(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両進行方向に対して垂直方向に被写体に対して赤外線を照射する照射手段と、
前記被写体からの反射光をそれぞれ受光して被写体像を取得する複数の取得手段と、
前記複数の取得手段でそれぞれ取得された複数の被写体像の画像データにおいて前記車両進行方向に対して垂直な距離演算領域を設定し、設定された距離演算領域内の各対応点までの距離を、前記被写体までの距離として演算する距離演算手段と、
被写体に車両が含まれない場合の該被写体までの距離を記憶する記憶手段と、
前記距離演算手段で演算された前記被写体までの距離と、前記記憶手段で記憶された距離との比較結果に基づいて、該被写体に車両が含まれるか否かを検出し、車両が含まれる被写体像に基づいて車軸を検出する車軸検出手段と、を具備し、
前記距離演算手段で演算された前記被写体までの距離の信頼性として、前記各距離演算領域間における前記各対応点の光量分布の相関値を演算し、最高の相関が得られた対応点のコントラスト値を演算し、
前記記憶手段は、前記距離演算手段で距離が演算された前記被写体に車両が含まれない場合で、前記コントラスト値が所定値以上である場合、前記演算された距離に記憶内容を更新することを特徴とする車軸検出装置。
【請求項２】
車両進行方向に対して垂直方向に被写体に対して赤外線を照射する照射手段と、
前記被写体からの反射光をそれぞれ受光して被写体像を取得する複数の取得手段と、
前記複数の取得手段でそれぞれ取得された複数の被写体像の画像データにおいて前記車両進行方向に対して垂直な距離演算領域を設定し、設定された距離演算領域内の各対応点までの距離を、前記被写体までの距離として演算する距離演算手段と、
被写体に車両が含まれない場合の該被写体までの距離を記憶する記憶手段と、
前記距離演算手段で演算された前記被写体までの距離と、前記記憶手段で記憶された距離との比較結果に基づいて、該被写体に車両が含まれるか否かを検出し、車両が含まれる被写体像に基づいて車軸を検出する車軸検出手段と、を具備し、
前記距離演算手段で演算された前記被写体までの距離の信頼性として、前記各距離演算領域間における前記各対応点の光量分布の相関値を演算し、最高の相関が得られた対応点の相関値である第１の相関値と、該第１の相関値に次ぐ相関が得られた対応点の相関値である第２の相関値との比率を演算し、
前記記憶手段は、前記距離演算手段で距離が演算された前記被写体に車両が含まれない場合で、前記第１の相関値と前記第２の相関値との比率が所定値以上である場合、前記演算された距離に記憶内容を更新することを特徴とする車軸検出装置。
【請求項３】
前記車軸検出手段は、前記距離演算手段で距離が演算された前記被写体に車両が含まれる場合で、該車両に対応する部分の距離分布が前記記憶手段で記憶された路面に対応する部分の距離分布と位置的に連続する場合に、車軸有りと検出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車軸検出装置。
【請求項４】
前記距離演算手段は、前記複数の取得手段でそれぞれ取得された前記複数の被写体像の画像データにおいて前記車両進行方向に対して垂直な前記距離演算領域を複数設定し、設定された各距離演算領域内の各対応点までの距離を、前記各距離演算領域における前記被写体までの距離として演算し、
前記車軸検出手段は、前記距離演算手段で演算された前記各距離演算領域における前記被写体までの距離と、前記記憶手段で記憶された距離との比較結果に基づいて、前記各距離演算領域の前記被写体に車両が含まれるか否かを検出し、検出結果に基づいて前記各距離演算領域において車軸を検出し、
