(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測領域に進入した車両を撮影し、その撮影画面中の車両画像の画像位置からその車両の挙動を計測する車両感知器において、
時系列的に得られた同一車両の位置を車両追跡のための履歴データとして記憶しておく記憶手段と、
前記計測領域内を走行する２台の車両が近接し前記撮影画面中において１台の車両画像として撮影される異常事態を検出する異常検出手段と、
当該異常事態が検出された場合には、異常事態が検出された現時点より前の前記記憶手段の履歴データから現時点の当該２台の車両の中の１台の車両位置を補正する演算処理手段と
を具え、前記２台の車両の一方の車両位置を当該補正された車両位置、他方の車両位置を前記１台の車両画像から得られる車両位置と見做して現時点の前記履歴データを前記演算処理手段により作成し、前記一方の車両位置は前記２台の車両の中の先行車の車両位置であり、前記他方の車両位置は当該２台の車両の中の後続車の車両位置であり、前記演算処理手段は前記２台の車両の車間距離を前記履歴データと前記後続車の車両位置から取得し、前記後続車の車両位置および当該取得した車間距離から前記先行車の車両位置を取得することを特徴とする車両感知器。
【請求項２】
計測領域に進入した車両を撮影し、その撮影画面中の車両画像の画像位置からその車両の挙動を計測する車両感知器において、２台の車両が撮影画面中で１台の車両画像として捕捉された場合の車両感知方法において、
前記車両検知器は、記憶手段、検出手段および演算処理手段を有し、
複数の撮影画面から時系列的に得られた同一車両の位置を車両追跡のための履歴データとして車両感知器内の前記記憶手段に記憶しておき、
前記計測領域内を走行する２台の車両が近接し前記撮影画面中において１台の車両画像として撮影される異常事態を前記検出手段により検出し、
該検出手段により当該異常事態が検出された場合には、前記１台の車両画像は前記２台の車両の後続車の画像と見做して前記演算処理手段により当該後続車の現時点の車両位置を取得し、
前記２台の車両の車間距離を前記履歴データから前記演算処理手段により取得し、
当該後続車の現時点の車両位置および当該取得した車間距離から前記先行車の現時点の車両位置を前記演算処理手段により取得する
ことを特徴とする車両感知器の車両感知方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤカメラ等の撮像装置により撮影した画像の中の車両画像を認識することにより走行中の車両を感知する車両感知器およびその車両感知方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
交通の流れを計測する目的で、画像処理技術を用いて走行中の車両を感知する車両感知器が開発されてきている。従来、この種装置ではＣＣＤカメラを用いて走行中の車両を撮影する。図５に示すように一定周期で得られる撮影画面の中から車両の特徴点（車両の前端や後端）を示す画像およびその位置を検出する。次に所定回数分得られた画面において時間の経過に沿って上記車両の特徴点を追跡する。予めＣＣＤカメラの計測領域に最初に車両が進入した時刻（図５の時刻ｔ）、その時の特徴点の検出位置、計測領域から車両が退出する時刻（図５の時刻ｔ＋ｎ）、その時の特徴点の検出位置から車両が計測領域を通過したことを認識する。この処理を繰り返すことにより車両感知器は計測領域を通過する車両の台数を計数したり、速度の計測を行うためのパラメータを算出する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述の通り、従来技術では車両の通過を確認するためには計測領域に進入した車両の特徴点が以後、所定回数、撮影された撮影画面の中に存在し、車両の追跡を行えることが必要条件となる。しかしながら、ある特定車両の後続車が大型車両であると撮影画面中では特定車両の特徴点が大型車両の特徴点に隠されてしまう。その結果として、特徴点が隠された時点において所定回数分の撮影画面が得られない場合には車両の特徴点の追跡ができずに車両の通過を認識できなくなる。従って、車両の台数カウントはできない。なお、所定回数分の撮影画面が得られた場合は、車両が計測領域内に存在するにもかかわらず、車両感知器はその車両が退出したと誤判断していまう。速度計測においてこの事態が生じるとその車両の計測速度の値は実際の速度の値よりも高くなる。これは計測誤差の原因となってしまう。
