースである。「LAN」は、local area networkの略語である。「LTE」は、Long Term Evolutionの略語である。「4G」は、4th generationの略語である。「5G」は、5th generationの略語である。通信部23は、路面状態判定装置20の動作に用いられるデータを受信し、また路面状態判定装置20の動作によって得られるデータを送信する。 The communication unit 23 includes at least one communication interface. The communication interface is, for example, a LAN interface, an interface compatible with a mobile communication standard such as LTE, the 4G standard, or the 5G standard, or an interface compatible with a short-range wireless communication standard such as Bluetooth (registered trademark). "LAN" is an abbreviation for local area network. "LTE" is an abbreviation for Long Term Evolution. "4G" is an abbreviation for 4th generation. "5G" is an abbreviation for 5th generation. The communication unit 23 receives data used in the operation of the road surface condition determination device 20, and transmits data obtained by the operation of the road surface condition determination device 20.

入力部24は、少なくとも1つの入力用インタフェースを含む。入力用インタフェースは、例えば、物理キー、静電容量キー、ポインティングデバイス、ディスプレイと一体的に設けられたタッチスクリーン、カメラ、又はマイクロフォンである。入力部24は、路面状態判定装置20の動作に用いられるデータを入力する操作を受け付ける。入力部24は、路面状態判定装置20に備えられる代わりに、外部の入力機器として路面状態判定装置20に接続されてもよい。接続用インタフェースとしては、例えば、USB、HDMI(登録商標)、又はBluetooth(登録商標)などの規格に対応したインタフェースを用いることができる。「USB」は、Universal Serial Busの略語である。「HDMI(登録商標)」は、High-Definition Multimedia Interfaceの略語である。 The input unit 24 includes at least one input interface. The input interface is, for example, a physical key, a capacitive key, a pointing device, a touch screen integral with a display, a camera, or a microphone. The input unit 24 accepts an operation to input data used in the operation of the road surface condition determination device 20. The input unit 24 may be connected to the road surface condition determination device 20 as an external input device instead of being provided in the road surface condition determination device 20. As the connection interface, for example, an interface compatible with a standard such as USB, HDMI (registered trademark), or Bluetooth (registered trademark) can be used. "USB" is an abbreviation for Universal Serial Bus. "HDMI (registered trademark)" is an abbreviation for High-Definition Multimedia Interface.

出力部25は、少なくとも1つの出力用インタフェースを含む。出力用インタフェースは、例えば、ディスプレイ又はスピーカである。ディスプレイは、例えば、LCD又は有機ELディスプレイである。「LCD」は、liquid crystal displayの略語である。「EL」は、electro luminescenceの略語である。出力部25は、路面状態判定装置20の動作によって得られるデータを出力する。出力部25は、路面状態判定装置20に備えられる代わりに、外部の出力機器として路面状態判定装置20に接続されてもよい。接続用インタフェースとしては、例えば、USB、HDMI(登録商標)、又はBluetooth(登録商標)などの規格に対応したインタフェースを用いることができる。 The output unit 25 includes at least one output interface. The output interface is, for example, a display or a speaker. The display is, for example, an LCD or an organic EL display. "LCD" is an abbreviation for liquid crystal display. "EL" is an abbreviation for electro luminescence. The output unit 25 outputs data obtained by the operation of the road surface condition determination device 20. The output unit 25 may be connected to the road surface condition determination device 20 as an external output device instead of being provided in the road surface condition determination device 20. As the connection interface, for example, an interface compatible with standards such as USB, HDMI (registered trademark), or Bluetooth (registered trademark) can be used.

路面状態判定装置20の機能は、本実施形態に係るプログラムを、制御部21としてのプロセッサで実行することにより実現される。すなわち、路面状態判定装置20の機能は、ソフトウェアにより実現される。プログラムは、路面状態判定装置20の動作をコンピュータに実行させることで、コンピュータを路面状態判定装置20として機能させる。すなわち、コンピュータは、プログラムに従って路面状態判定装置20の動作を実行することにより路面状態判定装置20として機能する。 The functions of the road surface condition determination device 20 are realized by executing a program according to this embodiment in a processor serving as the control unit 21. That is, the functions of the road surface condition determination device 20 are realized by software. The program causes a computer to execute the operations of the road surface condition determination device 20, thereby causing the computer to function as the road surface condition determination device 20. That is, the computer functions as the road surface condition determination device 20 by executing the operations of the road surface condition determination device 20 in accordance with the program.

プログラムは、非一時的なコンピュータ読取り可能な媒体に記憶しておくことができる。非一時的なコンピュータ読取り可能な媒体は、例えば、フラッシュメモリ、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、又はROMである。プログラムの流通は、例えば、プログラムを記憶したSDカード、DVD、又はCD-ROMなどの可搬型媒体を販売、譲渡、又は貸与することによって行う。「SD」は、Secure Digitalの略語である。「DVD」は、digital versatile discの略語である。「CD-ROM」は、compact disc read only memoryの略語である。プログラムをサーバのストレージに格納しておき、サーバから他のコンピュータにプログラムを転送することにより、プログラムを流通させてもよい。プログラムをプログラムプロダクトとして提供してもよい。 The program may be stored in a non-transitory computer-readable medium. Examples of the non-transitory computer-readable medium include flash memory, a magnetic recording device, an optical disk, a magneto-optical recording medium, or a ROM. The program may be distributed, for example, by selling, transferring, or lending portable media such as SD cards, DVDs, or CD-ROMs on which the program is stored. "SD" is an abbreviation for Secure Digital. "DVD" is an abbreviation for digital versatile disc. "CD-ROM" is an abbreviation for compact disc read only memory. The program may be distributed by storing the program in the storage of a server and transferring the program from the server to another computer. The program may be provided as a program product.

