(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の車両の三次元画像を取得する三次元画像撮像装置と、
前記三次元画像データの閾値処理を行って不要データを除去し有効データのみを残す三次元データ閾値処理装置と、
前記三次元画像データ中の有効データ数に基づいて車両を検知する車両検知装置と、
前記車両検知装置によって検知された車両の並走の有無を検知するための進行方向のウィンドウを設定する並走ウィンドウ設定装置と、
前記三次元画像データから前記ウィンドウ分の奥行データを保存する奥行データ保存装置と、
前記奥行データに対して、ヒストグラムを作成するための奥行距離ヒストグラム間隔を設定する奥行距離ヒストグラム間隔設定装置と、
前記奥行データの前記奥行距離ヒストグラム間隔のヒストグラムを作成する奥行距離ヒストグラム作成装置と、
車両の並走を検知するための前記ヒストグラムに対する並走用閾値を設定する並走用閾値設定装置と、
前記並走用閾値を用いて前記ヒストグラムの閾値処理を行う奥行距離ヒストグラム閾値処理装置と、
前記閾値処理を行ったヒストグラムより並走の有無を検知するラベリング処理装置と
を備えたことを特徴とする車両検知システム。
【請求項２】
前記車両検知装置によって検知された車両の車高を算出するための進行方向のウィンドウを設定する車高ウィンドウ設定装置と、
前記三次元画像データから前記ウィンドウ分の車高データを保存する高度データ保存装置と、
前記高度データに対して、高度ヒストグラムを作成するための高度ヒストグラム間隔を設定する高度ヒストグラム間隔設定装置と、
前記高度データの前記高度ヒストグラム間隔の高度ヒストグラムを作成する高度ヒストグラム作成装置と、
車高を検知するための前記高度ヒストグラムに対する車高用閾値を設定する車高用閾値設定装置と、
前記車高用閾値を用いて前記高度ヒストグラムの閾値処理を行う高度ヒストグラム閾値処理装置と、
前記閾値処理を行った高度ヒストグラムより車高の候補値を抽出し、保存する車高候補保存装置と、
保存された１点以上の車高の候補値に対し移動平均処理を行う移動平均処理装置と、
移動平均処理を行った車高の候補値より車高を算出する車高算出装置と
をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の車両検知システム。
【請求項３】
前記三次元画像撮像装置は２台以上設けられているものであって、
２台以上の前記三次元画像撮像装置によって撮像されて、前記三次元データ閾値処理装置によって閾値処理された、三次元画像データを統合する三次元データ統合処理装置
をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の車両検知システム。
【請求項４】
対象物の車両の三次元画像を取得する２台以上の三次元画像撮像装置と、
各前記三次元画像データの閾値処理を行って不要データを除去し有効データのみを残す２台以上の三次元データ閾値処理装置と、
各前記三次元画像データ中の有効データ数に基づいて車両を検知する２台以上の車両検知装置と、
各前記車両検知装置によって検知された車両の車高を算出するための進行方向のウィンドウを設定する車高ウィンドウ設定装置と、
前記三次元画像データから前記ウィンドウ分の車高データを保存する高度データ保存装置と、
前記高度データに対して、高度ヒストグラムを作成するための高度ヒストグラム間隔を設定する高度ヒストグラム間隔設定装置と、
前記高度データの前記高度ヒストグラム間隔の高度ヒストグラムを作成する高度ヒストグラム作成装置と、
車高を検知するための前記高度ヒストグラムに対する車高用閾値を設定する車高用閾値設定装置と、
前記車高用閾値を用いて前記高度ヒストグラムの閾値処理を行う高度ヒストグラム閾値処理装置と、
前記閾値処理を行った高度ヒストグラムより車高の候補値を抽出し、保存する車高候補保存装置と、
保存された１点以上の車高の候補値に対し移動平均処理を行う移動平均処理装置と、
移動平均処理を行った車高の候補値より車高を算出する車高算出装置と、
２台以上の前記車両検知装置によって検知された車両の車両検知時からの三次元画像データを保存する三次元データ保存装置と、
保存された前記三次元画像データを統合する統合処理装置と、
統合された三次元画像データに対する、車両の並走を検知するための進行方向のウィンドウを設定する並走ウィンドウ設定装置と、
前記三次元画像データから前記ウィンドウ分の奥行データを保存する奥行データ保存装置と、
前記奥行データに対して、ヒストグラムを作成するための奥行距離ヒストグラム間隔を設定する奥行距離ヒストグラム間隔設定装置と、
前記奥行データの前記奥行距離ヒストグラム間隔のヒストグラムを作成する奥行距離ヒストグラム作成装置と、
車両の並走を検知するための前記ヒストグラムに対する並走用閾値を設定する並走用閾値設定装置と、
前記並走用閾値を用いて前記ヒストグラムの閾値処理を行う奥行距離ヒストグラム閾値処理装置と、
前記閾値処理を行ったヒストグラムより並走を検知するラベリング処理装置と
を備えたことを特徴とする車両検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両検知システムに関し、特に、三次元画像撮像装置を用いて車両の撮像を行い、取得した三次元データから車両の検知と車両情報の取得を行う車両検知システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
