(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
料金所内に進入してくる前後車両が接近しているとき、自動料金収受システムの無線受信器が後続車両のＥＴＣ車載器とＤＳＲＣ通信で料金収受に関するデータを受信できるか否かを判定するために前記前後車両の車間距離を推定する車両間隔検出システムであって、
前記料金所内に進入してくる前方車両および後続車両の前部画像を撮影する車両撮影手段と、
前記料金所内に進入してくる前記前方および後続車両を検出する車両検出手段と、
前記車両撮影手段で撮影された前方車両の前部画像に映るフロントガラス底辺の画像位置に基づき前記無線受信器から前記前方車両のフロントガラス底辺までの水平距離を求め、また、フレームレートと前記フロントガラス底辺の画像位置変化とから前記前方車両の速度を求める距離・速度演算手段と、
前記前方車両の車両サイズ（車両長さ，後部高さ）を取得する車両サイズ取得手段と、
前記距離・速度演算手段で求めた前記前方車両の速度と前記距離・速度演算手段で求めた水平距離および前記取得された車両長さから得られる前記無線受信器からの該前方車両後部までの水平距離とを用いて、前記前後車両の車間距離を推定し、前記後続車両でのＤＳＲＣ通信による料金収受に関するデータの受信不可（隠れ）を判定する隠れ発生有無判定手段とを備えたことを特徴とする車両間隔検出システム。
【請求項２】
請求項１に記載の車両間隔検出システムにおいて、
前記車両検出手段は、前記車両撮影手段で撮影された前方車両の少なくともライト，ナンバープレート、フロントグリル等を含む前部画像と予め記憶されるライト，ナンバープレート、フロントグリルの１種類以上を含む車両前部参照パターンとのパターンマッチング、またはフレームレートごとに前記車両撮影手段で撮影される前記前方車両の前回・今回の画像変化から車両であることを検出することを特徴とする車両間隔検出システム。
【請求項３】
請求項１に記載の車両間隔検出システムにおいて、
前記車両検出手段は、料金所入り側近傍にレーザセンサ、ラインセンサ、距離センサのいずれか１種類のセンサが設置され、検出対象の通過状態から車両であることを検出することを特徴とする車両間隔検出システム。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の車両間隔検出システムにおいて、
前記距離演算手段は、予め定める前記無線受信器の設置位置からの基準距離に前記前方車両のフロントガラス底辺部分が到達したとき、前記撮影された前方車両の前部画像の上下中心部に前記フロントガラス底辺の画像が映るように前記車両撮影手段が設けられ、実際に当該車両撮影手段で撮影された前記前部画像の中にフロントガラス底辺の画像が前記上下中心部から変化しているとき、変化した画素数に応じた換算距離を前記基準距離に加・減算し、前記無線受信器の設置位置から前記前方車両までの水平距離を求めることを特徴とする車両間隔検出システム。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の車両間隔検出システムにおいて、
前記車両サイズ取得手段は、予め複数の車種名に対応する車両の前部パターンデータ及び車両サイズが記憶され、前記車両撮影手段で撮影された前記前方車両の前部画像に基づいて前記各車両の前部パターンデータを参照し、特定の車種名の車両サイズ（車両長さ，後部高さ）を取得することを特徴とする車両間隔検出システム。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の車両間隔検出システムにおいて、
前記車両サイズ取得手段は、レーダ装置から電波を発射し、走行する前方車両から反射してくる反射波から車両サイズ（車両長さ，後部高さ）を取得することを特徴とする車両間隔検出システム。
【請求項７】
請求項１または請求項２に記載の車両間隔検出システムにおいて、
前記前後車両の車間距離の推定値ｄは、前記速度Ｖ０、前記無線受信器から前方車両後部までの距離Ｄ、前方車両検出時刻をＴＯ、後続車両の検出時刻をＴ１とすると、
ｄ＝Ｖ０・（Ｔ１−Ｔ０）−Ｄなる演算式から求めることを特徴とする車両間隔検出システム。
【請求項８】
請求項１，請求項２，請求項５ないし請求項７の何れか一項に記載の車両間隔検出システムにおいて、
前記前後車両の車間距離の推定値と前記前方車両の後部高さと後続車両のフロントガラス高さを用いて所定の演算式により、前記無線受信器が前記後続車両から送信する料金収受に関するデータのＤＳＲＣ通信による受信不可（隠れ）を判定することを特徴とする車両間隔検出システム。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８の何れか一項に記載の車両間隔検出システムにおいて、
前記料金所内の適宜な個所に設置される警報発生部と、
前記隠れ発生有無判定手段で受信不可と判定されたとき、各種の取得データのうち所要のデータを蓄積すると共に、前記後続車両に対して接近していることの警報メッセージを前記警報発生部から発生する警報出力手段とをさらに設けたことを特徴とする車両間隔検出システム。
