LUMINANCIA Y RETRORREFLEXION DE LAS MARCAS VIALES Y DEL BALIZAMIENTO Y OBTENCION DE LA FORMA, POSICIÓN Y

DIMENSIONES DE LAS MISMAS

CAMPO TECNICO DE LA INVENCION

La presente invención se refiere a un

procedimiento dinámico de medición de la luminancia y retrorreflexión de las marcas viales y del balizamiento, que son empleadas comúnmente en la vía para la

regulación del tráfico o para informar al conductor, asi como, la obtención de la forma, posición y dimensiones de las mismas, y el dispositivo para llevar a cabo dicho procedimiento .

El procedimiento se realiza de una forma dinámica y simultánea en varias marcas viales y del balizamiento dispuestas sobre las carreteras, viales o calles, bien sean continuas, discontinuas o tengan forma arbitraria, en forma de elementos de señalización pintados sobre la vía, flechas rectas o con una

angularidad dada, símbolos específicos o letras sobre la superficie, etc.

El dispositivo es un vehículo que incluye una fuente luminosa, un sistema de posicionamiento global del vehículo, un sensor de luz, una cámara, un

procesador de datos y un dispositivo de almacenamiento de datos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

La evaluación "in situ" de los requisitos esenciales de visibilidad de las marcas viales y del balizamiento, es decir, su luminancia y su

retrorreflexión, tanto durante su aplicación como durante su vida útil, constituye el problema más importante relacionado con el control de la calidad de la conservación de la señalización horizontal y del balizamiento .

Para ello, tradicionalmente son empleados medios basados en un equipamiento portátil, los cuales son costosos, lentos y peligrosos para el operador, además de ser incapaces de proporcionar una conclusión global exacta del estado de las marcas viales y del

balizamiento en un tramo extenso.

También se emplean equipos de medida móviles que ofrecen la posibilidad de llevar a cabo la evaluación fiable, rápida y sin riesgo, de la visibilidad (diurna y nocturna) de las marcas viales sobre redes extensas de carreteras .

Por ejemplo, el documento de patente EP 1486799, publicado el 15 de diciembre de 2004, muestra un

procedimiento y un aparato para determinar el estado de las marcas viales, midiendo una marca vial en varios puntos con un aparato que comprende un iluminador, un sensor que comprende a su vez varios detectores

adyacentes, medios de control del iluminador y una unidad de control y procesamiento de datos.

Dicho procedimiento incluye medir la luminancia de las marcas viales en el interior de dicha marca vial en varios puntos y determinar, a partir de las

mediciones, el área de la superficie restante de la marca vial. También la retrorreflexión de dichas marcas viales es determinada a partir de las mediciones. Por su parte, el documento de patente US

2007/0216904, publicado el 20 de septiembre de 2007, muestra un procedimiento para la determinación

automática de valores de retrorreflexión de superficies reflectantes dispuestas a lo largo de la vía, en donde un área que incluye al menos una superficie reflectante es repetidamente iluminada utilizando una fuente de luz estroboscópica .

Asi, se realizan una pluralidad de mediciones de intensidad de luz cubriendo un campo de visión que incluye al menos una porción de área iluminada por la fuente de luz .

Luego, empleando un sistema de procesamiento de datos, se identifica una porción de una medida de intensidad de luz asociada con una superficie

reflectante y se analiza la porción de la medición de intensidad de luz para determinar un valor de

retrorreflexión para esa superficie reflectante.

Para llevar a cabo dicho procedimiento se dispone sobre un vehículo un procesador, así como una fuente de luz de alta intensidad, como por ejemplo lámparas de luz estroboscópica, un sensor de intensidad, una cámara de color y un sistema de posicionamiento, los cuales envían información que se registra en un sistema de almacenamiento. De manera preferente se incluye un láser para medir distancias y un par de cámaras

estereoscópicas .

En el mismo sentido, la patente US 6891960, publicada el 10 de mayo de 2005 expone un procedimiento para clasificar materiales laminares en una captura de video. En dicha captura se determinan los colores y una retrorreflectividad estimada se establece para los mismos, la cual se compara con una mínima conocida. De esta manera se consigue una clasificación de los elementos laminares en cuanto a su retrorreflectividad .