各距離演算領域における車軸の検出タイミングから、車両の前後進を判別する判別手段を具備することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の車軸検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有料道路の料金所ゲートなどに設置され、当該料金所ゲートを通過する車両の車軸を検出するための車軸検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速道路などの有料道路では、車両の車軸数に応じて通行料金が異なるため、車両の車軸を検出するための車軸検出装置が料金所ゲートに設置される。この車軸検出装置としては、路面に埋め込まれたセンサを車軸の両端に設けられた車輪が押圧することにより車軸を検出する接触式のセンサ（以下、踏板という）が主流である。
【０００３】
図１６は、従来の踏板の断面構造を示す図である。図１６に示すように、踏板４０は、路面２０と同じ高さになるように埋没される。踏板４０は、補強用鉄板４１の上に並べられた複数の接点体４２ａ〜４２ｄと、補強用鉄板４１及び接点体４２ａ〜４２ｄをモールドするゴム本体４３とから構成される。接点体４２ａ〜４２ｄは、車輪の移動方向と平行に配置されている。
【０００４】
図１７は、踏板を構成する接点体を示す図である。接点体４２は、矩形状のゴム本体４２１から構成され、ゴム本体４２１の内部には空洞が設けられている。当該空洞の上下には、電極４２２及び４２３が微少ギャップを形成するように接着されている。ここで、接点体４２を構成するゴム本体４２１及び踏板４０を構成するゴム本体４３は、弾力性が高いゴム体である。このため、ゴム本体４３が車輪によって踏圧されると、ゴム本体４３及び４２１の圧縮特性により、電極４２２及び４２３が短絡する。この短絡により生じた電流を検出することにより、車軸が検出される。
【０００５】
図１８は、接点体４２の動作を示すタイミングチャートである。図１８では、図１６に示す踏板４０上を車輪が接点体４２ａから４２ｄの方向に通過しているものとする。かかる場合、図１８に示すように、接点体４２ａ→接点体４２ｂ→接点体４２ｃ→接点体４２ｄの順で電流が検出される。
【０００６】
一方、このような踏板に代わる車軸検出装置として、非接触式のセンサも提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の車軸検出装置は、車両の移動方向に対して垂直に路面又は車両を照射する投光モジュールと、当該路面又は車両からの反射光を受光する受光モジュールと、を具備する。また、当該車軸検出装置は、受光モジュールにおける受光平面上の光量重心位置から反射点に応じた位置を演算し、三角測量の原理を用いて、図１９に示すようにＸＹ座標に座標変換を行う。また、当該車軸検出装置は、図１９に示す座標変換データと図２０Ａ〜２０Ｃに示すモデルデータとの比較結果に基づいて車軸を検出する。ここで、図２０Ａは、路面のみが照射された場合（すなわち、車両が存在しない場合）のモデルデータであり、図２０Ｂは、車輪が照射された場合のモデルデータであり、図２０Ｃは、車両のボディが照射された場合のモデルデータである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２３２５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のような従来の非接触式の車軸検出装置では、刻々と変化する路面状態に対して車軸検出のための比較対象となるモデルデータが更新されないため、車軸の検出精度が低下するという問題点がある。このような問題点を解決するため、車両が存在しない場合のモデルデータを時間的に更新していくことも考えられる。しかしながら、車両が存在しない場合のモデルデータを時間的に更新していくと、例えば、積雪時など比較対象として適切でないデータについてもモデルデータとして更新されてしまうため、車軸の検出精度が低下するという問題点があった。