【０００４】
なお、撮影画面から取得した車両１台分の画像を分割し、分割した画像の中に車両の特徴を示す先端部や後端部の画像特徴が含まれている場合には２台の車両が近接すると判断し、画像分離を行って２台分の車両画像を得るようにした車両感知器が提案されている（ＯＭＲＯＮ  ＴＥＣＨＮＩＣＳ  Ｖｏｌ  Ｎｏ．２（通巻１０２号）。しかしながらこの提案では隣接する車両の速度が低い場合には有効であるが画像分離処理を各車両画像に対して施すので実際の車両の数倍の車両の感知を行うのと同様の処理を行うことになり最終的に速度等を得るまでに時間がかかる点、大型、小型の車種に応じて分割する画像が異なるので車種の判別を誤ると車両の感知精度が落ちるという点等の理由により高速走行の車両の感知には好適とは言えず、未だ改善すべき点が残っていた。
【０００５】
そこで、本発明は、上述の点に鑑みて、車両が隣接した場合の車両感知性能を向上させる車両感知器およびその車両感知方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、計測領域に進入した車両を撮影し、その撮影画面中の車両画像の画像位置からその車両の挙動を計測する車両感知器において、時系列的に得られた同一車両の位置を車両追跡のための履歴データとして記憶しておく記憶手段と、前記計測領域内を走行する２台の車両が近接し前記撮影画面中において１台の車両画像として撮影される異常事態を検出する異常検出手段と、当該異常事態が検出された場合には、異常事態が検出された現時点より前の前記記憶手段の履歴データから現時点の当該２台の車両の中の１台の車両位置を補正する演算処理手段とを具え、前記２台の車両の一方の車両位置を当該補正された車両位置、他方の車両位置を前記１台の車両画像から得られる車両位置と見做して現時点の前記履歴データを前記演算処理手段により作成し、前記一方の車両位置は前記２台の車両の中の先行車の車両位置であり、前記他方の車両位置は当該２台の車両の中の後続車の車両位置であり、前記演算処理手段は前記２台の車両の車間距離を前記履歴データと前記後続車の車両位置から取得し、前記後続車の車両位置および当該取得した車間距離から前記先行車の車両位置を取得することを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、計測領域に進入した車両を撮影し、その撮影画面中の車両画像の画像位置からその車両の挙動を計測する車両感知器において、２台の車両が撮影画面中で１台の車両画像として捕捉された場合の車両感知方法において、前記車両検知器は、記憶手段、検出手段および演算処理手段を有し、複数の撮影画面から時系列的に得られた同一車両の位置を車両追跡のための履歴データとして車両感知器内の前記記憶手段に記憶しておき、前記計測領域内を走行する２台の車両が近接し前記撮影画面中において１台の車両画像として撮影される異常事態を前記検出手段により検出し、該検出手段により当該異常事態が検出された場合には、前記１台の車両画像は前記２台の車両の後続車の画像と見做して前記演算処理手段により当該後続車の現時点の車両位置を取得し、前記２台の車両の車間距離を前記履歴データから前記演算処理手段により取得し、当該後続車の現時点の車両位置および当該取得した車間距離から前記先行車の現時点の車両位置を前記演算処理手段により取得することを特徴とする。
【００１１】
本発明では、近接の走行車両は短い時間の間は車間距離がほぼ一定となることに着目し、２台の車両が１台の車両画像として捕捉されてしまった異常事態を検出し、この１台の車両画像を２台の中の１台の車両画像と見做す。また、他方の車両画像を前時点の車間距離と現時点の車両位置から計算する。
【００１２】