コンピュータは、例えば、可搬型媒体に記憶されたプログラム又はサーバから転送されたプログラムを、一旦、主記憶装置に格納する。そして、コンピュータは、主記憶装置に格納されたプログラムをプロセッサで読み取り、読み取ったプログラムに従った処理をプロセッサで実行する。コンピュータは、可搬型媒体から直接プログラムを読み取り、プログラムに従った処理を実行してもよい。コンピュータは、コンピュータにサーバからプログラムが転送される度に、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行してもよい。サーバからコンピュータへのプログラムの転送は行わず、実行指示及び結果取得のみによって機能を実現する、いわゆるASP型のサービスによって処理を実行してもよい。「ASP」は、application service providerの略語である。プログラムは、電子計算機による処理の用に供する情報であってプログラムに準ずるものを含む。例えば、コンピュータに対する直接の指令ではないがコンピュータの処理を規定する性質を有するデータは、「プログラムに準ずるもの」に該当する。 For example, a computer temporarily stores a program stored in a portable medium or a program transferred from a server in a main storage device. The computer then reads the program stored in the main storage device with a processor and executes processing according to the read program with the processor. The computer may read the program directly from the portable medium and execute processing according to the program. The computer may execute processing according to the received program each time a program is transferred from the server to the computer. Processing may be executed by a so-called ASP-type service that does not transfer a program from the server to the computer and achieves functions only by issuing execution instructions and obtaining results. "ASP" is an abbreviation for application service provider. A program is information used for processing by a computer and includes those equivalent to a program. For example, data that is not a direct command to a computer but has properties that define computer processing falls under "those equivalent to a program."

路面状態判定装置20の一部又は全ての機能が、制御部21としてのプログラマブル回路又は専用回路により実現されてもよい。すなわち、路面状態判定装置20の一部又は全ての機能が、ハードウェアにより実現されてもよい。 Some or all of the functions of the road surface condition determination device 20 may be realized by a programmable circuit or a dedicated circuit as the control unit 21. In other words, some or all of the functions of the road surface condition determination device 20 may be realized by hardware.

図5を参照して、本実施形態に係る路面状態判定システム10の動作を説明する。この動作は、本実施形態に係る路面状態判定方法に相当する。 The operation of the road surface condition determination system 10 according to this embodiment will be described with reference to FIG. 5. This operation corresponds to the road surface condition determination method according to this embodiment.

ステップS1において、画像センサ30は、道路11を撮像する。撮像画像として得られた画像データ62は、車両50に搭載されたフラッシュメモリ又は磁気記録装置などの媒体に記憶されるか、又は車両50に搭載された通信機により、インターネットなどのネットワークを介して外部に送信される。道路11が撮像されるのと略同時に、音センサ40は、車両50が道路11を走行しているときに発生する音を測定する。測定結果として得られた時系列データ61は、画像データ62と同じように、車両50に搭載された媒体に記憶されるか、又は車両50に搭載された通信機により、ネットワークを介して外部に送信される。 In step S1, the image sensor 30 captures an image of the road 11. Image data 62 obtained as the captured image is stored in a medium such as a flash memory or a magnetic recording device mounted on the vehicle 50, or is transmitted to the outside via a network such as the Internet by a communication device mounted on the vehicle 50. At approximately the same time that the image of the road 11 is captured, the sound sensor 40 measures the sound generated when the vehicle 50 is traveling on the road 11. Time series data 61 obtained as a result of the measurement is stored in a medium mounted on the vehicle 50, like the image data 62, or is transmitted to the outside via a network by a communication device mounted on the vehicle 50.

ステップS2において、路面状態判定装置20の制御部21は、ステップS1で得られた時系列データ61を解析して、周波数成分ごとの信号強度の経時変化を示す解析データ63を生成する。この処理は、任意の手順で実行されてよいが、本実施形態では、図6に示すような手順で実行される。 In step S2, the control unit 21 of the road surface condition determination device 20 analyzes the time series data 61 obtained in step S1 to generate analysis data 63 indicating the change over time in the signal strength for each frequency component. This process may be performed in any order, but in this embodiment, it is performed in the order shown in FIG. 6.

図6のステップS201において、制御部21は、通信部23、又はUSBなどの規格に対応した他のインタフェースを介して、ステップS1で車両50に搭載された媒体に記憶された時系列データ61を取得する。あるいは、制御部21は、通信部23を介して、ステップS1で車両50に搭載された通信機により送信された時系列データ61を受信することで、時系列データ61を取得する。 In step S201 of FIG. 6, the control unit 21 acquires the time series data 61 stored in a medium mounted on the vehicle 50 in step S1 via the communication unit 23 or another interface compatible with a standard such as USB. Alternatively, the control unit 21 acquires the time series data 61 by receiving the time series data 61 transmitted by a communication device mounted on the vehicle 50 in step S1 via the communication unit 23.

図6のステップS202において、制御部21は、ある範囲の周波数のデータを、ステップS201で取得した時系列データ61から抽出するとともに、ある範囲の信号強度のデータを時系列データ61から抽出する。すなわち、制御部21は、一定範囲の周波数、かつ一定範囲の信号強度のデータを時系列データ61から抽出する。周波数の範囲は、1kHz以上20kHz以下が好ましい。信号強度の範囲は、40dB以上60dB以下が好ましい。すなわち、制御部21は、1kHz以上20kHz以下の周波数、かつ40dB以上60dB以下の信号強度のデータを時系列データ61から抽出することが好ましい。 In step S202 of FIG. 6, the control unit 21 extracts data of a certain range of frequencies from the time series data 61 acquired in step S201, and also extracts data of a certain range of signal strength from the time series data 61. That is, the control unit 21 extracts data of a certain range of frequencies and a certain range of signal strength from the time series data 61. The frequency range is preferably 1 kHz to 20 kHz. The signal strength range is preferably 40 dB to 60 dB. That is, the control unit 21 preferably extracts data of frequencies from 1 kHz to 20 kHz and signal strengths from 40 dB to 60 dB from the time series data 61.