【請求項１０】
料金所内に進入してくる前後車両が接近しているとき、自動料金収受システムの無線受信器が後続車両のＥＴＣ車載器とＤＳＲＣ通信で料金収受に関するデータを受信できるか否かを判定するために前記前後車両の車間距離を推定する車両間隔検出方法であって、
前記料金所内に進入してくる前方車両および後続車両を検出する車両検出ステップと、
前記料金所内に進入してくる前方車両の撮影された車両前部画像に映るフロントガラス底辺の画像位置から前記無線受信器から当該前方車両のフロントガラス底辺までの水平距離と、フレームレートと前記フロントガラス底辺の画像位置変化とから前記前方車両の速度を求める距離・速度演算ステップと、
前記前方車両の車両サイズ（車両長さ，後部高さ）を取得する車両サイズ取得ステップと、
前記距離・速度演算ステップで求めた前記前方車両の速度と前記距離・速度演算ステップで求めた水平距離および前記取得された車両長さから得られる前記無線受信器からの該前方車両後部までの水平距離とを用いて、前記前後車両の車間距離を推定し、前記後続車両でのＤＳＲＣ通信による料金収受に関するデータの受信不可（隠れ）を判定する隠れ発生有無判定ステップと、
受信不可と判定されたとき、前記後続車両に警報発生部から警報メッセージを発生する警報出力ステップとを有することを特徴とする車両間隔検出方法。
【請求項１１】
少なくとも車両前部参照パターン、各車種名に対して車両前部パターン及び車両サイズデータ（車両長さ、後部高さ）を対応付けた車両サイズ管理テーブル、警報メッセージデータを格納する記憶部を備えたコンピュータによって、前記料金所内に進入してくる前後車両が接近しているとき、自動料金収受システムの無線受信器が後続車両のＥＴＣ車載器とＤＳＲＣ通信で料金収受に関するデータを受信できるか否かを判定するための前記前後車両の車間距離を推定する車両間隔検出プログラムであって、
前記コンピュータに、
前記料金所内に設置される撮影カメラで撮影された車両前部画像と前記車両前部参照パターンとのパターンマッチングまたは複数の車両前部画像に基づく背景差分処理によって前部車両および後続車両を検出する車両検出機能と、前記車両前部画像に映るフロントガラス底辺の画像位置から前記無線受信器から当該前方車両のフロントガラス底辺までの水平距離、また、フレームレートと前記フロントガラス底辺の画像位置変化とから前記前方車両の速度を求める距離・速度演算機能と、前記撮影カメラで撮影された前記前方車両の前部画像に基づいて前記車両サイズ管理テーブルの車両前部パターンを参照し、特定の車種名の車両サイズ（車両長さ，後部高さ）を取得する車両サイズ取得機能と、前記距離・速度演算機能で求めた前記前方車両の速度と前記距離・速度演算機能で求めた水平距離および前記取得された車両長さから得られる前記無線受信器からの該前方車両後部までの水平距離とを用いて、前記前後車両の車間距離を推定し、前記後続車両でのＤＳＲＣ通信による料金収受に関するデータの受信不可（隠れ）を判定する隠れ発生有無判定機能と、受信不可と判定されたとき、前記後続車両が接近していることの前記警報メッセージデータを警報発生部から発生する警報出力機能とを実現させるための車両間隔検出プログラム。
【請求項１２】
自動料金収受システムの料金所内に進入してくる前方車両および後続車両の前部画像を撮影する車両撮影手段と、
前記車両撮影手段で撮影された前記前方車両の前部画像より前記自動料金収受システムの無線受信器から前記前方車両の前部画像に含まれるフロントガラスまでの水平距離を求め、前記車両撮影手段で撮影された前記前部画像と車両検知装置による前記前方車両の検知結果とのいずれかに基づいて前記前方車両の速度を求める距離・速度演算手段と、
前記前方車両の車両サイズを取得する車両サイズ取得手段と、
前記車両サイズ取得手段で取得した前記前方車両の車両サイズと前記距離・速度演算手段で求めた前記前方車両の速度と前記水平距離とを用いて、前記前方車両と後続車両との車間距離を推定し、前記後続車両と前記自動料金収受システムとの通信不可を判定する隠れ発生有無発生手段と
を備えたことを特徴とする車両間隔検出システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の車両間隔検出システムにおいて、
前記距離・速度演算手段は、前記車両撮影手段で撮影された前記前方車両の前部画像のフロントガラス底辺の画像位置に基づき前記自動料金収受システムの無線受信器から前記前方車両のフロントガラス底辺までの水平距離を求めることを特徴とする車両間隔検出システム。
【請求項１４】
請求項１２に記載の車両間隔検出システムにおいて、
前記距離・速度演算手段は、フレームレートと前記前方車両の前部画像のフロントガラス底辺の画像位置変化とから前記前方車両の速度を求めることを特徴とする車両間隔検出システム。
【請求項１５】
請求項１２に記載の車両間隔検出システムにおいて、
前記車両サイズ取得手段は、前記車両サイズとして車両長さ及び後部高さを取得し、