【０００９】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、車両が存在しない場合のモデルデータとの比較に基づいて車軸を検出する車軸検出装置において、車軸検出のための比較対象として不適切なデータにモデルデータが更新されるのを防止し、車軸の検出精度を向上可能な車軸検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１側面に係る車軸検出装置は、車両進行方向に対して垂直方向に被写体に対して赤外線を照射する照射手段と、前記被写体からの反射光をそれぞれ受光して被写体像を取得する複数の取得手段と、前記複数の取得手段でそれぞれ取得された複数の被写体像の画像データにおいて前記車両進行方向に対して垂直な距離演算領域を設定し、設定された距離演算領域内の各対応点までの距離を、前記被写体までの距離として演算する距離演算手段と、被写体に車両が含まれない場合の該被写体までの距離を記憶する記憶手段と、前記距離演算手段で演算された前記被写体までの距離と、前記記憶手段で記憶された距離との比較結果に基づいて、該被写体に車両が含まれるか否かを検出し、車両が含まれる被写体像に基づいて車軸を検出する車軸検出手段と、を具備し、前記距離演算手段で演算された前記被写体までの距離の信頼性として、前記各距離演算領域間における前記各対応点の光量分布の相関値を演算し、最高の相関が得られた対応点のコントラスト値を演算し、前記記憶手段は、前記距離演算手段で距離が演算された前記被写体に車両が含まれない場合で、前記コントラスト値が所定値以上である場合、前記演算された距離に記憶内容を更新することを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、記憶手段は、距離演算手段で距離が演算された被写体に車両が含まれない場合で、当該距離演算手段で演算された距離の信頼性が所定条件を満足する場合、当該演算された距離に記憶内容を更新するので、モデルデータとしての信頼性が低い距離が車軸検出の比較に用いられることがない。したがって、積雪時の距離データなど車軸検出のための比較対象として不適切なデータに記憶手段の記憶内容が更新されるのを防止でき、車軸の検出精度を向上させることができる。また、距離演算領域内の各対応点までの距離が演算されるので、被写体までの距離を線又は面で計測可能となる。このため、太陽光などの外乱光の入射により距離演算領域内の一部の対応点の距離演算精度が低下しても、他の対応点までの距離データによる捕捉が可能であり、外乱光の影響による車軸検出精度の低下を防止できる。更に、被写体までの距離の信頼性の指標として最高の相関が得られた対応点のコントラスト値を用い、当該コントラスト値が所定値以上である場合に記憶手段の記憶内容が更新される。このため、コントラスト値が所定値未満の距離データ（すなわち、テクスチャ（模様）が少なく距離演算精度が低い距離データ）に記憶手段の記憶内容が更新されるのを防止でき、不適切なモデルデータに起因する車軸検出精度の低下を防止できる。
【００１６】
本発明の第１側面に係る車軸検出装置は、車両進行方向に対して垂直方向に被写体に対して赤外線を照射する照射手段と、前記被写体からの反射光をそれぞれ受光して被写体像を取得する複数の取得手段と、前記複数の取得手段でそれぞれ取得された複数の被写体像の画像データにおいて前記車両進行方向に対して垂直な距離演算領域を設定し、設定された距離演算領域内の各対応点までの距離を、前記被写体までの距離として演算する距離演算手段と、被写体に車両が含まれない場合の該被写体までの距離を記憶する記憶手段と、前記距離演算手段で演算された前記被写体までの距離と、前記記憶手段で記憶された距離との比較結果に基づいて、該被写体に車両が含まれるか否かを検出し、車両が含まれる被写体像に基づいて車