図6のステップS203において、制御部21は、ステップS202で抽出したデータを解析して解析データ63を生成する。具体的には、制御部21は、ステップS202で抽出したデータの周波数解析を行ってスペクトログラムを生成する。 In step S203 of FIG. 6, the control unit 21 analyzes the data extracted in step S202 to generate analysis data 63. Specifically, the control unit 21 performs frequency analysis of the data extracted in step S202 to generate a spectrogram.

ステップS3において、路面状態判定装置20の制御部21は、ステップS2で生成した解析データ63に基づいて第1識別結果を取得する。具体的には、制御部21は、解析データ63を、道路11の路面状態を識別するための第1識別モデル71に入力することで、路面状態の識別結果を第1識別結果として第1識別モデル71から取得する。本実施形態では、第1識別結果は、路面状態が「乾燥」、「半湿」、「潤湿」、「シャーベット」、「積雪」、「圧雪」、及び「凍結」という7つのクラスのそれぞれに該当する確率を含む。 In step S3, the control unit 21 of the road surface condition determination device 20 obtains a first identification result based on the analysis data 63 generated in step S2. Specifically, the control unit 21 inputs the analysis data 63 to a first identification model 71 for identifying the road surface condition of the road 11, and obtains the road surface condition identification result as the first identification result from the first identification model 71. In this embodiment, the first identification result includes the probability that the road surface condition falls into each of the seven classes of "dry", "semi-humid", "wet and moist", "sherbet", "snow-covered", "packed snow", and "frozen".

ステップS4において、路面状態判定装置20の制御部21は、ステップS1で得られた画像データ62に基づいて第2識別結果を取得する。具体的には、制御部21は、通信部23、又はUSBなどの規格に対応した他のインタフェースを介して、ステップS1で車両50に搭載された媒体に記憶された画像データ62を取得する。あるいは、制御部21は、通信部23を介して、ステップS1で車両50に搭載された通信機により送信された画像データ62を受信することで、画像データ62を取得する。制御部21は、路面画像を、取得した画像データ62から抽出する。路面画像を抽出する方法としては、固定ピクセル数の領域を路面画像として切り出す方法、画像解析を行って認識された路面領域を路面画像として切り出す方法、又は機械学習を用いて識別された路面領域を路面画像として切り出す方法など、任意の方法が用いられてよい。路面画像が車線ごとに切り出されてもよい。制御部21は、抽出した路面画像を、道路11の路面状態を識別するための第2識別モデル72に入力することで、路面状態の識別結果を第2識別結果として第2識別モデル72から取得する。本実施形態では、第2識別結果は、第1識別結果と同じように、路面状態が「乾燥」、「半湿」、「潤湿」、「シャーベット」、「積雪」、「圧雪」、及び「凍結」という7つのクラスのそれぞれに該当する確率を含む。 In step S4, the control unit 21 of the road surface condition determination device 20 acquires a second identification result based on the image data 62 acquired in step S1. Specifically, the control unit 21 acquires the image data 62 stored in the medium mounted on the vehicle 50 in step S1 via the communication unit 23 or another interface corresponding to a standard such as USB. Alternatively, the control unit 21 acquires the image data 62 by receiving the image data 62 transmitted by the communication device mounted on the vehicle 50 in step S1 via the communication unit 23. The control unit 21 extracts a road surface image from the acquired image data 62. As a method for extracting the road surface image, any method may be used, such as a method of cutting out an area of a fixed number of pixels as a road surface image, a method of cutting out a road surface area recognized by performing image analysis as a road surface image, or a method of cutting out a road surface area identified using machine learning as a road surface image. The road surface image may be cut out for each lane. The control unit 21 inputs the extracted road surface image into a second classification model 72 for classifying the road surface condition of the road 11, and obtains the classification result of the road surface condition as the second classification result from the second classification model 72. In this embodiment, the second classification result, like the first classification result, includes the probability that the road surface condition falls into each of the seven classes of "dry," "semi-humid," "wet and moist," "sherbet," "snow-covered," "packed snow," and "frozen."

ステップS5において、路面状態判定装置20の制御部21は、ステップS3及びステップS4でそれぞれ取得した第1識別結果及び第2識別結果を参照して、路面状態を判定する。この処理は、任意の手順で実行されてよいが、本実施形態では、図7に示すような手順で実行される。 In step S5, the control unit 21 of the road surface condition determination device 20 determines the road surface condition by referring to the first identification result and the second identification result acquired in step S3 and step S4, respectively. This process may be performed in any order, but in this embodiment, it is performed in the order shown in FIG. 7.

図7のステップS501において、制御部21は、ステップS1で音が測定された時間帯に応じて、第1識別結果及び第2識別結果のそれぞれに重み付けを行う。例えば、制御部21は、時間帯が、画像による路面状態判定の精度が落ちやすい夜間であれば、第1識別結果に含まれる確率への重み付けを、第2識別結果に含まれる確率への重み付けよりも大きくする。制御部21は、時間帯が、画像による路面状態判定の精度が上がりやすい昼間であれば、第2識別結果に含まれる確率への重み付けを、第1識別結果に含まれる確率への重み付けと同じか、又は第1識別結果に含まれる確率への重み付けよりも大きくする。 In step S501 of FIG. 7, the control unit 21 weights each of the first and second identification results according to the time period in which the sound was measured in step S1. For example, if the time period is at night, when the accuracy of road surface condition determination using images is likely to decrease, the control unit 21 weights the probability included in the first identification result more heavily than the probability included in the second identification result. If the time period is during the day, when the accuracy of road surface condition determination using images is likely to increase, the control unit 21 weights the probability included in the second identification result the same as the weighting of the probability included in the first identification result or more heavily than the weighting of the probability included in the first identification result.