前記隠れ発生有無判定手段は、前記距離・速度演算手段により求めた速度と前記距離・速度演算手段により求めた水平距離および前記車両長さから得られる前記無線受信器からの前方車両後部までの水平距離とを用いて、前記前方車両と後続車両との車間距離を推定し、前記後続車両と前記自動料金収受システムとの通信不可を判定することを特徴とする車両間隔検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、車両間隔検出システム、車両間隔検出方法及び車両間隔検出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
高速道路等の有料道路の料金所では、専用ゲートとなるＥＴＣガントリに無線受信器を備えたＥＴＣ（Electronic  Toll  Collection  Systemの略称であって、以下、自動料金収受システムと呼ぶ）が設置される。
【０００３】
自動料金収受システムの無線受信器は、ＥＴＣガントリを通過する際の車両のＥＴＣ車載器からＤＳＲＣ（狭域）通信にて送られてくる料金収受に関するデータ（以下、料金収受用データと呼ぶ）を受信し、後に車両管理者等の預金口座から道路利用料金を自動的に収受する。
【０００４】
この場合、自動料金収受システムは、縦列方向に連なる各車両から送られてくる料金収受用データを狭域通信により比較的狭い受信エリア内で受信する必要があることから、前後の車両は常に一定の車間距離を維持しながらＥＴＣガントリを通過することが望ましい。
【０００５】
仮に、前後の車両が一定の車間距離よりも詰まった状態となった場合、自動料金収受システムの無線受信器が後続の車両と通信できず料金収受ができないとか、自動料金収受システムとの間でスムーズな連携が取れずに出口ゲートが開かない等の事故を招きかねない。
【０００６】
特に、荷台の高い例えば小型・中型・大型貨物車の後に後続車両が接近したとき、無線受信器が先行する小型・中型・大型貨物車の最後部の高さの影響を受け、後続車両のＥＴＣ車載器から発する電波が完全に遮られ、料金収受用データが受信できない場合がある。
【０００７】
そこで、従来の自動料金収受システムでは、接近状態でも正確に把握する必要から、料金所に設定された道路の片側にレーザ光を用いたレーザ装置を利用している。レーザ装置は、走行する車両の横方向に向けてレーザ光を照射し、その反射信号の時間や反射信号のレベルなどから前後車両の間隔を検出し、予め定める規定値（一定の車間距離）以下であれば、自動料金収受システムに通知する構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−０１４７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、以上のような自動料金収受システムに設けられたレーザ装置は、各種の距離を正確に測ることができるが、各車両の車高、長さ、前後車両の間隔等のうち一つの情報しか取得することができない。よって、各測定対象となる距離を測定するには、測定対象ごとに個別にレーザ装置等を設置しなくてはならず、コスト的にも高価となり、それら情報を統合処理しなければならず、また同期処理等も複雑になる。
【００１０】
そこで、本車両間隔検出システム、車両間隔検出方法及び車両間隔検出プログラムは、料金所内に前後車両が接近して入ってきたとき、前後車両の撮影画像から通信可否を判定する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、発明の実施形態によれば、料金所内に進入してくる前後車両が接近しているとき、自動料金収受システムの無線受信器が後続車両のＥＴＣ車載器とＤＳＲＣ通信で料金収受に関するデータを受信できるか否かを判定するために前記前後車両の車間距離を推定する車両間隔検出システムであって、前記料金所内に進入してくる前方車両および後続車両の前部画像を撮影する車両撮影手段と、前記料金所内に進入してくる前記前方および後続車両を検出する車両検出手段と、前記車両撮影手段で撮影された前方車両の前部画像に映るフロントガラス底辺の画像位置に基づき前記無線受信器から前記前方車両のフロントガラス底辺までの水平距離を求め、また、フレームレートと前記フロントガラス底辺の画像位置変化とから前記前方車両の速度を求める距離・速度演算手段と、前記前方車両の車両サイズ（車両長さ，後部高さ）を取得する車両サイズ取得手段と、前記距離・速度演算手段で求めた前記前方車両の速度と前記距離・速度演算手段で求めた水平距離および前記取得された車両長さから得られる前記無線受信器からの該前方車両後部までの水平距離とを用いて、前記前後車両の車間距離を推定し、前記後続車両でのＤＳＲＣ通信による料金収受に関するデータの受信不可（隠れ）を判定する隠れ発生有無判定手段とを備えた構成である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】有料道路料金所に設置される自動料金収受システムの料金収受を支援する一実施の形態に係る車両間隔検出システムの概略構成図。