軸を検出する車軸検出手段と、を具備し、前記距離演算手段で演算された前記被写体までの距離の信頼性として、前記各距離演算領域間における前記各対応点の光量分布の相関値を演算し、最高の相関が得られた対応点の相関値である第１の相関値と、該第１の相関値に次ぐ相関が得られた対応点の相関値である第２の相関値との比率を演算し、前記記憶手段は、前記距離演算手段で距離が演算された前記被写体に車両が含まれない場合で、前記第１の相関値と前記第２の相関値との比率が所定値以上である場合、前記演算された距離に記憶内容を更新することを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、記憶手段は、距離演算手段で距離が演算された被写体に車両が含まれない場合で、当該距離演算手段で演算された距離の信頼性が所定条件を満足する場合、当該演算された距離に記憶内容を更新するので、モデルデータとしての信頼性が低い距離が車軸検出の比較に用いられることがない。したがって、積雪時の距離データなど車軸検出のための比較対象として不適切なデータに記憶手段の記憶内容が更新されるのを防止でき、車軸の検出精度を向上させることができる。また、距離演算領域内の各対応点までの距離が演算されるので、被写体までの距離を線又は面で計測可能となる。このため、太陽光などの外乱光の入射により距離演算領域内の一部の対応点の距離演算精度が低下しても、他の対応点までの距離データによる捕捉が可能であり、外乱光の影響による車軸検出精度の低下を防止できる。更に、被写体までの距離の信頼性の指標として第１の相関値及び第２の相関値との比率を用い、当該比率が所定値以上である場合に記憶手段の記憶内容が更新される。このため、当該比率が所定値未満の距離データ（すなわち、テクスチャ（模様）が少なく距離演算精度が低い距離データ）に記憶手段の記憶内容が更新されるのを防止でき、不適切なモデルデータに起因する車軸検出精度の低下を防止できる。
【００１８】
本発明の第１側面に係る車軸検出装置においては、前記車軸検出手段は、前記距離演算手段で距離が演算された前記被写体に車両が含まれる場合で、該車両に対応する部分の距離分布が前記記憶手段で記憶された路面に対応する部分の距離分布と位置的に連続する場合に、車軸有りと検出することを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、車両に対応する部分の距離分布と路面に対応する部分の距離分布の位置的な連続性によって車軸の有無を検出するため、外乱光の影響を受け難く、車軸の検出精度を向上させることができる。
【００２０】
本発明の第１側面に係る車軸検出装置においては、前記距離演算手段は、前記複数の取得手段でそれぞれ取得された前記複数の被写体像の画像データにおいて前記車両進行方向に対して垂直な前記距離演算領域を複数設定し、設定された各距離演算領域内の各対応点までの距離を、前記各距離演算領域における前記被写体までの距離として演算し、前記車軸検出手段は、前記距離演算手段で演算された前記各距離演算領域における前記被写体までの距離と、前記記憶手段で記憶された距離との比較結果に基づいて、前記各距離演算領域の前記被写体に車両が含まれるか否かを検出し、検出結果に基づいて前記各距離演算領域において車軸を検出し、各距離演算領域における車軸の検出タイミングから、車両の前後進を判別する判別手段を具備してもよい。
【００２１】
この構成によれば、各距離演算領域における車軸の検出タイミングから車両の前後進を判別するので、車両の前後進を判別するために、踏板のような接触式の車軸検出装置を用いる必要がない。この結果、踏板のように長時間の通行止めや定期的な保守作業を行わずに、車両の前後進を判別できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、車両が存在しない場合のモデルデータとの比較に基づいて車軸を検出する車軸検出装置において、車軸検出のための比較対象として不適切なデータにモデルデータが更新されるのを防止でき、車軸の検出精度を向上可能な車軸検出装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施の形態に係る車軸検出装置の設置状態を説明するための図である。