図7のステップS502において、制御部21は、ステップS1で音が測定されたときの外気温に応じて、第1識別結果及び第2識別結果のそれぞれに重み付けを行う。例えば、制御部21は、外気温が、ブラックアイスバーンが生じるほど低ければ、第1識別結果に含まれる確率への重み付けを、第2識別結果に含まれる確率への重み付けよりも大きくする。制御部21は、外気温が、ブラックアイスバーンが生じないほど高ければ、第2識別結果に含まれる確率への重み付けを、第1識別結果に含まれる確率への重み付けと同じか、又は第1識別結果に含まれる確率への重み付けよりも大きくする。 In step S502 of FIG. 7, the control unit 21 weights each of the first and second identification results according to the outside air temperature when the sound was measured in step S1. For example, if the outside air temperature is low enough to cause black ice, the control unit 21 weights the probability included in the first identification result more than the probability included in the second identification result. If the outside air temperature is high enough not to cause black ice, the control unit 21 weights the probability included in the second identification result the same as the weighting of the probability included in the first identification result or more than the weighting of the probability included in the first identification result.

図7のステップS503において、制御部21は、ステップS501及びステップS502でそれぞれ重み付けされた第1識別結果及び第2識別結果に含まれる確率を比較することで、路面状態が該当するクラスを判定する。例えば、制御部21は、第1識別結果及び第2識別結果において確率が全体で最も高いクラスを、路面状態が該当するクラスとして判定する。仮に第1識別結果に含まれる「乾燥」、「半湿」、及び「潤湿」の確率がそれぞれ10%、80%、及び10%であり、第2識別結果に含まれる「乾燥」、「半湿」、及び「潤湿」の確率がそれぞれ50%、30%、及び20%であったとする。その場合、第1識別結果に含まれる「半湿」の確率が全体で最も高いため、制御部21は、路面状態が半湿状態であると判定する。あるいは、制御部21は、第1識別結果及び第2識別結果において確率の平均が最も高いクラスを、路面状態が該当するクラスとして判定してもよい。仮に第1識別結果に含まれる「乾燥」、「半湿」、及び「潤湿」の確率がそれぞれ30%、40%、及び30%であり、第2識別結果に含まれる「乾燥」、「半湿」、及び「潤湿」の確率がそれぞれ50%、30%、及び20%であったとする。その場合、「乾燥」の確率の平均が最も高いため、制御部21は、路面状態が乾燥状態であると判定する。 In step S503 of FIG. 7, the control unit 21 determines the class to which the road surface condition corresponds by comparing the probabilities included in the first and second identification results weighted in steps S501 and S502, respectively. For example, the control unit 21 determines the class with the highest overall probability in the first and second identification results as the class to which the road surface condition corresponds. Suppose that the probabilities of "dry", "semi-humid", and "moist and moist" included in the first identification result are 10%, 80%, and 10%, respectively, and the probabilities of "dry", "semi-humid", and "moist and moist" included in the second identification result are 50%, 30%, and 20%, respectively. In that case, since the probability of "semi-humid" included in the first identification result is the highest overall, the control unit 21 determines that the road surface condition is a semi-humid state. Alternatively, the control unit 21 may determine that the class with the highest average probability in the first and second identification results is the class to which the road surface condition corresponds. Let us assume that the probabilities of "dry", "semi-humid", and "moist" included in the first identification result are 30%, 40%, and 30%, respectively, and that the probabilities of "dry", "semi-humid", and "moist" included in the second identification result are 50%, 30%, and 20%, respectively. In this case, since the average probability of "dry" is the highest, the control unit 21 determines that the road surface condition is dry.

上述のように、本実施形態では、路面状態判定装置20の制御部21は、車両50が道路11を走行しているときに発生する音を車両50に取り付けられた音センサ40により測定して得られた時系列データ61を解析して、周波数成分ごとの信号強度の経時変化を示す解析データ63を生成する。制御部21は、生成した解析データ63を、道路11の路面状態を識別するための第1識別モデル71に入力することで、路面状態の識別結果を第1識別モデル71から取得する。制御部21は、取得した識別結果を参照して、路面状態を判定する。したがって、本実施形態によれば、音による路面状態判定の精度が向上する。 As described above, in this embodiment, the control unit 21 of the road surface condition determination device 20 analyzes the time series data 61 obtained by measuring the sound generated when the vehicle 50 is traveling on the road 11 using the sound sensor 40 attached to the vehicle 50, and generates analysis data 63 indicating the change over time in the signal strength for each frequency component. The control unit 21 inputs the generated analysis data 63 to a first identification model 71 for identifying the road surface condition of the road 11, thereby acquiring an identification result of the road surface condition from the first identification model 71. The control unit 21 judges the road surface condition by referring to the acquired identification result. Therefore, according to this embodiment, the accuracy of road surface condition judgment from sound is improved.

本実施形態では、路面状態判定装置20の制御部21は、第1識別モデル71から取得した識別結果である第1識別結果とは別に、道路11を車両50に取り付けられた画像センサ30により撮像して得られた画像データ62に基づいて、路面状態の識別結果である第2識別結果を取得する。制御部21は、取得した第1識別結果及び第2識別結果を参照して、路面状態を判定する。したがって、本実施形態によれば、路面状態判定の精度が更に向上する。 In this embodiment, the control unit 21 of the road surface condition determination device 20 obtains a second identification result, which is an identification result of the road surface condition, based on image data 62 obtained by capturing an image of the road 11 by the image sensor 30 attached to the vehicle 50, in addition to the first identification result, which is an identification result obtained from the first identification model 71. The control unit 21 determines the road surface condition by referring to the obtained first identification result and second identification result. Therefore, according to this embodiment, the accuracy of the road surface condition determination is further improved.