２以上の車両が並走している場合には、一方の車両に遮られて車両間のスペースが陰となって、もう一方の車両が検知されない場合がある。そこで、従来技術の並走検知方式は、車両検知区域の走行車線（車両通路）の上部に、車両が視野内に入るよう、距離値が取得可能なセンサを設置し、上方から車両を走査して、車両までの距離値を求め、取得された距離値の連続性より、並走する車両を検知していた（例えば、特許文献１参照）。当該並走検知方式においては、単一センサのみでは、オクルージョンによる誤検出が考えられるため、複数台のセンサを用いて補完し、距離値の連続性を調べることによってその精度を向上させている。
【０００３】
また、別の従来技術の車高測定方式は、設置されたオーバーヘッドセンサを用い、取得された三次元値を車高として抽出している(例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２０７７０号公報
【特許文献２】特開平１０−１０５８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、２に記載する従来技術では、常時距離値が取得できることを前提としている。しかしながら、環境的外乱がある場合では、安定した距離値の取得が困難であるため、これら従来技術では測定または検知の精度が低くなる。また、連続性を見る特許文献１では、特に、その精度を劣化させる原因となり得る。
【０００６】
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、たとえ取得したデータに誤検知データが存在した場合においても、当該誤検知を抑制するとともに、ヒストグラムによる統計量を用いることにより、高精度な検知もしくは測定を行うことが可能な車両検知システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、対象物の車両の三次元画像を取得する三次元画像撮像装置と、前記三次元画像データの閾値処理を行って不要データを除去し有効データのみを残す三次元データ閾値処理装置と、前記三次元画像データ中の有効データ数に基づいて車両を検知する車両検知装置と、前記車両検知装置によって検知された車両の並走の有無を検知するための進行方向のウィンドウを設定する並走ウィンドウ設定装置と、前記三次元画像データから前記ウィンドウ分の奥行データを保存する奥行データ保存装置と、前記奥行データに対して、ヒストグラムを作成するための奥行距離ヒストグラム間隔を設定する奥行距離ヒストグラム間隔設定装置と、前記奥行データの前記奥行距離ヒストグラム間隔のヒストグラムを作成する奥行距離ヒストグラム作成装置と、車両の並走を検知するための前記ヒストグラムに対する並走用閾値を設定する並走用閾値設定装置と、前記並走用閾値を用いて前記ヒストグラムの閾値処理を行う奥行距離ヒストグラム閾値処理装置と、前記閾値処理を行ったヒストグラムより並走の有無を検知するラベリング処理装置とを備えた車両検知システムである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、対象物の車両の三次元画像を取得する三次元画像撮像装置と、前記三次元画像データの閾値処理を行って不要データを除去し有効データのみを残す三次元データ閾値処理装置と、前記三次元画像データ中の有効データ数に基づいて車両を検知する車両検知装置と、前記車両検知装置によって検知された車両の並走の有無を検知するための進行方向のウィンドウを設定する並走ウィンドウ設定装置と、前記三次元画像データから前記ウィンドウ分の奥行データを保存する奥行データ保存装置と、前記奥行データに対して、ヒストグラムを作成するための奥行距離ヒストグラム間隔を設定する奥行距離ヒストグラム間隔設定装置と、前記奥行データの前記奥行距離ヒストグラム間隔のヒストグラムを作成する奥行距離ヒストグラム作成装置と、車両の並走を検知するための前記ヒストグラムに対する並走用閾値を設定する並走用閾値設定装置と、前記並走用閾値を用いて前記ヒストグラムの閾値処理を行う奥行距離ヒストグラム閾値処理装置と、前記閾値処理を行ったヒストグラムより並走の有無を検知するラベリング処理装置とを備えた車両検知システムであるので、たとえ取得したデータに誤検知データが存在した場合においても、当該誤検知を抑制するとともに、ヒストグラムによる統計量を用いることにより、高精度な検知もしくは測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る車両検知システムの構成の概念を示す概念図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る車両検知システムの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る車両検知システムに設けられた車両検知装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る車両検知システムに設けられた並走検知装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る車両検知システムに設けられた車高測定装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る車両検知システムに設けられた並走検知装置が保存する奥行値−高度値特性を示す模擬図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る車両検知システムに設けられた車高測定装置が車両の高度を測定する概念を示した概念説明図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る車両検知システムの構成の概念を示す概念図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る車両検知システムの構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る車両検知システムの構成の概念を示す概念図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る車両検知システムの構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る車両検知システムに設けられた三次元データ統合処理装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の車両検知システムの好適な実施の形態につき、図面を用いて説明する。
【００１１】
実施の形態１．
まず、本発明の実施の形態１に係る車両検知システムの構成について説明する。本実施の形態に係る、センサの設置状態を図１に示す。このとき、図１に示すように、地上に対し直上方向を高度方向（Ｚ）とする。高度方向（Ｚ）において、地表面のＹ座標を０とする。また、当該高度方向に対して垂直な方向を奥行方向（Ｘ）とする。奥行方向（Ｘ）は、センサから見た奥行を示す指標であり、走行車線に対して垂直な道幅方向である。奥行方向（Ｘ）における、センサの設置位置の真下の地表面の位置（または支柱の設置位置）のＸ座標を０とし、そこから車両までの地表面上での距離がそれぞれの車両の奥行距離となる。また、高度−奥行方向の平面に対し、垂直な方向を進行方向（Ｙ）と定義する。
【００１２】
図１の例は、いま、走行車線（車両通路）の進行方向に向かって２台の二輪車（以下、車両とする。）が並走している状態を示している。そのとき、センサは、走行車線脇に設けられた支柱の高度Ｈの位置に設置されている。以下、Ｈをセンサ高度とする。図１において、θは、センサオフナディア角、Φはビーム走査角度、Ｄは視線方向距離値である。また、図１のハッチングが施されている箇所が、センサのビーム照射領域である。センサオフナディア角θは、センサのカメラの位置とその真下の位置とを結んだ線を基準線とし、当該基準線とセンサの初期の視線方向（基準ビーム放射方向）とがなす角度である。なお、センサの初期の視線方向とは、センサが首振りせずに、基準となる標準位置で、まっすぐ前を向いている状態の、センサの視線方向のことである。また、ビーム走査角度Φは、センサの初期の視線方向と現在のセンサの視線方向とがなす角度である。ビーム走査角度Φは、センサの初期の視線方向を基準として反時計回りに走査した場合が正の値となり、時計回りに走査した場合が負の値となる。視線方向距離値Ｄは、センサの視線方向におけるセンサから目標物（車両）までの距離である。
【００１３】
ビーム照射領域から得られる、ある車両の視線方向距離値をｄとし、ビーム走査角度をΦ、センサオフナディア角をθとすると、当該車両の高度値Ｚおよび奥行距離値Ｘは、次式（１）で得られる。
【００１４】
Ｚ＝Ｈ−ｄ cos（θ＋Φ）
Ｘ＝ｄ sin（θ＋Φ）                ・・・（１）
【００１５】
図２は、本発明の実施の形態１に係わる車両検知システムの構成を示すブロック図である。図２に示すように、車両検知システムは、三次元画像撮像装置１と三次元画像処理装置２とから構成されている。
【００１６】
三次元画像撮像装置１は、センサを備えた、受信スキャンレス型のレーザ画像計測装置であり（例えば、特願２００９−１２５５３７号参照）、センサビームを奥行方向の１次元に走査し、その走査範囲における多点の測距と走査角から、対象物の二次元断面を取得する。また、対象物が通過することにより、その三次元画像を取得する。三次元画像撮像装置１からの出力１００１は、撮像対象の対象物の三次元値および強度値に相当する電気信号を表す。なお、この実施の形態では、任意の領域を観測するとともに、観測領域内の各観測地点の距離値と、その奥行方向角度及び高度方向角度、並びに、反射強度値を得ることができるレーザ画像計測装置を対象に説明するが、この発明は、同様のデータが得られるものであれば、レーザ画像計測装置に限るものではない。
【００１７】
三次元画像処理装置２は、図２に示すように、三次元データ閾値処理装置１１、車両検知装置１２、並走検知装置１３、および、車高測定装置１４で構成され、その出力は並走検知フラグおよび車高値に相当する電気信号を出力する。
【００１８】
三次元データ閾値処理装置１１は、強度、距離、高度もしくは奥行距離を用いた誤検出防止のための不要データの除去のための装置で、その出力１０１１は、三次元画像撮像装置１からの出力１００１を閾値処理して当該出力１００１から不要データを除去した三次元データである。なお、当該閾値処理とは、三次元画像撮像装置１からの出力１００１の三次元データと予め設定された所定の閾値とを比較し、三次元データのうちで、当該所定の閾値よりも大きいデータを有効データとして残し、所定の閾値に満たないデータは不要データとして除去する処理のことである。
【００１９】