【図２】本実施の形態に係る車軸検出装置の機能構成図である。
【図３】本実施の形態に係る赤外線の照射例を示す図である。
【図４】本実施の形態に係る距離の演算方法を説明するための図である。
【図５】本実施の形態に係る距離の演算方法を説明するための図である。
【図６】本実施の形態に係る車両の距離分布の取得方法を説明するための図である。
【図７】本実施の形態に係る車両の距離分布の取得方法（続き）を説明するための図である。
【図８】本実施の形態に係る路面の距離分布の取得方法を説明するための図である。
【図９】本実施の形態に係る路面の距離分布の取得方法（続き）を説明するための図である。
【図１０】本実施の形態に係る路面の距離分布の取得方法（続き）を説明するための図である。
【図１１】本実施の形態に係る車軸の検出方法を説明するための図である。
【図１２】本実施の形態に係る車軸の検出方法による効果を説明するための図である。
【図１３】変更例１に係る距離の演算方法を説明するための図である。
【図１４】変更例２に係る赤外線の照射例を示す図である。
【図１５】変更例３に係る赤外線の照射例を示す図である。
【図１６】従来の踏板を示す図である。
【図１７】従来の踏板の接点体を示す図である。
【図１８】従来の踏板の接点体の動作を示すタイミングチャートである。
【図１９】従来の車軸検出装置を説明するための図である。
【図２０】従来の車軸検出装置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施の形態に係る車軸検出装置の設置状態を説明するための図である。図１に示すように、車軸検出装置１０は、有料道路などの料金所ゲートに設置され、車両進行方向に向かって料金所ゲートを通過する車両の車軸を検出する。具体的には、料金所ゲートでは、路面２０の両側にアイランド２１ａ及び２１ｂが配置されている。一方のアイランド２１ａに、収受員の作業スペースであるブース２２が設けられ、他方のアイランド２１ｂの車両進入口近くに、車軸検出装置１０が設けられる。なお、図示しないが、車軸検出装置１０は、ブース２２に対向するアイランド２１ｂではなく、ブース２２と同じアイランド２１ａに設けられてもよい。
【００２５】
図２は、本実施の形態に係る車軸検出装置の機能構成図である。図２に示すように、車軸検出装置１０は、車両進行方向に対して垂直方向に被写体に対して赤外線を照射する赤外線照射系、被写体からの反射光をそれぞれ受光して被写体像を取得する反射光撮像系、取得した被写体像を分析して信頼性評価及び車軸検出処理を行う撮像信号処理系から構成される。具体的には、車軸検出装置１０は、赤外線照射系として、赤外線照射部１０１ａ〜１０１ｄ、照明駆動部１０２、電源供給部１０３を具備する。また、車軸検出装置１０は、反射光撮像系として、画像取得部１０４ａ及び１０４ｂ、バンドパスフィルタ１０５ａ及び１０５ｂ、Ａ／Ｄ変換部１０６ａ及び１０６ｂを具備する。また、車軸検出装置１０は、撮像信号処理系として、距離演算部１０７、信頼性評価部１０８、距離データ記憶部１０９、車軸判別部１１０を具備する。赤外線照射系、反射光撮像系、撮像信号処理系の各装置は、筐体１１１に格納されており、筐体１１１の前方（路面２０側）にはガラス窓１１２ａ及び１１２ｂが配置されている。
【００２６】