本実施形態の一変形例として、解析データ63を画像データ62と同期させてもよい。そのような変形例において、画像データ62が、道路11の第1地点から第2地点までの路面画像を含むとする。図6のステップS202において、路面状態判定装置20の制御部21は、車両50が第1地点を通過した第1時点から車両50が第2地点を通過した第2時点までのデータを時系列データ61から抽出する。この変形例によれば、ある時点の時間方向前後に幅を持ったデータである解析データ63について、その幅を路面画像に含まれる道路11の区間の長さと合わせることができる。すなわち、時間軸での同期をとることができる。 As a modified example of this embodiment, the analysis data 63 may be synchronized with the image data 62. In such a modified example, the image data 62 includes a road surface image from a first point to a second point on the road 11. In step S202 of FIG. 6, the control unit 21 of the road surface condition determination device 20 extracts data from the time series data 61, the data being from a first time point when the vehicle 50 passes the first point to a second time point when the vehicle 50 passes the second point. According to this modified example, the width of the analysis data 63, which is data having a width before and after a certain point in the time direction, can be matched to the length of the section of the road 11 included in the road surface image. In other words, synchronization on the time axis can be achieved.

本実施形態の一変形例として、天気予報などの気象情報を反映してもよい。そのような変形例において、路面状態判定装置20の制御部21は、音が測定されたときの気象を示す気象データを取得する。制御部21は、取得した気象データに基づいて、第1識別結果及び第2識別結果のそれぞれに含まれる確率にクラスごとの重み付けを行う。この変形例によれば、路面状態判定の精度が更に向上する。 As a modification of this embodiment, meteorological information such as a weather forecast may be reflected. In such a modification, the control unit 21 of the road surface condition determination device 20 acquires meteorological data indicating the weather at the time the sound was measured. Based on the acquired meteorological data, the control unit 21 weights the probability of being included in each of the first and second identification results for each class. According to this modification, the accuracy of road surface condition determination is further improved.

気象情報は、外部環境に起因する情報の一例である。図7のステップS501で参照される時間帯情報、及び図7のステップS502で参照される外気温情報も、それぞれ外部環境に起因する情報の一例である。外部環境に起因する情報として、気象情報、時間帯情報、及び外気温情報とは別の情報を反映してもよい。すなわち、路面状態判定装置20の制御部21は、気象情報、時間帯情報、及び外気温情報とは別の、外部環境に起因する情報に応じて重み付けを行ってもよい。 Weather information is an example of information caused by the external environment. The time zone information referenced in step S501 of FIG. 7 and the outside temperature information referenced in step S502 of FIG. 7 are also examples of information caused by the external environment. Information other than the weather information, time zone information, and outside temperature information may be reflected as information caused by the external environment. In other words, the control unit 21 of the road surface condition determination device 20 may perform weighting according to information caused by the external environment other than the weather information, time zone information, and outside temperature information.

本開示は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、ブロック図に記載の2つ以上のブロックを統合してもよいし、又は1つのブロックを分割してもよい。フローチャートに記載の2つ以上のステップを記述に従って時系列に実行する代わりに、各ステップを実行する装置の処理能力に応じて、又は必要に応じて、並列的に又は異なる順序で実行してもよい。その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲での変更が可能である。 The present disclosure is not limited to the above-described embodiments. For example, two or more blocks shown in the block diagram may be integrated, or one block may be divided. Two or more steps shown in the flowchart may be executed in parallel or in a different order, instead of being executed in chronological order as described, depending on the processing capabilities of the device executing each step, or as needed. Other modifications are possible without departing from the spirit of the present disclosure.

例えば、路面状態判定装置20は、車載機器であってもよい。すなわち、車両50は、路面状態判定システム10を備えていてもよい。この例によれば、音による路面状態判定を車両50で行うことができる。 For example, the road surface condition determination device 20 may be an in-vehicle device. That is, the vehicle 50 may be equipped with the road surface condition determination system 10. According to this example, the road surface condition determination based on sound can be performed by the vehicle 50.

例えば、画像センサ30は、省略されてもよい。そのような例において、路面状態判定装置20の制御部21は、第2識別結果を参照せずに、路面状態を判定する。あるいは、画像センサ30の代わりに加速度センサ又は赤外線センサを音センサ40と組み合わせて路面状態を判定してもよい。 For example, the image sensor 30 may be omitted. In such an example, the control unit 21 of the road surface condition determination device 20 determines the road surface condition without referring to the second identification result. Alternatively, instead of the image sensor 30, an acceleration sensor or an infrared sensor may be combined with the sound sensor 40 to determine the road surface condition.

例えば、ステップS1からステップS5の一連の処理は、100メートルなど、車両50が走行する一定距離の区間ごとに実行されてもよい。あるいは、ステップS1の処理が区間ごとに実行された後、各区間で得られたデータについて、ステップS2からステップS5の一連の処理が実行されてもよい。あるいは、ステップS1からステップS5の一連の処理は、一定時間ごとに実行されてもよい。 For example, the series of processes from step S1 to step S5 may be executed for each section of a fixed distance, such as 100 meters, that the vehicle 50 travels. Alternatively, the process of step S1 may be executed for each section, and then the series of processes from step S2 to step S5 may be executed for the data obtained in each section. Alternatively, the series of processes from step S1 to step S5 may be executed at regular intervals.

例えば、図7のステップS501、ステップS502、又はこれらの両方の処理が省略されてもよい。 For example, step S501, step S502, or both of these processes in FIG. 7 may be omitted.

本開示は、路面状態判定装置、路面状態判定システム、車両、路面状態判定方法、及びプログラムに関する。 This disclosure relates to a road surface condition determination device, a road surface condition determination system, a vehicle, a road surface condition determination method, and a program.