【図２】車両を検出する際に参照する簡略的な車両前部参照パターンの例を示す図。
【図３】車両撮影手段で撮影された車両前部画像に基づき、無線受信器から前方車両までの距離を算出するための距離演算用テーブルの一例を示すデータ配列例図。
【図４】車両サイズ管理テーブルの一例を示すデータ配列例図。
【図５】実施の形態に係る車両間隔検出システムの動作及び車両間隔検出方法による処理の流れの一例を説明するフロー図。
【図６】自動料金収受システムの無線受信器からの基準距離Ｄ０に車両のフロントガラス底辺が到達したとき、車両撮影手段で撮影された車両前部画像に表れるフロントガラス底辺画像の位置を説明する図。
【図７】自動料金収受システムの無線受信器における後続車両のＥＴＣ車載器からＤＳＲＣ通信で料金収受に関するデータを受信できるか否か（隠れ発生）を判定するための説明図。
【図８】前方車両の後部高さによって後続車両のフロントガラスが一部隠れている状態を表すイメージ図。
【図９】隠れ発生の有無を判定するために利用される簡略的な隠れ発生判定用テーブルのデータ配列例図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、一実施形態について、図面を参照して説明する。  
図１は有料道路料金所の自動料金収受システムに接続される車両間隔検出システムの一実施形態を示す構成図である。
【００１４】
同図において、１は無線受信器（図示せず）を備えた自動料金収受システムであって、
有料道路２の料金所に設置される例えばＥＴＣガントリ３に取付けられる。なお、ＥＴＣガントリ３は、図示のようにアーチ状の形状に限るものではなく、各種形状の支持体，例えば逆Ｌ字状の支持体であっても構わない。
【００１５】
有料道路料金所には、各種の前方車両４及び後続車両４´（小型車，普通乗用車，小型普通貨物車，中型・大型貨物車）が進入してくるが、ＥＴＣガントリ３を通過する際、縦列方向に連なる複数の車両のうち、前方車両４に搭載されるＥＴＣ車載器（図示せず）から順次に自動料金収受システム１に向けて料金収受用データが送信される。
【００１６】
自動料金収受システム１の無線受信器は、前方車両４が所定の受信可能領域に入ったとき、ＤＳＲＣ（狭域）通信にて料金収受用データを受信し、車両管理者への通行料金の自動請求が可能となる。
【００１７】
車両間隔検出システム１０は、撮影カメラ等を備えた車両撮影手段１１と、ＣＰＵ等で構成される車両間隔検出処理部１２と、データベース１３と、データバッフアメモリ１４と、後続車両４´が受信不可能な状態になる程度に前方車両４の背後に接近したときに警報を発する警報発生部１５とを含む構成である。
【００１８】
さらに、車両間隔検出システム１０は、必要に応じて車両間隔検出プログラムを記憶し、あるいはネットワーク上のサーバから車両間隔検出プログラムを取り込んで記憶するプログラムメモリ１６を含む場合もある。
【００１９】
車両撮影手段１１は、自動料金収受システム１と同じくＥＴＣガントリ３に設置されるか、或いは図示するようにＥＴＣガントリ３よりも上流側に設置され、車両４がＥＴＣガントリ３に近づいてきたとき、フロントガラスを含む車両前部画像が撮影視野内に入るような画角をもって車両前部を撮影する。撮影視野内にフロントガラスを含めるのは、各種車両はフロントガラスに特徴がある場合が多く、そのフロントガラスの形状から車種の特定が行えるからである。後述するように、車種が特定できれば、車高、車両長さがわかる。
【００２０】
車両撮影手段１１は、予め定められるフレームレートに従って、縦列方向に連なる車両４のうち、先行する前方車両４の前部画像を撮影し、その撮影された車両前部画像データを車両間隔検出処理部１２に順次送信する。後続車両４´も同様に前部画像を撮影する。
【００２１】
なお、車両撮影手段１１の設置位置、車両撮影手段１１の設置位置から無線受信器の設置点までの水平距離は必要に応じて、固定値としてデータベース１３に格納されている（図６参照）。
【００２２】
車両間隔検出処理部１２は、機能的には、例えば車両撮影手段１１で撮影された車両前部画像データから前方車両４のみ、または前方車両４および後続車両４´を検出する車両検出手段２１と、予め定める無線受信器からの基準距離に車両４前部または後続車両４´が到達したときのフロントガラス底辺の画像位置と実際に車両撮影手段１１で撮影された車両前部画像データ上に映る車両フロントガラス底辺の画像位置から、無線受信器の設置位置から車両前部までの距離を演算する距離演算手段２２と、車両４の前部画像データ（ライト、ナンバープレート、フロントグリル形状（ラジエータ形状等））から車種名，前方車両の長さ、前方車両の後部高さ等の車両サイズを得る車両サイズ取得手段２３と、隠れ発生有無判定手段２４と、警報出力手段２５とを有する。
【００２３】
隠れ発生有無判定手段２４は、車両サイズ取得手段２３で取得された前方車両の車両サイズ、特に前方車両４の後部高さ、後続車両のフロントガラス底辺位置及び無線受信器の設置高さ等の関係から、前後車両４，４´の車間距離を推定し、無線受信器が前方車両４の後部高さによって後続車両４´から発生する料金収受データが受信不可となるかを判定する機能を有する。
【００２４】
警報出力手段２５は、後続車両４´が前方車両４の後部高さによって受信不可（隠れ発生）と判定されたとき、後続車両４´に対して警報発生部１５から警報メッセージを出力する機能を有する。警報出力により、実際に走行中の車両に知らせてもよいし、システムの管理者に知らせてもよい。
【００２５】
データベース１３には、車両前部参照パターン３１、距離演算用テーブル３２、車両サイズ管理テーブル３３、警報メッセージデータ３４及び隠れ発生判定用テーブル３５等が格納されている。
【００２６】
車両前部参照パターン３１は、車両検出手段２１で車両４と検出するために必要なパターンである（図２参照）。
【００２７】
距離演算用テーブル３２は、小型普通貨物車，中型・大型貨物車等の車両４，４´のフロントガラス底辺がほぼ車両前面部に等しいことに鑑み、車両撮影手段１１で撮影された車両前部画像データ中の車両フロントガラス底辺の画像位置に基づき、無線受信器（ＥＴＣガントリ３）の設置位置から前方車両４までの距離を求める際に使用するテーブルである（図３参照）。
【００２８】
車両サイズ管理テーブル３３は、車両のサイズを管理するテーブルである（図４参照）。一定期間ごとに削除，追加等の更新を行う。また、車両前部パターンに関する学習機能を備え、例えば撮影された車両の前部画像データ中の社名マーク、各社の特徴的前部デザイン、部品配置等をルール化し、例えば撮影された車両の前部画像データの社名マーク、前部特徴デザイン、部品配置に基づき、会社別に分けて当該車両の前部画像データを新規な車両前部パターンとして順次追加し、後にオペレータにより車種名、車両サイズを追加的に書き込むことにより、大規模なパターンマッチング用の車両サイズ管理テーブル３３を作成してもよい。
【００２９】
警報メッセージデータ３４は、例えば「車両の隠れ発生」、「十分な車間距離を確保して下さい」、「車両の接近をやめて下さい」等のメッセージデータである。
【００３０】
隠れ発生判定用テーブル３５は、隠れ発生に関する複数のデータの関係を規定するテーブルである（図９参照）。
【００３１】
データバッフアメモリ１４には処理途中の必要な画像やデータが保存される。
【００３２】
次に、以上のように構成された車両間隔検出システムの動作及び車両間隔検出方法の一実施形態について、図５を参照して説明する。
【００３３】
先ず、車両間隔検出システムが動作すると、車両間隔検出処理部１２が車両撮影手段１１に起動指令を送信する。ここで、車両撮影手段１１は、予め定めるフレームレートに従って料金所に入ってくる前方車両４の少なくともフロントガラス底辺を含むライト，ナンバープレート、フロントグリル等の車両前部を撮影し、その撮影された車両前部画像データを送信するか、或いは外部からの車両前部画像データの取り込みを待つ。
【００３４】
このとき、車両間隔検出処理部１２は車両検出手段２１を実行する。この車両検出手段２１は、データバッフアメモリ１４などに格納される不要なデータを消去する初期化処理を実行した後（Ｓ１）、車両撮影手段１１から送信されてくる車両前部画像データを取り込み、或いは車両撮影手段１１に一時的に格納されている車両前部画像データを直接取り込んで、例えばデータバッフアメモリ１４に格納した後（Ｓ２）、当該車両前部画像データのもとにパターンマッチング法または背景差分法を用いて、車両進入有りかを判定する（Ｓ３）。
【００３５】
パターンマッチング法は、撮影された車両前部画像データの中に図２（ａ）〜（ｃ）の少なくとも１つの車両前部参照パターン３１と一致するか、類似度が所定のしきいを超えるとき、車両進入有りと検出する。例えば図２（ａ）では車両前部画像データの中にラジエータ４ａ及びライト４ｂが存在するとき、或いは図２（ｂ）のように車両前部画像データの中にライト４ｂ及びナンバープレート４ｃが存在するとき、車両進入有りと検出する。
【００３６】
背景差分法では、前々回・前回フレーム画像データの中に固定的な背景画像だけが映っているが、今回画像にて車両相当の前部画像が映ったとき、車両進入有りと検出する。なお、ステップＳ１〜Ｓ３の処理は、車両間隔検出方法における車両検出ステップに相当する。
【００３７】
引き続き、車両間隔検出処理部１２は、車両前部画像データの映っているフロントガラス底辺の画像位置と図３に示す距離演算用テーブル３２のデータから、無線受信器（ＥＴＣガントリ３）設置位置から前方車両４先頭までの距離を求める距離演算手段２２を実行する。
【００３８】
距離演算手段２２の動作を説明する前に、図３に示す距離演算用テーブル３２と図６の関係について説明する。
【００３９】
小型普通貨物車，中型・大型貨物車等の車両４のフロントガラス４ｄ底辺が地面からほぼ同じ高さであり、かつ、車両４のほぼ先頭部位にあることに鑑み、車両４のフロントガラス底辺が無線受信器の狭域通信による受信中央ラインに達したとき、無線受信器（ＥＴＣガントリ３）設置位置からフロントガラス底辺位置（車両先頭）までの距離をＤ０としたとき、当該フロントガラス底辺画像が車両撮影手段１１で撮影される車両前部画像データの上下中央部に存在するような傾斜角度で該車両撮影手段１１を設置する。このとき、車両４のフロントガラス４ｄ底辺から無線受信器までの高さがＨ０であるとすれば、これら距離Ｄ０，高さＨ０から受信角度θ０が求まる。