本発明によれば、さらに、小型車が計測領域を退出する間際に後続の大型車により隠れてしまうことが多いので１台の車両画像は後続車と判断し、隠れてしまった先行車の位置を履歴データ、たとえば、車間距離を用いて取得する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１５】
図１は車両感知器の配置を示す。車両感知器はＣＣＤカメラ１０と車両感知器本体２０から構成される。ＣＣＤカメラ１０は道路端部の高所に設置され、複数車線を走行中の車両を撮影する。ＣＣＤカメラの向きは、車両を前方から撮影する向きと車両を後方から撮影する向きの２通りがある。車両感知器本体２０はＣＣＤカメラ１０により撮影された画像を後述のように画像処理することで隣接する車両においてもその車両を感知する。
【００１６】
図２は車両感知器のシステム構成を示す。図２において、車両感知器本体２０はデータ入出力部１１と画像処理部２１から構成される。ＣＣＤカメラ１０から送出される１画面分の画像はＡ／Ｄ変換器１２によりアナログ／デジタル変換され画像メモリ２６に格納される。画像処理専用のプリプロセッサ２８は主に画素演算を中心に、物体全体を抽出するための背景差分、物体の輪郭を得るための空間差分などの従来と同様の画像処理を実行して撮影画像を前処理する。この画像処理において用いられる各種のデータがローカルメモリ２７に一時記憶される。
【００１７】
上記画像処理の結果得られる車両特徴データは画像バス２９を介してデュアルポートメモリ２５に格納される。メインプロセッサ２２はこれらの車両特徴データをデュアルポートメモリ２５から読みだしてパターンマッチング等の手法により車両の車種の判別を行うと共に、車両のその時点の走行位置を検出し、車両の速度、通過車両の台数を測定する。これらプリプロセッサ２８およびメインプロセッサ２２において実行される処理は図３を用いて後述する。ローカルメモリ２３はメインプロセッサ２２の処理において用いられる各種データを一時格納する。測定結果として得られる速度、通過台数のデータは通過車両に係わる他の、たとえば、車種等のデータと共にＣＰＵバス２４、画像入出力ポート（Ｉ／Ｏ）１３を経由して外部に送信される。
【００１８】
このような構成において実行される計測処理を図３に示す。図３を参照しながら車両感知器のシステム動作および本発明に係わる車両感知方法を説明していく。説明を容易にするために道路は１車線とする。また、計測に先立って、車両の追跡を行うために用いる計測領域（計測サンプル点）がローカルメモリ２３上に設定されているものとする（図３のステップＳ１０）。
【００１９】
車両が計測領域に進入するとその車両がＣＣＤカメラ１０に捕捉される。プリプロセッサ２８はＣＣＤカメラ１０により撮影された１画面分の画像を画像メモリ２６から読みだし、車両検出のための前処理を実行する。より具体的にはＣＣＤカメラ１０からの入力画面から予め用意してある計測領域の背景画面を差引きすることにより進入車両の画像を取得する。この画像において輝度値が急激に変化するエッジ部（輪郭線）を検出するための空間差分処理を実行する。上記エッジ検出された画像は２値化処理され、メインプロセッサ２２に引き渡される（図３のステップＳ２０〜Ｓ４０）。
【００２０】
メインプロセッサ２２は２値化処理により得られた車両の特徴部の輪郭線画像を車種の判明している基準の輪郭線画像とパターンマッチングすることにより車両の存在、および車種を検出する。車両と判定された画像の位置から撮影時点のその車両の位置をも算出する。メインプロセッサ２２の時計機能から得られる時刻と共にこれらの取得データがローカルメモリ２３に格納される（図３のステップＳ５０）。車両の存在が確認された場合には（図３のステップＳ６０の肯定判定）、その車両の追跡処理をメインプロセッサ２２において実行する（図３のステップＳ７０）。
【００２１】