赤外線照射部１０１ａ〜１０１ｄは、アイランド２１ａ及び２１ｂの間の路面２０全体に赤外線を照射できるように、筐体１１１内部の上方かつガラス窓１１２ａ近くに上下に並べて配置される。また、赤外線照射部１０１ａ〜１０１ｄは、それぞれの照射光軸が路面２０と交わるように、所定角度傾けて配置されている。赤外線照射部１０１ａ〜１０１ｄとしては、例えば、集光レンズ、赤外線ＬＥＤ素子、放熱板を内蔵する赤外線ＬＥＤモジュール等が用いられる。なお、図１では、４つの赤外線照射部１０１ａ〜１０１ｄが設けられているが、赤外線照射部１０１の数は、これに限られるものではない。また、赤外線照射部１０１の位置は、筐体１１１内部の上方に限られるものではなく、例えば、筐体１１１内部の上方から下方に分散されて配置されてもよい。
【００２７】
図３は、本実施の形態に係る赤外線の照射例を示す図である。図３では、一例として、図１に示すように、車軸検出装置１０がアイランド２１ｂに設けられる場合を想定する。図３において、最も高い位置に配置された赤外線照射部１０１ａは、車軸検出装置１０から最も遠いアイランド２１ａのエッジ部分を含む照射領域に向けて赤外線を照射する。また、次に高い位置に配置された赤外線照射部１０１ｂは、赤外線照射部１０１ａの照射領域よりも手前側にシフトした照射領域に向けて赤外線を照射する。同様に、赤外線照射部１０１ｃ〜１０１ｄは、自装置よりも高い位置の赤外線照射部１０１の照射領域から手前側にシフトした照射領域に向けて赤外線を照射する。このように、赤外線照射部１０１ａ〜１０１ｄは、照射領域を順次手前側にシフトさせながら、アイランド２１ａ及び２１ｂ間の略全部の領域をカバーする照射領域を形成する。
【００２８】
照明駆動部１０２は、電源供給部１０３から電源供給を受け、赤外線照射部１０１ａ〜１０１ｄによる赤外線照射のオン／オフ制御を行う。
【００２９】
画像取得部１０４ａ及び１０４ｂは、赤外線照射部１０１ａ〜１０１ｄの下方に、画像取得部１０４ａ及び１０４ｂのカメラ光軸が並行となるように上下に並べて配置される。画像取得部１０４ａ及び１０４ｂは、それぞれ、赤外線照射部１０１ａ〜１０１ｄにより赤外線が照射された被写体からの反射光を受光して被写体像を取得する。画像取得部１０４ａ及び１０１ｂとしては、例えば、赤外線領域に感度を有するＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラなどが用いられる。また、２つの画像取得部１０４ａ及び１０４ｂは、ステレオカメラとして機能する。なお、図１では、２つの画像取得部１０４ａ及び１０４ｂが設けられているが、画像取得部１０４の数は、これに限られるものではない。また、画像取得部１０４の位置は、赤外線照射部１０１の下方に限られるものではなく、例えば、赤外線照射部１０１の上方に設けられてもよいし、赤外線照射部１０１と画像取得部１０４とが上方から交互に配置されてもよい。
【００３０】
具体的には、画像取得部１０４ａ及び１０４ｂは、それぞれ、カメラレンズ１０４１、受光素子１０４２、信号処理回路１０４３などから構成される。カメラレンズ１０４１の前方（路面２０側）には、赤外線のみを透過して外乱光の影響を排除するバンドパスフィルタ１０５ａ及び１０５ｂが配置される。例えば、図３に示すように、赤外線照射部１０１ａ〜１０１ｄから照射された赤外線は、被写体（路面２０や車両（不図示）など）によって反射される。当該被写体からの反射光は、バンドパスフィルタ１０５及びカメラレンズ１０４１を介して受光素子１０４２に撮像される。信号処理回路１０４３は、受光素子１０４２からの出力信号に基づいて被写体の撮像信号を生成する。
【００３１】
Ａ／Ｄ変換部１０６ａ及び１０６ｂは、画像取得部１０４ａ及び１０４ｂで生成された撮像信号をデジタル信号の画像データに変換し、距離演算部１０７に出力する。なお、画像取得部１０４ａ及び１０４ｂにおいて、デジタル信号が生成される場合（例えば、デジタルカメラが用いられる場合）は、Ａ／Ｄ変換部１０６ａ及び１０６ｂは、省略されてもよい。また、図１では、Ａ／Ｄ変換部１０６ａ及び１０６ｂが設けられているが、画像取得部１０４の数に対応してＡ／Ｄ変換部１０６の数が変更されてもよい。