車両検知装置１２は、図３に示すように、有効画素数算出装置１２０１と有効画素数比較装置１２０２とから構成されている。有効画素数算出装置１２０１は、撮像された三次元データの中に車両が存在するかを調べるために、三次元データ閾値処理装置１１からの出力１０１１の三次元データ内の有効データ数を計測し、当該有効データ数に相当する電気信号１２１を出力する。有効画素数比較装置１２０２は、有効画素数算出装置１２０１から出力された有効データ数に相当する電気信号１２１と予め設定された所定の個数閾値とを比較し、有効データ数の個数が個数閾値以上であるかを判定する。有効画素数比較装置１２０２は、有効データ数が個数閾値以上存在した場合は、三次元データ内に車両が存在していると判定し、車両検知フラグをＯＮにして出力１０１２を出力し、一方、個数閾値未満の場合は、車両が存在していなかったと判定して、車両検知フラグをＯＦＦにして出力１０１２を出力する。なお、個数閾値は、任意の個数に設定可能である。
【００２０】
並走検知装置１３は、図４に示すように、奥行データ保存装置１３０１と、奥行距離ヒストグラム作成装置１３０２と、奥行距離ヒストグラム閾値処理装置１３０３と、ラベリング処理装置１３０４とから構成されている。また、並走検知装置１３の外部には、並走ウィンドウ設定装置１３０５，奥行距離ヒストグラム間隔設定装置１３０６，並走用閾値設定装置１３０７が設けられている。並走ウィンドウ設定装置１３０５は、車両検知装置１２によって車両が検知されたときに、当該車両の並走を検知するための進行方向のウィンドウを設定する。奥行データ保存装置１３０１は、三次元データの中の、並走ウィンドウ設定装置１３０５によって設定された進行方向のウィンドウ分の奥行データを保存する。奥行距離ヒストグラム間隔設定装置１３０６は、奥行データに対して、ヒストグラムを作成する際の奥行距離ヒストグラム間隔を設定する。奥行距離ヒストグラム作成装置１３０２は、奥行データ保存装置１３０１に保存された奥行データに相当する電気信号出力１３２と奥行距離ヒストグラム間隔設定装置１３０６で設定された奥行距離ヒストグラム間隔に相当する電気信号出力１３５とを用いて、奥行距離ヒストグラムを作成する。並走用閾値設定装置１３０７は、車両の並走を検知するための、ヒストグラムに対する並走用閾値を設定する。奥行距離ヒストグラム閾値処理装置１３０３は、奥行距離ヒストグラム作成装置１３０２で作成されたヒストグラムに相当する電気信号出力１３３と並走用閾値設定装置１３０７で設定された並走用閾値に相当する電気信号出力１３６とを用いて閾値処理を行う。すなわち、閾値以上のヒストグラムだけを残し、閾値未満のヒストグラムは除去する。ラベリング処理装置１３０４は、奥行距離ヒストグラム閾値処理装置１３０３で閾値処理されたヒストグラムに相当する電気信号出力１３４を用いて、並走の有無の別を示すラベリングを行い、並走検知フラグに相当する電気信号出力１０１３を出力する。並走検知フラグは並走が検知された場合には１、検知されなかった場合は０に設定される。なお、図４に示した、並走ウィンドウ設定装置１３０５，奥行距離ヒストグラム間隔設定装置１３０６，並走用閾値設定装置１３０７は、それぞれ、並走検知装置１３の外部に設けられた装置であると説明したが、その場合に限らず、並走検知装置１３の内部に設けるようにしてもよい。
【００２１】
車高測定装置１４は、図５に示すように、高度データ保存装置１４０１と、高度ヒストグラム作成装置１４０２と、高度ヒストグラム閾値処理装置１４０３と、車高候補保存装置１４０４と、移動平均処理装置１４０５と、車高算出装置１４０６とから構成されている。また、車高測定装置１４の外部には、車高ウィンドウ設定装置１４０７，高度ヒストグラム間隔設定装置１４０８，車高用閾値設定装置１４０９が設けられている。車高ウィンドウ設定装置１４０７は、車両検知装置１２によって車両が検知されたときに、車両の車高を算出するための進行方向のウィンドウを、図７に示すように、設定する。高度データ保存装置１４０１は、車高ウィンドウ設定装置１４０７において設定されたウィンドウ分の高度データ１４６を保存する。高度ヒストグラム間隔設定装置１４０８は、高度データに対して、高度ヒストグラムを作成するための高度ヒストグラム間隔を設定する。高度ヒストグラム作成装置１４０２は、高度データ保存装置１４０１に保存された高度データに相当する電気信号出力１４１と高度ヒストグラム間隔設定装置１４０８において設定された高度ヒストグラム間隔に相当する電気信号１４７とを用いて、高度ヒストグラムを作成する（図７参照）。車高用閾値設定装置１４０９は、車高を検知するための、高度ヒストグラムに対する車高用閾値を設定する。高度ヒストグラム閾値処理装置１４０３は、高度ヒストグラム作成装置１４０２で作成された高度ヒストグラムに相当する電気信号出力１４２と車高用閾値設定装置１４０９において決定された車高用閾値に相当する電気信号１４８とを用いて閾値処理を行って、不要データを除去する（図７参照）。車高候補保存装置１４０４は、高度ヒストグラム閾値処理装置１４０３で閾値処理を行った高度ヒストグラムに相当する電気信号１４３を用いて車高候補を算出し、その値を保存する（図７参照）。移動平均処理装置１４０５は、その保存された車高候補保存値に相当する電気信号出力１４４を用いて、移動平均処理を行う。車高算出装置１４０６は、移動平均を行った結果に相当する電気信号出力１４５を用いて車高を算出し、車高値に相当する電気信号１０１４を出力する。なお、図５における、車高ウィンドウ設定装置１４０７，高度ヒストグラム間隔設定装置１４０８，車高用閾値設定装置１４０９は、車高測定装置１４の外部に設けられたものとして説明したが、その場合に限らず、車高測定装置１４内に設けるようにしてもよい。
【００２２】