Para ello, un área de la vía se ilumina por una fuente de luz y varios valores de intensidad lumínica se miden. Un procesador identifica qué porción de los valores se refieren al objetivo a medir y lo analiza. Se utilizan para ello imágenes a color, tomadas mediante varias cámaras, e información del posicionamiento, mediante un GPS, que junto con el perfil lumínico de la fuente de luz proporcionan exactitud en la determinación de la retrorreflexión .

El vehículo para llevar a cabo tal procedimiento incluye una fuente de luz de alta intensidad, un sensor de intensidad, una cámara de color, un sistema de posicionamiento, un sistema de control que permite grabar sobre marcas viales de cualquier tipo y un procesador. Además puede incluir un láser para medir distancias y dos lámparas estroboscópicas .

El documento de patente US 6407674, publicado el 30 de mayo de 2002, se refiere a un aparato de medición de retrorreflexión para evaluar la integridad de las marcas viales.

El aparato incluye una fuente de luz, un sensor de luz y un medio de procesamiento. El aparato está montado en un vehículo de tal manera que, en uso, la fuente de luz ilumina una superficie reflectante en una señalización de carreteras, y en donde el sensor de luz detecta cualquier luz reflejada y la señal de datos es recibida por el medio de procesamiento, el cual procesa los datos para proporcionar información sobre la

reflectividad de dicha superficie reflectante. Un indicador orienta al conductor dónde tiene que medir.

El documento de patente FR 2661248, publicado el 25 de octubre de 1991, expone un procedimiento de medida en continuo y con luz ambiente de la retrorreflexión de marcas viales en el que se emite un haz luminoso

modulado incidente, obteniéndose uno reflejado también modulado, recibido por células fotoeléctricas, que se somete a doble filtrado para medir la retrorreflexión y el contraste. Dicho procedimiento puede llevarse a cabo tanto de día como de noche.

También dicho documento expone el dispositivo para llevar a cabo el procedimiento expuesto que incluye un vehículo, medios de emisión del haz luminoso

incidente, medios de recepción del haz reflejado, medios de control de la luz ambiente y del haz luminoso, medios para transformar los flujos luminosos en señales

eléctricas, como por ejemplo células fotoeléctricas, medios de tratamiento de las señales eléctricas con circuitos de filtrado y medios de modulación del haz incidente, como por ejemplo un disco con orificios.

Las invenciones en las patentes citadas muestran procedimientos y dispositivos en los que las medidas se realizan para una franja estrecha de la vía y para una sola marca vial al mismo tiempo, con lo que para cubrir todos los carriles de la vía son necesarias varias pasadas, con la consiguiente multiplicación de la toma y análisis de datos, requiriendo la intervención en algún momento del operario. La presente invención es un procedimiento y dispositivo dinámico para llevarlo a cabo que solventa las desventajas citadas del estado de la técnica, tal y como se expone a continuación.

DESCRIPCION DE LA INVENCION

A la vista de lo anteriormente enunciado, la presente invención se refiere a un procedimiento

dinámico de medición de la luminancia y retrorreflexión de las marcas viales y balizamiento, asi como, la obtención de la forma, posición y dimensiones de las mismas .

El procedimiento se implementa desde un vehículo que circula por la vía, es decir, de manera dinámica o en movimiento.

Dicho procedimiento comprende las siguientes etapas :

a) iluminación de una zona de interés con una fuente luminosa,

b) posicionamiento del vehículo mediante un sistema de posicionamiento global,

c) medición de luminancia mediante sensor de luz de la zona de interés en una sola pasada, a distancias o a intervalos conocidos en el mismo instante de la etapa b) ,

d) identificación y extracción de una o varias marcas viales y del balizamiento simultáneamente en cada medición de luminancia adquirida en la etapa c) , relativa a la zona de interés, mediante algoritmos de visión artificial o manual,

e ) referenciación de la luminancia obtenida en la etapa c) según la medida de la etapa b) , tanto geométrica como temporalmente,

f) medida sobre las marcas viales y del balizamiento identificadas en la etapa d) y referenciadas en la etapa e) de los valores de luminancia y el

coeficiente de retrorreflexión,

g) obtención de la forma, posición y dimensiones de dichas marcas viales y del balizamiento identificadas en la etapa d) y referenciadas en la etapa e) .

La implementación del presente procedimiento permite caracterizar y evaluar los niveles de luminancia y retrorreflexión, asi como la obtención de la forma, posición y dimensiones de varias marcas viales y

balizamiento, de manera simultánea y en forma dinámica, por medio del procesamiento de medidas de luminancia adquiridas durante el procedimiento expuesto, también denominado como de auscultación.