【００４０】
以上のような条件のもとに、前方車両４が図示矢印（イ）方向に走行しているとき、車両撮影手段１１がフレームレートに従って前方車両４の前部を複数回にわたって撮影したとき、フロントガラス底辺の画像位置が車両前部画像データの上側から下側に変化していくものとする。
【００４１】
そこで、距離演算手段２２としては、車両撮影手段１１で撮影される車両前部画像データの中の予め定めるフロントガラス底辺画像位置または車両撮影手段１１で撮影される車両前部画像データの上下中央部から最も近い画素位置にフロントガラス底辺画像が映っているとき、前方車両４が受信エリア内に入ったと判断し（Ｓ４）、無線受信器（ＥＴＣガントリ３）設置位置からフロントガラス底辺位置（車両先頭）までの距離Ｄ０´を求める（Ｓ５）。
【００４２】
すなわち、距離演算手段２２は、車両撮影手段１１で撮影される車両前部画像データの上下中央部とフロントガラス底辺画像の映っている画像位置とのずれ画素数に予め定める画素換算距離ΔＤ（図３参照）を掛け、画像中央部からガラス底辺画像の上下位置に応じてプラス、またはマイナスし、下記式（１）により距離Ｄ０´を計算できる。
【００４３】
Ｄ０´＝Ｄ０±（ずれ画素数×ΔＤ）                              ……（１）
なお、小型普通貨物車，中型・大型貨物車等の車両４のフロントガラス４ｄ底辺位置が車両４の完全な先頭部位で無いことから、式（１）に予め定め距離補正値をプラスしてもよい。
【００４４】
そして、以上のように距離Ｄ０´が求まり、かつ、車両４のフロントガラス４ｄ底辺から無線受信器までの高さＨ０が分れば、これら距離Ｄ０´，高さＨ０から受信角度θを容易に求めることができる。
【００４５】
さらに、２つのフレームの車両前部画像データの中のガラス底辺画像の移動変化と、移動した画素数とに基づき、画素換算距離ΔＤとフレームレートを用いて、車両４の走行速度Ｖを求めた後、該当車両の距離Ｄ０´、走行速度Ｖをデータバッファメモリ１４に記憶する。
【００４６】
なお、画素換算距離ΔＤは、必ずしも１つではなく、画像中央部から離れるに従って画素による換算距離が異なってくるので、正確に距離を求める場合には予め複数画素ごとに異なる画素換算距離を設定してもよい。
【００４７】
なお、ステップＳ４〜Ｓ５の処理は、車両間隔検出方法における車両距離・速度演算ステップに相当する。
【００４８】
引き続き、車両間隔検出処理部１２は車両サイズ取得手段２３を実行する。車両サイズ取得手段２３は、既に撮影された社名マークを含む車両前部画像データ（ライト、ナンバープレート、フロントグリル形状（ラジエータ形状等））に基づき、既にデータベース１３に格納される図４に示す車両サイズ管理テーブル３３を参照し、車両前部画像データと車両サイズ管理テーブル３３の車両前部パターンとの一致（Ｓ６）またはパターンマッチングにより類似度が予め定めるしきい値を超えたとき（Ｓ７）、その車両前部パターンに対応する車種名を特定し、当該車種名に対応する車両サイズ（車両長さ，後部高さなど）を取得するＳ８）。ステップＳ６，Ｓ７の何れにも該当しない場合、対象車両外（例えば小型車、普通乗用車その他の車両）と判断し、以後の処理を実行しない。
【００４９】
その結果、車種名に対応する車両サイズ（車両長さ，後部高さなど）を取得することにより、下式によって無線受信器（ＥＴＣガントリ３）設置位置から前方車両４後部までの水平距離Ｄを求めることができる。
【００５０】
Ｄ＝Ｄ０＋（ずれ画素数×ΔＤ）＋車両長さ                        ……（２）
そして、車種名に対応付けて、ここで得られた水平距離Ｄ、後部高さ、前述した車両速度、車両後部高さから無線受信器までの高さ等の必要データをデータバッフアメモリ１４に格納する（Ｓ９）。なお、小型普通貨物車，中型・大型貨物車等の車両４のフロントガラス４ｄ底辺位置が車両４の完全な先頭部位で無いこともあるので、予め車種名によってフロントガラス４ｄ底辺位置から先頭部位まで距離補正値を対応差付けておけば、式（２）車両長さから距離補正値をマイナスすることで、正確な車両長さとすることができる。
【００５１】
これらステップＳ６〜Ｓ９の処理は、車両間隔検出方法における車両サイズ取得ステップに相当する。
【００５２】
さらに、車両間隔検出処理部１２は隠れ発生有無判定手段２４を実行する。
【００５３】
前述したように、荷台の高い例えば小型・中型・大型貨物車４の後に後続車両４´が接近したとき、無線受信器が先行する小型・中型・大型貨物車４の後部高さの影響を受け、後続車両４´のＥＴＣ車載器との間の電波が完全に遮られ、料金収受用データが受信できなくなる。
【００５４】
そこで、隠れ発生有無判定手段２４は、後続車両４´のフロントガラス４ｄ底辺から前方車両４の後部までの距離（車間距離）ｄをＳ１〜Ｓ３と同様に検出する（Ｓ１０）。