次に、動作について説明する。本実施の形態では、三次元画像撮像装置１により、センサの照射領域において、目標物の高度、奥行距離、強度情報を取得する。なお、これに限定されるものではなく、強度情報が取得不可能な三次元画像撮像装置１でもよい。次に、三次元データ閾値処理装置１１が、高度値もしくは強度値の情報を用いて、不要データの除去を行う。例として、地面高度を０とした場合、地面とその他物体を分離可能な高度閾値Ｔｚを予め設定し、当該高度閾値Ｔｚ以下の高度データもしくは奥行距離データを不要データとして除去する。または、地面とその他物体を分離可能な強度閾値Ｔｉを設定し、当該強度閾値Ｔｉ以下の強度データを不要データとして除去する。強度閾値Ｔｉの設定に対しては、予め取得しておいた路面強度値を基準とし、その値に対してマージンをとったものとするなどの手法がある。その他、高度閾値Ｔｚおよび強度閾値Ｔｉとして、ユーザによって、任意に固定値を設定しておいてもよい。本処理により、不要データが除去されるため、誤検出を低減する効果がある。
【００２３】
次に、車両検知装置１２において、有効画素数算出装置１２０１が以下の処理を行う。すなわち、取得された画像の左右方向(時間変化方向)をライン方向とすると、三次元データ閾値処理装置１１において閾値処理をいった画像のライン画素毎に、除去されていない画素(以下、有効画素数とする)の個数を算出する。次に、有効画素数比較装置１２０２が、有効画素数とユーザによって設定した個数閾値との比較を行い、有効画素数が個数閾値以上存在する場合は、そのラインには車両が存在するとし、車両検知フラグをＯＮとし、そうでない場合は、車両がいないものとして判断し、車両検知フラグをＯＦＦとする。このように、データの有無ではなく、有効データの個数による閾値を設けることにより、検知の精度を上げる効果がある。効果例として、環境的外乱が発生した場合でも誤検知しないようにするためのものである。
【００２４】
次に、並走検知装置１３において、図１に示すような並走した車両が通過したことを検知する。まず、並走ウィンドウ設定装置１３０５において、ウィンドウ(保存するデータのライン数)を設定する。このウィンドウはユーザにより設定することも可能であるが、車両検知装置１２の車両検知されている時間をウィンドウのサイズとしてフィードバックしてもよい。これにより、ウィンドウサイズの設定が可能となる利点がある。
【００２５】
奥行データ保存装置１３０１では、三次元データの中の、上記ウィンドウ分の、上記車両検知フラグがＯＮ時の奥行データを保存する。ここで、保存された奥行値−高度値特性の模擬図を図６に示す。黒点はデータ点を表し、丸破線Ａ，Ｂは各車両のデータ群を表す。本検知手法は、このデータ群のデータ個数を算出し、並走を検知することである。上記を達成するために、奥行ヒストグラム作成装置１３０２では、奥行距離ヒストグラム間隔設定装置１３０６において設定される奥行距離ヒストグラム間隔値を用いて、奥行距離のヒストグラムを作成する。例として、奥行距離ヒストグラム間隔は想定される車両間隔の１／２を設定する。また、センサの奥行距離方向の分解能を基準として設定してもよい。
【００２６】
並走用距離ヒストグラム閾値処理装置１３０３では、並走用閾値設定装置１３０７において設定された並走用閾値を用いて、奥行距離ヒストグラムに対して閾値処理を行い、２値化する。すなわち、並走用閾値以上であれば１、並走用閾値未満であれば０とする。並走用閾値は、例として、ヒストグラムの総数の標準偏差にする、もしくは、ユーザにより決定される任意の信頼できるデータ量相当にしてもよい。本手法のように、ヒストグラムをとり、閾値処理を行うことによって、環境的外乱等に起因する車両以外のデータによる誤検知を抑止する効果がある。
【００２７】
ラベリング処理装置１３０４では、閾値処理され、２値化されたヒストグラムの１が２個以上連続する領域を抽出し、それをカウントして、その連続領域の個数を算出する。その個数が１の場合は、並走検知フラグを０とし、個数が２以上の場合は２台以上の並走状態であるとし、並走検知フラグを１として出力する。以上の処理を行うことで、測距精度が低い状態もしくは環境的外乱がある状態においても並走を検知することができる。
【００２８】
次に、車高測定装置１４が、図１のセンサ配置においてセンサの観測領域内に進入してくる車両高度を測定する。概略説明を図７に示す。まず、図７（ａ）に示すように、車高ウィンドウ設定装置１４０５が、車高を検知するための進行方向のウィンドウを設定する。次に、高度データ保存装置１４０１が、車両検知フラグがＯＮの場合、各走行車線の高度値を車高ウィンドウ設定装置１４０５で設定されるウィンドウ幅分保存する。次に、高度ヒストグラム作成装置１４０２が、上記保存された高度データと、高度ヒストグラム間隔設定装置１４０６において設定されるヒストグラム間隔とを用いて、図７（ｂ）に示すような、高度ヒストグラムを作成する。次に、高度ヒストグラム閾値処理装置１４０３が、作成された高度ヒストグラムに対し、車高用閾値決定装置１４０７において設定される閾値を用いて、閾値処理を行う。設定する閾値は、センサの高さ方向分解能によって決定してもよい。例えば、ウィンドウ幅１、センサの高さ方向分解能が１ｃｍ、ヒストグラム間隔を１０ｃｍとした場合、車両のような矩形が存在すれば、１０データ以上は各ヒストグラムに存在する。そのため、閾値を半分の５カウント（＝５ｃｍ）と設定するなどの方法がある。
【００２９】