Por otro lado, el procedimiento es aplicable en ambientes donde la iluminación externa no es

controlable, es decir, es insensible a otras

iluminaciones que pudieran ser contaminantes, pudiéndose realizar las auscultaciones tanto durante el día y/o la noche .

También, la presente invención es el dispositivo que permite llevar a cabo el procedimiento descrito, siendo el mismo un vehículo que incluye una fuente luminosa, un sistema de posicionamiento global del vehículo, un sensor de luz, una cámara, un procesador de datos y un dispositivo de almacenamiento de datos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Se complementa la presente memoria descriptiva, con un juego de figuras, ilustrativas del ejemplo preferente, y nunca limitativas de la invención.

La figura 1 representa una vista en planta de vehículo equipado para llevar a cabo el procedimiento descrito, circulando por el carril derecho de una vía

EXPOSICION DE TALLADA DE LA REALIZACION PREFERENTE DE LA INVENCION

La presente invención trata de un procedimiento dinámico de medición de la luminancia y retrorreflexión de las marcas viales y del balizamiento (7), así como la obtención de la forma, posición y dimensiones de las mismas desde un vehículo (3) que circula por la vía.

La medición de la luminancia y retrorreflexión se realiza de una forma dinámica en varias marcas viales y del balizamiento (7) simultáneamente, así como la obtención de la forma, posición y dimensiones de las marcas viales y del balizamiento (7) detectadas en una medición de luminancia adquirida en un proceso de auscultación, junto a los datos recogidos de un sensor de luz ( 6 ) .

La implementación del procedimiento se lleva a cabo desde un vehículo (3) que circula por la vía.

En la realización expuesta, se parte de iluminar una zona de interés (1) en la vía con una fuente

luminosa (2), de la cual se puede conocer su emisión luminosa en el espacio, pudiendo estar encendida dicha fuente luminosa en modo continuo o pulsante.

Dicha zona de interés (1) es un área extensa, la cual comprende, en esta realización, un ángulo de visión igual o superior a la de un usuario, haciendo referencia a que ilumina una gran franja transversal de la vía, normalmente todo el ancho de la vía o cuando éste es muy grande, la mayor parte de él. Por ejemplo, en vías de cuatro carriles todo el ancho de la vía queda iluminado, en vías de cinco o más carriles, prácticamente todo el ancho queda iluminado.

Entonces, se conoce el posicionamiento del vehículo mediante un sistema de posicionamiento global (4), como por ejemplo un GPS.

Posteriormente se mide la luminancia mediante un sensor de luz (6) a distancias o a intervalos conocidos, en el mismo instante en que se conoce la posición del vehículo (3) .

Seguidamente, se identifican y extraen una o varias marcas viales o balizamiento (7) simultáneamente en cada medición de luminancia, relativa a la zona de interés (1), mediante algoritmos de visión artificial o manual .

Es decir, en las medidas de luminancia, por medio de algoritmos de visión artificial (o de forma manual), se identifican y extraen las marcas viales y del balizamiento (7) de interés, pudiendo contener en una misma medida varias marcas viales y del balizamiento (7) simultáneamente, aun siendo de formas y tamaños diferentes unas de otras, por ejemplo, líneas continuas o discontinuas, en forma de flecha, una señal de tráfico dibujada sobre la vía, de diferentes colores, etc.

A continuación, se referencian, tanto geométrica como temporalmente, las medidas y valores obtenidos por las cámaras (8) y sensores (6), como mínimo el sensor de luz .

Una vez identificadas y referenciadas las marcas viales y del balizamiento (7), se miden sobre ellas los valores de luminancia y retrorreflexión de cada una de las marcas viales y del balizamiento, así como también, se obtiene su forma, posición y dimensiones.

Esto es posible gracias a que dichas marcas viales y del balizamiento son georreferenciadas (por ejemplo mediante GPS y odómetro), tanto geométricamente como temporalmente, en el instante en que se mide la luminancia y se adquieren los valores de los sensores (6) .

En una variante, en la etapa c) la medida de luminancia se hace a través de imágenes, las cuales se adquieren mediante múltiples sensores de luz (6) que configuran una placa fotosensible, en la etapa d) se identifican y extraen de dichas imágenes una o varias marcas viales y del balizamiento (7), se referencian dichas imágenes y valores obtenidos en la etapa c) , de manera que se obtienen los valores y dimensiones de las etapas f ) y g) .