【００３２】
距離演算部１０７は、Ａ／Ｄ変換部１０６ａ及び１０６ｂから入力された画像データに基づいて、車軸検出装置１０から路面２０又は車両までの距離を演算する。具体的には、距離演算部１０７は、入力された２つの画像データにそれぞれ距離演算領域（後述）を設け、当該距離演算領域に含まれる各対応点までの距離を三角測量の原理を用いて演算する。
【００３３】
図４及び５は、本実施の形態に係る距離の演算方法を説明するための図である。図４Ａは、車両が存在しない場合に画像取得部１０４ａで取得された被写体像の画像データｄ１であり、図４Ｂは、車両が存在しない場合に画像取得部１０４ｂで取得された被写体像の画像データｄ１’である。画像データｄ１及びｄ１’では、被写体として、車両が含まれておらず、車軸検出装置１０と対向するアイランド２１ａ及び路面２０が含まれている。
【００３４】
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、距離演算部１０７は、距離演算領域Ａ及びＡ’をそれぞれ画像データｄ１及びｄ１’に設定する。ここで、距離演算領域Ａ及びＡ’は、例えば、画像データｄ１及びｄ１’の縦方向の画素数と同じ数の画素と、横方向に所定数の画素から構成される領域である。
【００３５】
距離演算部１０７は、被写体までの距離として、距離演算領域Ａ及びＡ’内の各対応点までの距離を三角測量の原理を用いて演算する。具体的には、距離演算部１０７は、距離演算領域Ａ内において注目画素を中心とする画像ウィンドウ（以下、注目領域という）ａを設定する。また、距離演算部１０７は、注目領域ａに対応する注目領域ａ’を距離演算領域Ａ’内から検索し、注目領域ａ及びａ’を対応点として当該対応点までの距離を演算する。さらに、距離演算部１０７は、距離演算領域Ａの注目領域ａを垂直方向にシフトし、シフトされた注目領域ａに対応する注目領域ａ’を距離演算領域Ａ’から検索し、シフトされた注目領域ａ及びａ’を対応点として当該対応点までの距離を演算する。このように、距離演算部１０７は、距離演算領域Ａにおいて注目領域ａを垂直方向にｎ回シフトさせ、それぞれシフトされた注目領域ａに対応する注目領域ａ’を検索し、注目領域ａ及びａ’を対応点として当該対応点までの距離を演算する。例えば、距離演算領域Ａ及びＡ’内においてｍ個の対応点（Ｐ１，Ｐ’１）〜（Ｐｍ，Ｐ’ｍ）が存在する場合、ｍ個の距離が演算される。
【００３６】
一方、図５Ａは、車両が存在する場合に画像取得部１０４ａで取得された画像データｄ２であり、図５Ｂは、車両が存在する場合に画像取得部１０４ｂで取得された画像データｄ２’である。画像データｄ２及びｄ２’では、被写体として、車両のタイヤ及びボディが含まれている。
【００３７】
図５Ａ及び図５Ｂにおいても、図４Ａ及び図４Ｂを参照して説明したように、距離演算部１０７は、距離演算領域Ａにおいて注目領域ａを垂直方向にｎ回シフトさせ、シフトされた注目領域ａに対応する注目領域ａ’を検索し、注目領域ａ及びａ’を対応点として当該対応点までの距離を、三角測量の原理を用いて演算する。例えば、距離演算領域Ａ及びＡ’内においてｍ個の対応点（Ｐ１，Ｐ’１）〜（Ｐｍ，Ｐ’ｍ）が存在する場合、ｍ個の距離が演算される。
【００３８】
信頼性評価部１０８は、距離演算部１０７で演算された距離の信頼性を評価する。具体的には、信頼性評価部１０８は、距離演算領域Ａ及びＡ’内のｍ個の対応点（Ｐ１，Ｐ’１）〜（Ｐｍ，Ｐ’ｍ）のそれぞれについて光量分布の相関値を演算し、演算した相関値に基づいてｍ個の距離の信頼性の指標（以下、信頼性指標という）を演算する。
【００３９】