次に、車高候補保存装置１４０４が、閾値処理されたヒストグラムの中でも最も高いヒストグラムの平均値もしくは最大値を、そのウィンドウ内の車高候補として、図７（ｃ）に示すように、車高候補保存値に保存する。図７では、ウィンドウ幅を大きくし最高候補値を算出しているが、設定するウィンドウ幅を１とし、ウィンドウの概念をなくしてもよい。ただし、ウィンドウ幅をもたせることにより、統計量が多くなるため、その精度は向上することが効果として挙げられる。次に、移動平均処理装置１４０５が、保存された車高候補保存値に対し、移動平均処理を行う。これは、取得された車高候補保存値の急峻な変動を抑圧するためのものである。ただし、ウィンドウ幅が大きい場合は、移動平均処理１４０５を行わずとも、十分な精度を上げることができるため、ウィンドウ幅により、本処理を入れるか否かを選択可能にしてもよい。次に、車高算出装置１４０６が、車両検知が終了した時点での車高候補保存値の最大高度を抽出し、車高を出力とする。これにより、車高を測定する。
【００３０】
上記手法を用いることにより、環境的外乱による誤った高度データが得られたとしても、統計量を用いることにより、図７の高度ヒストグラムに表すような不要データとして除去することが可能であり、最高高度を抽出するのみの車高測定よりも高精度な車高測定が可能となる。
【００３１】
以上のように、本実施の形態においては、対象物の車両の三次元画像を取得する三次元画像撮像装置１と、三次元データの誤検知軽減のための閾値処理を行う三次元データ閾値処理装置１１と、車両の検知を行う車両検知装置１２と、閾値処理後の三次元データを用いてヒストグラムを作成し、作成されたヒストグラムより、並走ないし車高を測定する並走検知装置１３および車高測定装置１４を備えるようにしたので、取得したデータに誤検知データが存在した場合においても、閾値処理で誤検知を軽減し、かつ、ヒストグラムによる統計量を用いることにより、高精度な検知もしくは測定を行うことができる。
【００３２】
実施の形態２．
まず、本発明の実施の形態２に係る車両検知システムの構成について説明する。本実施の形態に係る、センサの設置状態を図８に示す。図８においては、車両進行方向を走行車線方向（レーン方向）とすると、走行車線方向の同一位置、すなわち、同一走行車線の対向する両端にセンサ１，２を設置する。このとき、図８（ａ）に示すように、地上に対し直上方向を高度方向とし、当該高度方向に対して垂直な方向を奥行方向とする。なお、奥行方向は、センサ１のＸ座標を０とする道幅方向である。また、高度−奥行方向の平面に対し、垂直な方向を進行方向と定義する。
【００３３】
図８の例は、いま、走行車線の進行方向に向かって２台の二輪車（以下、車両とする。）が並走している状態を示している。センサ１は、走行車線の一方の車線脇に設けられた支柱１の高度Ｈの位置に設置されている。以下、Ｈをセンサ高度とする。また、センサ２は、走行車線の他方の車線脇に設けられた支柱２の高度（Ｈ＋ΔＨ）の位置に設置されている。従って、センサ１とセンサ２のセンサ高度差は、ΔＨである。また、センサ１とセンサ２との間の奥行方向の距離差（以下、奥行距離差とする）は、ΔＬである。センサ１およびセンサ２の進行方向における位置は、図８（ｂ）の上面図に示されるように同じであり、走行車線を挟んでちょうど向かい合う位置に対向して設けられている。
【００３４】
図９は、本発明の実施の形態２に係わる車両検知システムの構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る車両検知システムは、図９に示すように、三次元画像撮像装置１と、それと同じ機能を持つ第２の三次元画像撮像装置１’と、三次元画像処理装置３とから構成されている。
【００３５】
三次元画像撮像装置１と第２の三次元画像撮像装置１’は、図８に示すサンセ１，センサ２をそれぞれ有し、三次元データもしくは強度データを取得可能な機能を持ち、それぞれに相当する電気信号を出力信号１００１もしくは出力信号１００１’として出力するものである。基本的な動作は、図２に示した実施の形態１の三次元画像撮像装置１と同じである。
【００３６】
また、本実施の形態においては、三次元画像処理装置３が、三次元データ閾値処理装置１１、三次元データ統合処理装置１５、車両検知装置１２、並走検知装置１３、および、車高測定装置１４で構成され、その出力は並走検知フラグおよび車高値に相当する電気信号を出力する。図２に示した実施の形態１の三次元画像処理装置２との違いは、三次元データ統合装置１５が、三次元データ閾値処理装置１１と車両検知装置１２との間に、追加された点である。他の構成については、実施の形態１と同じであるため、ここではその説明を省略する。
【００３７】
三次元データ統合装置１５は、三次元データ閾値処理装置１１で閾値処理された三次元データに相当する電気信号出力１０１１が入力される。ここで、当該電気信号出力１０１１は、三次元画像撮像装置１からの三次元データと、第２の三次元画像撮像装置１’からの三次元データとを、それぞれ、閾値処理したものである。三次元データ統合装置１５は、こうして入力された２つの三次元データのそれぞれの情報を統合する機能を持ち、統合した三次元データに相当する信号を出力信号１０１５として出力する。その他の装置１１〜１４は、実施の形態１と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００３８】
次に、動作について説明する。三次元画像撮像装置１、および、第２の三次元画像撮像装置１’において取得された三次元データ、強度データに対し、それぞれ、三次元データ閾値処理装置１１において閾値処理を行う。閾値処理されたそれぞれのデータ集合を、（Ｘ１，Ｚ１，Ｉ１），（Ｘ１’，Ｚ１’，Ｉ１’）とする。これらのデータ集合は、電気信号出力１０１１として出願され、三次元データ統合処理装置１５に入力される。