También, en la etapa c) se pueden adquirir valores de otros sensores diferentes al de luz, como por ejemplo GPS, odómetro, temperatura, humedad u otros.

Es opcional que de la fuente luminosa (2) se conozca la emisión lumínica en el espacio, lo cual facilita las mediciones y cálculos. Como opción, el dispositivo empleado para medir luminancia es un luminancimetro . También, como opción, el dispositivo para medir la retrorreflexión es un retrorreflectómetro .

Para la medida de la luminancia y de la retrorreflexión, las cámaras (8) están calibradas en luminancia y se conoce la fotometría de los focos de luces (2), que son la fuente luminosa de la que se conoce la distribución espacial de la cantidad de luz que aporta.

Tanto los focos (2) como las cámaras (8) están referenciadas al mismo sistema de coordenadas del vehículo (3) y son solidarias al chasis del mismo.

De manera opcional, el coeficiente de

retrorreflexión de dichas marcas viales y del

balizamiento (7) para una geometría concreta se obtiene a partir de la cantidad de luz aportada por la fuente luminosa (2), iluminancia, y la luminancia medida sobre las marcas viales y del balizamiento (7), en otras palabras, la luminancia recogida por las cámaras (8) .

De manera preferente, la fuente luminosa (2) está encendida en modo continuo, aunque podría ser una fuente pulsante, de manera que el procedimiento evita la contaminación de otras fuentes lumínicas.

Opcionalmente, de manera ventajosa como se ha comprobado, durante el movimiento del vehículo (3), se mide la posición relativa y orientación de dicho

vehículo respecto a la vía mediante un sistema de posicionamiento y orientación relativa a la vía (5), por ejemplo mediante un sistema de navegación inercial que incluye como mínimo un giróscopo y un acelerómetro .

Dicho de otra manera, tenemos un sistema de medida que nos referencia partes fijas conocidas del vehículo (3) respecto de un sistema de coordenadas global, empleando un sistema de posicionamiento y orientación relativa a la vía (5) .

Así, de manera concreta, la referencia del vehículo (3) respecto de la vía es obtenida por medio de medidores de distancia ubicados en el vehículo de tal forma que se obtiene información de la posición y orientación del vehículo respecto a la vía, siendo éste un sistema de posicionamiento y orientación relativa a la vía ( 5 ) .

Por tanto, con los datos del sistema de medida, se puede obtener la posición y orientación del vehículo (3) respecto de un sistema de coordenadas en la

superficie terrestre (referidas a la vía) .

De esta forma se conoce en todo momento la geometría (posición y orientación) relativa entre puntos de la vía y los sistemas de medida del vehículo (3) que puedan verse influenciadas por las variaciones,

principalmente por el movimiento del vehículo e

irregularidades de la carretera, tanto en el vehículo como en la vía, que tienen lugar durante el

procedimiento .

Al tener conocimiento de la orientación del vehículo (3), también se podrá conocer la orientación de las cámaras (8), las cuales están solidarias al chasis del vehículo. Bastaría con conocer las dimensiones de cada cámara (8) y la distancia que existe entre ella y el sistema de coordenadas del vehículo.

Es decir, al conocer la orientación de cada cámara (8) también se tienen referenciadas

geométricamente cada una de las medidas obtenidas, conociendo en cada píxel las distancias a las que corresponderían, apoyado en los datos del sistema de posicionamiento global (4) y del sistema de

posicionamiento y orientación relativa a la vía (5) .

El procedimiento descrito puede hacerse de manera automática ya que las etapas del mismo la llevan a cabo instrumentos automatizados tal y como se

encuentran en el mercado.

Para la medición de la luminancia y

retrorreflexión de las marcas viales y del balizamiento y obtención de las dimensiones de las mismas según lo expuesto anteriormente, se configura un dispositivo dispuesto en un vehículo (3), que comprende al menos una fuente luminosa (2), de la cual se puede conocer su emisión luminosa en el espacio, un sistema de

posicionamiento global del vehículo (4), un sensor de luz (6), una cámara (8), un procesador de datos (9) y un dispositivo de almacenamiento de datos (10) .

De manera opcional, el dispositivo incluye un medidor de la posición relativa y orientación del vehículo respecto a la vía (5) .

De manera concreta, se pueden incluir sensores de GPS, odómetro, temperatura y humedad.