10:路面状態判定システム、 11:道路、 20:路面状態判定装置、 21:制御部、 22:記憶部、 23:通信部、 24:入力部、 25:出力部、 30:画像センサ、 40:音センサ、 50:車両、 61:時系列データ、 62:画像データ、 63:解析データ、 64:第1スペクトログラム、 65:第2スペクトログラム、 66:第3スペクトログラム、 71:第1識別モデル、 72:第2識別モデル 10: Road surface condition determination system, 11: Road, 20: Road surface condition determination device, 21: Control unit, 22: Memory unit, 23: Communication unit, 24: Input unit, 25: Output unit, 30: Image sensor, 40: Sound sensor, 50: Vehicle, 61: Time series data, 62: Image data, 63: Analysis data, 64: First spectrogram, 65: Second spectrogram, 66: Third spectrogram, 71: First identification model, 72: Second identification model

Claims (16)

車両が道路を走行しているときに発生する音を前記車両に取り付けられた音センサにより測定して得られた時系列データを解析して、周波数成分ごとの信号強度の経時変化を示す解析データを生成し、生成した解析データを、前記道路の路面状態を識別するための識別モデルに入力することで、前記路面状態の識別結果を前記識別モデルから取得し、前記識別モデルから取得した識別結果である第1識別結果とは別に、前記道路を前記車両に取り付けられた画像センサにより撮像して得られた画像データに基づいて、前記路面状態の識別結果である第2識別結果を取得し、取得した第1識別結果及び第2識別結果を参照して、前記路面状態を判定する制御部を備え
前記第1識別結果及び前記第2識別結果は、それぞれ前記路面状態が複数のクラスのそれぞれに該当する確率を含み、
前記制御部は、前記第1識別結果及び前記第2識別結果に含まれる確率を比較することで、前記路面状態が該当するクラスを判定し、
前記制御部は、前記音が測定されたときの気象を示す気象データを取得し、取得した気象データに基づいて、前記第1識別結果及び前記第2識別結果のそれぞれに含まれる確率にクラスごとの重み付けを行う路面状態判定装置。
a control unit that analyzes time-series data obtained by measuring sounds generated when a vehicle is traveling on a road with a sound sensor attached to the vehicle, generates analysis data indicating changes in signal strength for each frequency component over time, and inputs the generated analysis data into an identification model for identifying a road surface condition of the road, thereby obtaining an identification result of the road surface condition from the identification model, and obtains, separately from a first identification result which is the identification result obtained from the identification model, a second identification result which is the identification result of the road surface condition based on image data obtained by capturing an image of the road with an image sensor attached to the vehicle , and judges the road surface condition by referring to the obtained first identification result and second identification result ,
the first classification result and the second classification result each include a probability that the road surface condition corresponds to each of a plurality of classes,
the control unit determines a class to which the road surface condition corresponds by comparing a probability included in the first classification result and a probability included in the second classification result,
The control unit acquires meteorological data indicating the weather at the time the sound was measured, and weights the probability that the first classification result and the second classification result are included for each class based on the acquired meteorological data .
前記画像データは、前記道路の第1地点から第2地点までの路面画像を含み、
前記制御部は、前記車両が前記第1地点を通過した第1時点から前記車両が前記第2地点を通過した第2時点までのデータを前記時系列データから抽出し、抽出したデータを解析して前記解析データを生成する請求項に記載の路面状態判定装置。
The image data includes a road surface image from a first point to a second point of the road,
2. The road surface condition determination device according to claim 1, wherein the control unit extracts data from the time series data from a first time point when the vehicle passes the first point to a second time point when the vehicle passes the second point, and analyzes the extracted data to generate the analysis data.
車両が道路を走行しているときに発生する音を前記車両に取り付けられた音センサにより測定して得られた時系列データを解析して、周波数成分ごとの信号強度の経時変化を示す解析データを生成し、生成した解析データを、前記道路の路面状態を識別するための識別モデルに入力することで、前記路面状態の識別結果を前記識別モデルから取得し、前記識別モデルから取得した識別結果である第1識別結果とは別に、前記道路を前記車両に取り付けられた画像センサにより撮像して得られた画像データに基づいて、前記路面状態の識別結果である第2識別結果を取得し、取得した第1識別結果及び第2識別結果を参照して、前記路面状態を判定する制御部を備え
前記制御部は、前記音が測定された時間帯に応じて、前記第1識別結果及び前記第2識別結果のそれぞれに重み付けを行う路面状態判定装置。
a control unit that analyzes time-series data obtained by measuring sounds generated when a vehicle is traveling on a road with a sound sensor attached to the vehicle, generates analysis data indicating changes in signal strength for each frequency component over time, and inputs the generated analysis data into an identification model for identifying a road surface condition of the road, thereby obtaining an identification result of the road surface condition from the identification model, and obtains, separately from a first identification result which is the identification result obtained from the identification model, a second identification result which is the identification result of the road surface condition based on image data obtained by capturing an image of the road with an image sensor attached to the vehicle , and judges the road surface condition by referring to the obtained first identification result and second identification result ,
The control unit weights each of the first identification result and the second identification result depending on the time period during which the sound was measured .
車両が道路を走行しているときに発生する音を前記車両に取り付けられた音センサにより測定して得られた時系列データを解析して、周波数成分ごとの信号強度の経時変化を示す解析データを生成し、生成した解析データを、前記道路の路面状態を識別するための識別モデルに入力することで、前記路面状態の識別結果を前記識別モデルから取得し、前記識別モデルから取得した識別結果である第1識別結果とは別に、前記道路を前記車両に取り付けられた画像センサにより撮像して得られた画像データに基づいて、前記路面状態の識別結果である第2識別結果を取得し、取得した第1識別結果及び第2識別結果を参照して、前記路面状態を判定する制御部を備え
前記制御部は、前記音が測定されたときの外気温に応じて、前記第1識別結果及び前記第2識別結果のそれぞれに重み付けを行う路面状態判定装置。