【００５５】
隠れ発生有無判定手段２４は、前述したように前方車両４の速度Ｖ０を求め、かつ、前方車両４の長さＤを取得しているので、データバッフアメモリ１４から速度Ｖ０，前方車両４の後部までの距離Ｄを読み出し、さらに、前方車両４の検出された時刻をＴ０、次以降のフレームの車両撮影画像から後続車両４´の検出された時刻をＴ１とすると、前後車両４−４´の推定車間距離ｄは、下式（３）から求めることができる。
【００５６】
ｄ＝Ｖ０・（Ｔ１−Ｔ０）−Ｄ＜ε                            ……（３）  
但し、しきい値εは後述する図７の位置関係によって定められるが、実験・経験等から決定してもよい。
【００５７】
さらに、車両間隔検出処理部１２としては、上記式（３）で求められた推定車間距離ｄが後続車両４´のＥＴＣ車載器が前方車両４の最後部高さの影響を受け、自動料金収受システム１側無線受信器との通信が阻害される可能性について検討する。
【００５８】
一般に、ＥＴＣガントリ３に設置する車両撮影手段１１の俯角を浅くすれば、フロントガラス４ｄが映った車両前部画像データのフレーム数は増加するが、反面、前後車両４，４´間の距離が接近したとき、車両撮影手段１１において後続車両４´のフロントガラス４ｄ´が一部隠れて見えなくなるなどの現象が生じる。
【００５９】
そこで、ＥＴＣガントリ３に無線受信器と同様に車両撮影手段１１を設置したと仮定し、車両撮影手段１１の視野角を無線受信器の受信範囲相当に設定し、後続車両４´のフロントガラス４ｄ´が隠れる条件について、図７を参照して説明する。
【００６０】
図７に示すように、車両撮影手段１１は、当該車両撮影手段１１の俯角をθ、視野角をθ´とすれば、フロントガラス４ｄ´がθ±（θ´／２）の範囲内にあれば、被写体であるフロントガラス４ｄ´を撮影できる。
【００６１】
そこで、後続車両４´のフロントガラス４ｄ´（Ｓ）と前方車両４後部との距離ｄを変化させたとき、以下式（４）に示す条件下で隠れが発生する。図８は後続車両４´のフロントガラス４ｄ´（Ｓ）が前方車両４後部高さによって隠れている状態を示している。
【００６２】
Θ＝ｔａｎ-１｛（Ｈ−Ｈｓ）／ｄ｝＞θ＋（θ´／２）        ……（４）  
上式において、θ：車両撮影手段１１の俯角、θ´：車両撮影手段１１の視野角、Ｓ：フロントガラス４ｄ´、ｄ：フロントガラス４ｄ´（Ｓ）と前方車両４後部との距離、Ｈ：前方車両４の後部高さ、Ｈｓ：地面からフロントガラス４ｄ´（Ｓ）までの高さ、Θ：ｄと（Ｈ−Ｈｓ）とからなる角度である。
【００６３】
そのため、フロントガラス４ｄ´（Ｓ）の隠れが発生する境界条件は、  
ｔａｎ-１｛（Ｈ−Ｈｓ）／ｄ｝＝θ＋（θ´／２）        ……（５）  
となる。
【００６４】
そこで、隠れ発生有無判定手段２４は、式（４）に基づき、ｔａｎ-１｛（Ｈ−Ｈｓ）／ｄ｝＞θ＋（θ´／２）であるか否か、つまり後続車両４´が前方車両２の後部によって隠れるか否かを判定する（Ｓ１１）。
【００６５】
ちなみに、具体例を挙げて隠れ発生有無について説明する。今、θ＝４５°、θ´＝２０°となるように画角を設定したとすると、一般車ではＨｓ＝１０００ｍｍ、バスの高さＨ＝３０００ｍｍとした場合、ｄとΘは図９に示す関係となる。
【００６６】
従って、予めデータベース１３に図９に示すような複数の隠れ発生判定用テーブル３５を容易し、θ＝４５°、θ´＝２０°及び車両サイズから隠れ発生有無を判定してもよい。
【００６７】
なお、ステップＳ１０〜Ｓ１１の処理は、車両間隔検出方法における隠れ発生有無判定ステップに相当する。
【００６８】
さらに、ステップＳ１１にて、後続車両４´における隠れ発生と判定されたとき、警報出力手段２５を実行する。ここでは、後続車両４´における隠れ発生と判定されたとき、データバッファメモリ１４に格納されている車両前部画像データ、車種名に対応付けて、距離、後部高さ、前述した車両速度、車両後部高さ、推定車間距離ｄや隠れ発生有りのデータを例えばデータベース１３に保存蓄積するか、さらに自動料金収受システム１に対応するデータベース（図示せず）に保存する（Ｓ１２）。
【００６９】
引き続き、車両間隔検出処理部１２は、隠れ発生有りの判定に基づき、データベース１３から音声警報メッセージデータ３４を読み出し、後続車両４´に向けて警報発生部１５から音声警報メッセージデータ３４を発生する（Ｓ１３）。ステップＳ１２，Ｓ１３の処理は、車両間隔検出方法における警報出力ステップに相当する。
【００７０】
しかる後、継続処理（Ｓ１４）であれば、ステップＳ１に戻って前方車両４に関係する取得データを消去し、後続車両４´で取得された必要なデータなどを前方車両４として置き換え更新し、一連の処理を繰り返し実行する。
【００７１】
従って、以上のような実施の形態によれば、前後車両が接近して料金所を通過する際、特に前方車両となる小型普通貨物自動車や中型・大型貨物、大型バス等の後部高さによって、後続車両のＥＴＣ車載器から発する電波が遮られ、料金収受に関するデータを受信できない状態となるが、このようなときに前後車両の車間距離を推定し、この車間距離推定値のもとに、前方車両の後部高さ、フロントガラス底辺高さ位置及び無線受信器の受信エリア等を考慮し、データ受信不可（隠れ発生）を判定するので、後方車両４´に対して前方車両への接近状態に対する警報メッセージを発生し、注意を喚起することができる。
【００７２】
また、データ受信不可（隠れ発生）を判定したとき、例えば車両ナンバー等を含んで前部画像や必要なデータを保存蓄積することにより、後に必要な料金請求対策を講じることができる。
【００７３】
なお、車両間隔検出処理部１２としてコンピュータを用いた場合、図５に示す動作の流れをプログラムメモリ１６に車両間隔検出プログラムとして格納し、当該コンピュータに読み込ませるようにすれば、車両検出手段２１〜警報出力手段２５と同様の機能を実現させることができ、車両間隔検出システムで得られる同様の効果を奏することができる。
【００７４】
（その他の実施形態）  
（１）  上記実施の形態では、車両撮影手段１１で撮影された車両前部画像データからパターンマッチングまたは背景差分法に基づいて車両の有無を検出したが、車両前部画像データに頼らず、レーザセンサ、ラインセンサ及び距離センサのいずれかを料金所入口近傍に設置し、車両の通過から車両を検出するようにしてもよい。
【００７５】
レーザセンサは、例えばレーザ光を照射し、進入してくる車両側から反射してくるレーザ光を検出し、車両側面までの距離を算出することで、料金所への車両進入有りを検出できる。ラインセンサは、料金所の一方路肩に配置された投光手段と対峙するように配置された受光手段であって、車両の通過による遮光により車両の通過を検出できる。
【００７６】
（２）  上記実施の形態では、車両撮影手段１１で撮影された車両前部画像データのもとに、車両サイズ管理テーブル３３を参照し、車両サイズ（車両長さ，後部高さ）を取得しているが、例えばレーダ装置から電波を発射し、走行する前方車両から反射してくる反射波から車両サイズ（車両長さ，後部高さ）を取得することもできる。
【００７７】
（３）  また、予め車両のナンバープレートのナンバー「１：普通貨物車」、「２：大型乗用バス」、「４：軽・小型・中型・大型貨物車」、「８：特殊用途自動車」と車両サイズ（車両長さ、車両後部高さ）との関係をテーブル化し、車両撮影手段１１で撮影された車両前部画像データの中の車両ナンバーから車両長さ、車両後部高さを取り出してもよい。
【００７８】
（４）  さらに、車両速度は、フレームレートと撮影された車両前部画像データの中の例えばフロントガラス底辺の画像変化の画素数（画素換算距離）とから速度を求めたが、例えば速度取締り用のレーダーセンサを設置し、レーダの反射波から車両速度を測定するとか、あるいは前後車両の前方側設置または後方側設置のレーダ装置を用いて、前後車両の車間距離を取得することも可能である。
【００７９】
（５）  さらに、無線受信器を備えた自動料金収受システム１の設置位置よりも手前の料金所の一方路肩側に車両撮影手段１１を設置し、車両撮影手段１１の前を通過する前後車両４，４´の車間距離を複数のフレームの動画像から測定し、無線受信器が後続車両４´から送信される料金収受データの受信不可を判定してもよい。
【００８０】
（６）  さらに、他の実施の形態としては、種々の測定センサと可能な限り組み合わせて実施することが可能であり、その場合には組み合わせによる効果が得られる。さらに、上記各実施の形態には種々の上位，下位段階の発明が含まれており、開示された複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得るものである。例えば問題点を解決するための手段に記載される全構成要件から幾つかの構成要件が省略されうることで発明が抽出された場合には、その抽出された発明を実施する場合には省略部分が周知慣用技術で適宜補われるものである。
【符号の説明】
【００８１】
１…無線受信器を備えた自動料金収受システム、２…有料道路、３…ＥＴＣガントリ、４…前方車両、４´…後続車両、１０…車両間隔検出システム、１１…車両撮影手段、１２…車両間隔検出処理部、１３…データベース、１４…データバッフアメモリ、１５…警報発生部、１６…プログラムメモリ、２１…車両検出手段、２２…距離演算手段、２３…車両サイズ取得手段、２４…隠れ発生有無判定手段、２５…警報出力手段、３１…簡略的な車両前部参照パターン、３２…距離演算用テーブル、３３…車両サイズ管理テーブル、３４…警報メッセージデータ、３５…隠れ発生判定用テーブル。
【図１】
0005558238.tif 000002
【図２】
0005558238.tif 000003
【図３】
0005558238.tif 000004
【図４】
0005558238.tif 000005
【図５】
0005558238.tif 000006
【図６】
0005558238.tif 000007
【図７】
0005558238.tif 000008
【図８】
0005558238.tif 000009
【図９】
0005558238.tif 000010