この追跡処理は、同一車両の計測領域内での位置データや速度データを撮影画面が入力されるごとに記憶し、２台の車両が異常接近し、画面上で１台の大型車両とおなじような画像となる異常事態を、記憶した履歴データを用いて予測する処理である。この処理の詳細を図４に示す。初めて計測領域に進入した車両については上記位置や速度に関する履歴データがローカルメモリ２３に記憶されていない。これによりメインプロセッサ２２は車両が初めて計測領域に進入したと判断する（図４のステップＳ２００の肯定判定）。メインプロセッサ２２は初期処理のためにこの車両の追跡履歴データを記憶する領域をローカルメモリ２３内に確保し、履歴データの初期値として、今回、得られた車両位置、車種を示すデータを格納する（図４のステップＳ２１０）。また、これまでに得られた先行車両の履歴データの速度データを参考にして進入車両が次回の画像入力時点にどの位置（予測位置と称する）まで移動しているであろうかを計算する。この計算は簡単な数式（現時点の車両位置＋移動距離（速度×撮影間隔時間））で実行できるので、詳細な説明を要しないであろう。得られた予測位置を中心にした一定面積の領域に対応する画面中の領域が次回における車両の検索領域、換言すると、同一車両を追跡する画面中の領域となる（図４のステップＳ２２０）。
【００２２】
計測領域に進入した車両は、計測領域を走行中に複数回ＣＣＤカメラ１０により捕捉される。第２回目に得られた撮影画面はプリプロセッサ２８により上述のように前処理され、２値画像の形態でメインプロセッサ２２に引き渡される。メインプロセッサ２２は入力画面中の設定された検索領域の中で車両位置、速度等を検出する（図３のステップＳ２０〜Ｓ５０）。処理手順はステップＳ６０→Ｓ７０へと進み、図４の追跡処理において、前回、初めて捕捉した車両の同定処理が行われる。より具体的には、今回検出した車両の車種が前回検出した車両の車種と一致することの確認のための車種判定処理を実行する。さらに現時点より前の車両の速度の変化を計算し、今回の車両の速度が前回よりも急激に変化していないことを確認する。一例としては前回と今回との速度差がしきい値よりも小さいことを比較処理により確認する（図４のステップＳ２００→Ｓ２３０，Ｓ２４０）。車種が一致しなかった場合または急激な速度変化を示している場合は２台の車両が近接し、撮影画面中では１台の車両として撮影されたと判断し、図３のステップＳ８０以降の異常対処処理に移行する。
【００２３】
一方、上記判定処理で正常判定が得られた場合には、検出位置、速度（（現時点の車両位置−前回の車両位置）÷撮影間隔時間の計算により取得）を履歴データとしてローカルメモリ２３に追加する。また、次回の検索領域を設定する（図４のステップＳ２５０→Ｓ２６０）。したがって、２台の車両の近接状態が生じず、１台の車両が正常確認されている間は、図３の処理手順において、ステップＳ２０〜Ｓ８０のループ処理により検出された位置、および速度が順次にローカルメモリ２３に格納されて行く。車両が計測領域から退出したときに撮影画面からその車両画像が消失していることおよび前回の車両位置が退出領域に位置していることを条件にしてその退出が検出される。これにより車両の追跡を終了し、交通流の計算、駐車／異常交通の検出等の従来処理を実行する（図３のステップＳ１３０→Ｓ１４０）。
【００２４】
図４の追跡処理において異常が検出された場合には、ローカルメモリ２３の履歴データ全体を検索して、前回の撮影画面中に一定距離内に後続車両が存在するかを判定する。一例としてはローカルメモリ２３に格納されている複数台の車両位置と、現在追跡計算している車両との間の距離を計算し、その距離が一定距離より小さいかを判定する。後続車両が無しの判定が得られた場合には、以降の追跡終了判定処理に移行する（図４のステップＳ９０）。
【００２５】
一方、後続車有りの判定が得られた場合、２台の車両が１台の車両として撮影されたと判断し、異常判定となった車両の位置および速度を以下の処理により補正する。本実施例では同一方向に走行している車両が車線を変更しない限り先行車両を追い越すことはできない点および２台の車両が近接し、１秒以下の非常に短い間は間その車間距離はほぼ一定となる点に着目し、先行車両の追跡ができない状況が発生したときには近接の後続車両の車両位置と、前回取得した２台の車両位置から定まる車間距離から、現時点の追跡不能となった車両（先行車両）の位置を計算する。また、速度はこの計算により得られた補正値を用いて（今回の補正車両位置−前回の検出車両位置）÷撮影間隔時間の演算で求める。（図４のステップＳ１００→Ｓ１１０）。このようにして２台の車両が近接し、１つの車両として撮影された場合でも、従来のような複雑な画像分離処理を行うことなく、２台の車両の感知を実行することができる。