【００３９】
三次元データ統合装置１５は、両データ集合を統合するための装置である。本実施の形態において、センサ１に基準を合わせるとすると、下式（２）により、三次元データＸ、Ｚはそれぞれ統合される。
【００４０】
Ｘ ＝ Ｘ１  ∪  （ΔＬ−Ｘ１’）
Ｚ ＝ Ｚ１  ∪  Ｚ１’              ・・・（２）
【００４１】
こうして統合された三次元データ集合（Ｘ，Ｚ）を用いて、実施の形態１で説明した車両検知、並走検知、車高測定と同じ処理を、それぞれ、車両検知装置１２、並走検知装置１３、車高測定装置１４で行う。これらの処理については、実施の形態１と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００４２】
本実施の形態２における効果は、センサの走査角度が道路幅全てを網羅できない場合、十分な車両検知、並走検知、及び／または、車高測定が不可能な場合が考えられるが、本実施の形態においては、走行車線の両側にセンサを設けるようにしたので、センサの走査角度が道路幅全てを網羅でき、十分な車両検知、並走検知、および、車高測定を行うことができる。また、本実施の形態においては、センサが２台であるため、データ量が約２倍相当になることから、統計量が増えることにより、検知もしくは測定の精度もさらに向上することができる。
【００４３】
以上のように、本実施の形態においては、上記の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、本実施の形態においては、センサを走行車線の両側に設け、それぞれによって撮像した三次元データを統合する三次元データ統合処理装置１５を三次元画像処理装置３内に設けるようにしたので、センサの走査角度が道路幅全てを網羅できる可能性が高く、十分な車両検知、並走検知、および、車高測定を行うことができ、かつ、統計量が増えることにより、検知もしくは測定の精度をさらに向上させることができる。
【００４４】
実施の形態３．
まず、本発明の実施の形態３に係る車両検知システムの構成について説明する。本実施の形態に係る、センサの設置状態を図１０に示す。図１０においては、走行車線の両端に、センサを設置し、それぞれ、センサ１およびセンサ１’としている。但し、車両進行方向を走行車線方向（レーン方向）とすると、センサ１とセンサ１’とは、異なるレーン方向位置に位置している。これは、設置の制約により、走行車線方向の異なる位置になるように、走行車線の両端にセンサを設置しなければならない場合等が相当する。
【００４５】
センサ１とセンサ１’との走行車線方向の位置の差（以下、レーン方向距離差とする）は、ΔＲである。センサ１’の走行車線方向の位置が、センサ１の走行車線方向の位置よりも、ΔＲだけ、進行方向に向かって進んだ位置となっている。なお、図１０においても、図１，図８と同様に、地上に対し直上方向を高度方向とし、当該高度方向に対して垂直な方向を奥行方向とする。また、高度−奥行方向の平面に対し、垂直な方向を進行方向と定義する。
【００４６】
また、図８と同様に、センサ１は、走行車線の一方の車線脇に設けられた支柱１に設けられ、そのセンサ高度はＨである。また、センサ２は、走行車線の他方の車線脇に設けられた支柱２に設けられ、そのセンサ高度は、Ｈ＋ΔＨである。従って、センサ１とセンサ２のセンサ高度差は、ΔＨである。また、センサ１とセンサ２との間の奥行方向の距離差（以下、奥行距離差とする）は、ΔＬである。なお、このΔＬとは、センサ１とセンサ２との間の直線距離ではなく、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、センサ１の奥行方向のＸ座標とセンサ２の奥行方向のＸ座標との差である。
【００４７】
図１１は、この発明の実施の形態３に係わる車両検知システムの構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る車両検知システムは、図１１に示すように、三次元画像撮像装置１と、それと同じ機能を持つ第２の三次元画像撮像装置１’と、三次元画像処理装置４とから構成されている。
【００４８】
三次元画像撮像装置１と第２の三次元画像撮像装置１’は、三次元データもしくは強度データを取得可能な機能を持ち、それぞれに相当する電気信号を出力信号１００１および出力信号１００１’を出力するものである。基本的な動作は、図２に示した実施の形態１の三次元画像撮像装置１と同じである。
【００４９】
また、本実施の形態においては、三次元画像処理装置４が、三次元データ閾値処理装置１１、車両検知装置１２、車高測定装置１４、三次元データ統合処理装置１５ａ、並走検知装置１３で構成され、その出力は並走検知フラグおよび車高値に相当する電気信号を出力する。図９に示した実施の形態２の三次元画像処理装置３との違いは、（１）本実施の形態による三次元画像処理装置４においては、三次元データ閾値処理装置１１と車両検知装置１２と車高測定装置１４とが、それぞれ、２つずつ設けられている点と、（２）三次元データ統御処理装置１５ａが、車高測定装置１４の後段に設けられている点と、（３）並走検知装置１３が、車両検知装置１２と車高測定装置１４との間ではなく、三次元データ統合処理装置１５ａの後段に設けられている点である。他の構成については、実施の形態１，２と同じであるため、ここではその説明を省略する。