a control unit that analyzes time-series data obtained by measuring sounds generated when a vehicle is traveling on a road with a sound sensor attached to the vehicle, generates analysis data indicating changes in signal strength for each frequency component over time, and inputs the generated analysis data into an identification model for identifying a road surface condition of the road, thereby obtaining an identification result of the road surface condition from the identification model, and obtains, separately from a first identification result which is the identification result obtained from the identification model, a second identification result which is the identification result of the road surface condition based on image data obtained by capturing an image of the road with an image sensor attached to the vehicle , and judges the road surface condition by referring to the obtained first identification result and second identification result ,
The control unit weights each of the first identification result and the second identification result in accordance with an outside air temperature when the sound is measured .
車両が道路を走行しているときに発生する音を前記車両に取り付けられた音センサにより測定して得られた時系列データを解析して、周波数成分ごとの信号強度の経時変化を示す解析データを生成し、生成した解析データを、前記道路の路面状態を識別するための識別モデルに入力することで、前記路面状態の識別結果を前記識別モデルから取得し、前記識別モデルから取得した識別結果である第1識別結果とは別に、前記道路を前記車両に取り付けられた画像センサにより撮像して得られた画像データに基づいて、前記路面状態の識別結果である第2識別結果を取得し、取得した第1識別結果及び第2識別結果を参照して、前記路面状態を判定する制御部を備え
前記制御部は、外部環境に起因する情報に応じて、前記第1識別結果及び前記第2識別結果に重み付けを行う路面状態判定装置。
a control unit that analyzes time-series data obtained by measuring sounds generated when a vehicle is traveling on a road with a sound sensor attached to the vehicle, generates analysis data indicating changes in signal strength for each frequency component over time, and inputs the generated analysis data into an identification model for identifying a road surface condition of the road, thereby obtaining an identification result of the road surface condition from the identification model, and obtains, separately from a first identification result which is the identification result obtained from the identification model, a second identification result which is the identification result of the road surface condition based on image data obtained by capturing an image of the road with an image sensor attached to the vehicle , and judges the road surface condition by referring to the obtained first identification result and second identification result ,
The control unit weights the first identification result and the second identification result in accordance with information caused by an external environment .
前記制御部は、ある範囲の周波数のデータを前記時系列データから抽出し、抽出したデータを解析して前記解析データを生成する請求項1から請求項のいずれか1項に記載の路面状態判定装置。 The road surface condition determination device according to claim 1 , wherein the control unit extracts data of a certain range of frequencies from the time series data, and analyzes the extracted data to generate the analysis data. 前記制御部は、ある範囲の信号強度のデータを前記時系列データから抽出し、抽出したデータを解析して前記解析データを生成する請求項1から請求項のいずれか1項に記載の路面状態判定装置。 7. The road surface condition determination device according to claim 1, wherein the control unit extracts data on a certain range of signal strength from the time series data, and analyzes the extracted data to generate the analysis data. 前記識別モデルは、機械学習を行った学習済みモデルを含む請求項1から請求項のいずれか1項に記載の路面状態判定装置。 The road surface condition determination device according to claim 1 , wherein the identification model includes a trained model that has been subjected to machine learning. 前記解析データは、スペクトログラム又はスカログラムを含む請求項1から請求項のいずれか1項に記載の路面状態判定装置。 The road surface condition determination device according to claim 1 , wherein the analysis data includes a spectrogram or a scalogram. 請求項1から請求項のいずれか1項に記載の路面状態判定装置と、
前記音センサと
を備える路面状態判定システム。
The road surface condition determination device according to any one of claims 1 to 9 ,
A road surface condition determination system comprising the sound sensor.
請求項1に記載の路面状態判定システムを備える車両。 A vehicle equipped with the road surface condition determination system according to claim 10 . 車両が道路を走行しているときに発生する音を前記車両に取り付けられた音センサにより測定し、
測定結果として得られた時系列データをコンピュータにより解析して、周波数成分ごとの信号強度の経時変化を示す解析データを生成し、
前記解析データを、前記コンピュータにより、前記道路の路面状態を識別するための識別モデルに入力することで、前記路面状態の識別結果を前記識別モデルから取得し、
前記識別モデルから取得した識別結果である第1識別結果とは別に、前記道路を前記車両に取り付けられた画像センサにより撮像して得られた画像データに基づいて、前記路面状態の識別結果である第2識別結果を前記コンピュータにより取得し、
前記第1識別結果及び第2識別結果を前記コンピュータにより参照して、前記路面状態を判定する路面状態判定方法であって、
前記第1識別結果及び前記第2識別結果は、それぞれ前記路面状態が複数のクラスのそれぞれに該当する確率を含み、
前記コンピュータは、前記第1識別結果及び前記第2識別結果に含まれる確率を比較することで、前記路面状態が該当するクラスを判定し、
前記コンピュータは、前記音が測定されたときの気象を示す気象データを取得し、取得した気象データに基づいて、前記第1識別結果及び前記第2識別結果のそれぞれに含まれる確率にクラスごとの重み付けを行う路面状態判定方法。
A sound generated when a vehicle is traveling on a road is measured by a sound sensor attached to the vehicle;
The time series data obtained as the measurement result is analyzed by a computer to generate analysis data showing the change over time in the signal strength for each frequency component.
inputting the analysis data into an identification model for identifying a road surface condition of the road by the computer, thereby obtaining an identification result of the road surface condition from the identification model;
acquiring, by the computer, a second classification result which is a classification result of the road surface condition, based on image data obtained by capturing an image of the road by an image sensor attached to the vehicle, separately from a first classification result which is a classification result obtained from the classification model;
A road surface condition determination method for determining the road surface condition by referring to the first identification result and the second identification result by the computer,
the first classification result and the second classification result each include a probability that the road surface condition corresponds to each of a plurality of classes,
the computer determines a class to which the road surface condition belongs by comparing a probability included in the first classification result and a probability included in the second classification result;