【００２６】
本実施例の他に次の例を実施できる。
【００２７】
１）本実施例では車両の速度は現時点の画面から取得した車両位置、前画面から取得した車両位置および撮影間隔時間から算出しているが、複数時点で取得した複数画面の車両位置を用いて速度を計算してもよい。
【００２８】
２）本実施例では１車線分の画像処理について説明したが複数車線を計測領域に含める場合には、各車線について上述と同様の処理を施す。
【００２９】
３）本実施例では車両の追跡を行う際に追跡車両の検索を行う領域を入力画面中の道路部分のみに設定している。これにより１画面全てが検索対象とならないので、高速処理が実現できる。追跡精度を向上したい場合には車両の速度および車両の速度の変化（加速度）に関連づけて検索領域の大きさを可変設定してもよい。たとえば、車両の速度が高速の場合には速度変化が大きいので検索領域を設定し、車両が増速している場合には検索領域を大きく設定する。
【００３０】
４）車両感知器の設置位置によって２台の車両が１台の画像として撮影される車両位置は異なる。また、ＣＣＤカメラの向きにより先行車が後続車により隠される場合と、後続車が先行車に隠される場合が発生する場合がある。車両が隠れる位置と隠れる車両の因果関係が明確な場合には、１台となってしまった場合の位置関係から補正するべき車両の種類（先行車／後続車）をメインプロセッサ２２により決定してもよい。
【００３１】
５）２台の車両が１台の車両として撮影される異常事態を検出するためには本実施例で述べた方法以外の方法を用いることができる。たとえば、入力画面中の車両画像の中に複数台の車両特徴を検出した場合は異常事態の発生とする判断方法を用いることができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明では、２台の車両が１台の車両画像として捕捉されてしまった異常事態を検出し、この１台の車両画像を２台の中の１台の車両画像と見做す。また、他方の車両画像を前時点の車両間隔と現時点の車両位置から計算するので、従来よりも簡単な処理で２台の車両位置を感知できる。また、処理時間も短縮される。
【００３３】
さらに本発明では、小型車が計測領域を退出する間際に後続の大型車により隠れてしまうことが多いので１台の車両画像は後続車と判断し、隠れてしまった先行車の位置を履歴データから求まる情報、たとえば、車間距離を用いて取得する。これにより１台の車両画像を分離しなくても２台の車両位置を正確に把握できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例のシステム設置状態を示す斜視図である。
【図２】本発明実施例のシステム構成を示すブロック図である。
【図３】本発明実施例のの処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図３のステップＳ７０の車両追跡処理の詳細を示すフローチャートである。
【図５】従来の車両感知方法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１０  ＣＣＤカメラ
１１  端末通信部
１２  Ａ／Ｄ変換器
１３  Ｉ／Ｏ
２０  車両感知器本体
２１  画像処理部
２２  メインプロセッサ
２３  ローカルメモリ
２４  ＣＰＵバス
２５  デュアルポートメモリ
２６  画像メモリ
２７  ローカルメモリ
２８  プリプロセッサ
２９  画像バス
【図１】
0003605892.tif 000002
【図２】
0003605892.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0003605892.tif 000006