【００５０】
本実施の形態においては、このように、２台の三次元撮像装置１，１’のそれぞれに対し、実施の形態１で説明した、三次元データ閾値処理装置１１と車両検知装置１２と車高測定装置１４を各１つずつ設けるとともに、さらに、車高測定装置１４の後段に、車両検知装置１２からの出力が入力される三次元データ統合処理装置１５ａを設けた。三次元データ統合処理装置１５ａは、２台の車両の車速を算出し、当該車速を用いて２台のセンサの三次元データの統合を行い、統合された三次元データに相当する電気信号１０１１を出力し、実施の形態１または２で説明した並走検知装置１７に入力する。
【００５１】
次に、動作について説明する。まずはじめに、三次元データ閾値処理装置１１で、三次元画像撮像装置１と１’それぞれにおいて取得された三次元データと強度データを用いて、閾値処理を行い、それぞれから不要データを除去する。次に、それぞれの車両検知装置１２において、それぞれの三次元データ閾値処理装置１１で閾値処理した三次元データを用いて、実施の形態１で説明した車両検知と同じ処理を行う。次に、車高測定装置１４において、それぞれの車両検知装置１２からの出力を用いて、実施の形態１と同様の車高測定をそれぞれ行う。
【００５２】
三次元データ統合処理装置１５ａは、入力される２つの三次元データの統合処理を行うもので、図１２に示すように、三次元データ保存装置１６と、統合処理装置１７とを備えている。
【００５３】
三次元データ保存装置１６では、三次元画像撮像装置１、１’のうち、車両検知がＯＮとなるタイミングが早い方の三次元データを、車両検知時から保存する。統合処理装置１７では、車両検知がＯＮとなるタイミングが遅かった方の三次元データと、三次元データ保存装置１６において保存された三次元データとを統合する。統合の方法は、上述の式（２）のものを用いる。こうして、三次元データ統合処理装置１５ａは、統合した結果を出力１０１１として出力する。
【００５４】
並走検知装置１３では、当該出力１０１１が入力され、実施の形態１、２同様、並走検知を行う。並走検知装置１３の処理は、実施の形態１、２と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００５５】
本実施の形態における効果は、センサの走査角度が道路幅全てを網羅できない場合で、かつ、設置の制約により走行車線方向の異なる位置に２台のセンサを設置した場合においても、車両検知、車高測定、並走検知を行うことができる点である。
【００５６】
以上のように、本実施の形態においては、実施の形態１、２と同様の効果が得られるとともに、さらに、本実施の形態においては、走行車線方向の異なる位置に設置された２つのセンサに対して、それぞれ、三次元データ閾値処理装置１１と車両検知装置１２と車高測定装置１４を設けて、それぞれ別個に車両検知および車高測定を行う、さらに、それらの車高測定装置１４からの出力が入力される三次元データ統合処理装置１５ａを設けるようにして、三次元データを統合して並走検知を行うようにしたので、センサの走査角度が道路幅全てを網羅できない場合で、かつ、設置の制約により異なるレーン方向位置に２台のセンサを設置した場合においても、十分な車両検知、車高測定、並走検知を行うことができる。
【００５７】
なお、図１１では、三次元データ閾値処理装置１１、車両検知装置１２、車高測定装置１４が、それぞれ、２つずつ設けられているが、これらは必ずしも２つずつ設ける必要はなく、共用するようにしてもよい。
【００５８】
また、実施の形態２，３では、三次元画像撮像装置を２つ（センサを２つ）設ける例について説明したが、その場合に限らず、必要に応じて２以上の個数を適宜設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１  三次元画像撮像装置、１’  第２の三次元画像撮像装置、２，３，４  三次元画像処理装置、１１  三次元データ閾値処理装置、１２  車両検知装置、１３  並走検知装置、１４  車高測定装置、１５  三次元データ統合処理装置、１５ａ  三次元データ統合処理装置、１６  三次元データ保存装置、１７  統合処理装置、１２０１  有効画素数算出装置、１２０２  有効画素数比較装置、１３０１  奥行データ保存装置、１３０２  奥行距離ヒストグラム作成装置、１３０３  奥行距離ヒストグラム閾値処理装置、１３０４  ラベリング処理装置、１３０５  並走ウィンドウ設定装置、１３０６  奥行距離ヒストグラム間隔設定装置、１３０７  並走用閾値設定装置、１４０１  高度データ保存装置、１４０２  高度ヒストグラム作成装置、１４０３  高度ヒストグラム閾値処理装置、１４０４  車高候補保存装置、１４０５  移動平均処理装置、１４０６  車高算出装置、１４０７  車高ウィンドウ設定装置、１４０８  高度ヒストグラム間隔設定装置、１４０９  車高用閾値設定装置。
【図１】
0005634229.tif 000002
【図２】
0005634229.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005634229.tif 000008
【図８】
0005634229.tif 000009
【図９】
0005634229.tif 000010
【図１０】
0005634229.tif 000011
【図１１】
0005634229.tif 000012
【図１２】
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