The computer acquires meteorological data indicating the weather at the time the sound was measured, and weights the probability that the first classification result and the second classification result are included for each class based on the acquired meteorological data .
車両が道路を走行しているときに発生する音を前記車両に取り付けられた音センサにより測定し、
測定結果として得られた時系列データをコンピュータにより解析して、周波数成分ごとの信号強度の経時変化を示す解析データを生成し、
前記解析データを、前記コンピュータにより、前記道路の路面状態を識別するための識別モデルに入力することで、前記路面状態の識別結果を前記識別モデルから取得し、
前記識別モデルから取得した識別結果である第1識別結果とは別に、前記道路を前記車両に取り付けられた画像センサにより撮像して得られた画像データに基づいて、前記路面状態の識別結果である第2識別結果を前記コンピュータにより取得し、
前記第1識別結果及び第2識別結果を前記コンピュータにより参照して、前記路面状態を判定する路面状態判定方法であって、
前記コンピュータは、前記音が測定された時間帯に応じて、前記第1識別結果及び前記第2識別結果のそれぞれに重み付けを行う路面状態判定方法。
A sound generated when a vehicle is traveling on a road is measured by a sound sensor attached to the vehicle;
The time series data obtained as the measurement result is analyzed by a computer to generate analysis data showing the change over time in the signal strength for each frequency component.
inputting the analysis data into an identification model for identifying a road surface condition of the road by the computer, thereby obtaining an identification result of the road surface condition from the identification model;
a second classification result, which is a classification result of the road surface condition, is obtained by the computer based on image data obtained by capturing an image of the road by an image sensor attached to the vehicle, separately from a first classification result, which is a classification result obtained from the classification model;
A road surface condition determination method for determining the road surface condition by referring to the first identification result and the second identification result by the computer,
The method of determining road surface conditions , wherein the computer weights each of the first identification result and the second identification result depending on the time period during which the sound was measured .
車両が道路を走行しているときに発生する音を前記車両に取り付けられた音センサにより測定し、
測定結果として得られた時系列データをコンピュータにより解析して、周波数成分ごとの信号強度の経時変化を示す解析データを生成し、
前記解析データを、前記コンピュータにより、前記道路の路面状態を識別するための識別モデルに入力することで、前記路面状態の識別結果を前記識別モデルから取得し、
前記識別モデルから取得した識別結果である第1識別結果とは別に、前記道路を前記車両に取り付けられた画像センサにより撮像して得られた画像データに基づいて、前記路面状態の識別結果である第2識別結果を前記コンピュータにより取得し、
前記第1識別結果及び第2識別結果を前記コンピュータにより参照して、前記路面状態を判定する路面状態判定方法であって、
前記コンピュータは、前記音が測定されたときの外気温に応じて、前記第1識別結果及び前記第2識別結果のそれぞれに重み付けを行う路面状態判定方法。
A sound generated when a vehicle is traveling on a road is measured by a sound sensor attached to the vehicle;
The time series data obtained as the measurement result is analyzed by a computer to generate analysis data showing the change over time in the signal strength for each frequency component.
inputting the analysis data into an identification model for identifying a road surface condition of the road by the computer, thereby obtaining an identification result of the road surface condition from the identification model;
acquiring, by the computer, a second classification result which is a classification result of the road surface condition, based on image data obtained by capturing an image of the road by an image sensor attached to the vehicle, separately from a first classification result which is a classification result obtained from the classification model;
A road surface condition determination method for determining the road surface condition by referring to the first identification result and the second identification result by the computer,
The computer weights each of the first identification result and the second identification result in accordance with an outside air temperature when the sound is measured .
車両が道路を走行しているときに発生する音を前記車両に取り付けられた音センサにより測定し、
測定結果として得られた時系列データをコンピュータにより解析して、周波数成分ごとの信号強度の経時変化を示す解析データを生成し、
前記解析データを、前記コンピュータにより、前記道路の路面状態を識別するための識別モデルに入力することで、前記路面状態の識別結果を前記識別モデルから取得し、
前記識別モデルから取得した識別結果である第1識別結果とは別に、前記道路を前記車両に取り付けられた画像センサにより撮像して得られた画像データに基づいて、前記路面状態の識別結果である第2識別結果を前記コンピュータにより取得し、
前記第1識別結果及び第2識別結果を前記コンピュータにより参照して、前記路面状態を判定する路面状態判定方法であって、
前記コンピュータは、外部環境に起因する情報に応じて、前記第1識別結果及び前記第2識別結果に重み付けを行う路面状態判定方法。
A sound generated when a vehicle is traveling on a road is measured by a sound sensor attached to the vehicle;
The time series data obtained as the measurement result is analyzed by a computer to generate analysis data showing the change over time in the signal strength for each frequency component.
inputting the analysis data into an identification model for identifying a road surface condition of the road by the computer, thereby obtaining an identification result of the road surface condition from the identification model;
acquiring, by the computer, a second classification result which is a classification result of the road surface condition, based on image data obtained by capturing an image of the road by an image sensor attached to the vehicle, separately from a first classification result which is a classification result obtained from the classification model;
A road surface condition determination method for determining the road surface condition by referring to the first identification result and the second identification result by the computer,
The method of determining road surface conditions , wherein the computer weights the first identification result and the second identification result in accordance with information caused by an external environment .
請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の路面状態判定装置の動作をコンピュータに実行させるプログラム。 A program that causes a computer to execute the operation of the road surface condition determination device according to any one of claims 1 to 9 .
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