例えば、信頼性評価部１０８は、距離の信頼性指標として、上記距離演算領域Ａ及びＡ’内の対応点（Ｐ１，Ｐ’１）〜（Ｐｍ，Ｐ’ｍ）のうち最高の相関を示す対応点のコントラスト値を演算してもよい。コントラスト値としては、例えば、距離演算領域Ａ及びＡ’の輝度の微分値のウィンドウ内積算値などが用いられる。
【００４０】
また、信頼性評価部１０８は、距離の信頼性指標として、上記距離演算領域Ａ及びＡ’内の対応点（Ｐ１，Ｐ’１）〜（Ｐｍ，Ｐ’ｍ）の相関値のうち、最高の相関を示す第１の相関値とそれに次ぐ相関を示す第２の相関値との比率を演算してもよい。信頼性評価部１０８は、以上のように演算された信頼性の指標を距離データ記憶部１０９に出力する。
【００４１】
距離データ記憶部１０９は、被写体に車両が含まれない場合の距離をモデルデータとして記憶及び更新する。具体的には、距離データ記憶部１０９は、被写体に車両が含まれない場合で、かつ、信頼性評価部１０８で評価された当該距離の信頼性指標が所定の条件を満たす場合、当該距離データに記憶データを更新する。上述のように、被写体までの距離の信頼性指標としては、距離演算領域Ａ及びＡ’内の対応点（Ｐ１，Ｐ’１）〜（Ｐｍ，Ｐ’ｍ）のうち、最高の相関を示す対応点のコントラスト値や、最高の相関を示す第１の相関値とそれに次ぐ相関を示す第２の相関値との比率などが用いられる。
【００４２】
具体的には、距離データ記憶部１０９は、距離演算領域Ａ及びＡ’内の対応点（Ｐ１，Ｐ’１）〜（Ｐｍ，Ｐ’ｍ）のうち最高の相関を示す対応点のコントラスト値が所定値以上である場合、対応点（Ｐ１，Ｐ’１）〜（Ｐｍ，Ｐ’ｍ）までのｍ個の距離に記憶データを更新する。例えば、図４Ａ及び図４Ｂに示す対応点（Ｐ１，Ｐ’１）〜（Ｐｍ，Ｐ’ｍ）において、アイランド及び路面の境界の対応点（Ｐｉ，Ｐ’ｉ）（１≦ｉ≦ｍ）は、模様（エッジ）が明確であるため、最高の相関を示すとする。このとき、距離データ記憶部１０９は、上記対応点（Ｐｉ、Ｐ’ｉ）のコントラスト値が所定値以上である場合、対応点（Ｐ１，Ｐ’１）〜（Ｐｍ，Ｐ’ｍ）までのｍ個の距離に記憶データを更新する。
【００４３】
一方、距離データ記憶部１０９は、最高の相関が得られる対応点（Ｐｉ、Ｐ’ｉ）のコントラスト値が所定値未満である場合、記憶データを更新しない。積雪時において路面２０のコントラスト値は路面状態が通常である場合よりも低下する。このため、上記所定値を積雪時の想定コントラスト値に設定することにより、積雪時の距離に記憶データが更新されるのを防止できる。このように、距離データ記憶部１０９は、最高の相関が得られる対応点（Ｐｉ、Ｐ’ｉ）のコントラスト値に基づいて、後述の車軸判定用に不適切な距離データ（例えば、積雪時の車両が存在しない場合の距離データ）に記憶データが更新されるのを防止する。
【００４４】
また、距離データ記憶部１０９は、距離演算領域Ａ及びＡ’内の対応点（Ｐ１，Ｐ’１）〜（Ｐｍ，Ｐ’ｍ）の相関値のうち、最高の相関を示す第１の相関値とそれに次ぐ相関を示す第２の相関値との比率が所定値以上である場合、各対応点までの距離データに記憶データを更新してもよい。例えば、図４Ａ及び図４Ｂに示す対応点（Ｐ１，Ｐ’１）〜（Ｐｍ，Ｐ’ｍ）の相関値のうち、最高の相関を示す対応点の相関値（第１の相関値）とそれに次ぐ相関を示す対応点の相関値（第２の相関値）との比率が所定値以上である場合、対応点（Ｐ１，Ｐ’１）〜（Ｐｍ，Ｐ’ｍ）までのｍ個の距離に記憶データを更新する。
【００４５】
一方、距離データ記憶部１０９は、上記第１の相関値と第２の相関値との比率が所定値未満である場合、記憶データを更新しない。積雪時において路面２０における上記比率は路面状態が通常である場合よりも低下する。このため、上記所定値を積雪時の想定比率よりも大きく設定することにより、積雪時の距離データに記憶データが更新されるのを防止できる。このように、距離データ記憶部１０９は、対応点（Ｐ１，Ｐ’１）〜（Ｐｍ，Ｐ’ｍ）の相関値のうち、最高の相関を示す第１の相関値とそれに次ぐ相関を示す第２の相関値との比率に基づいて、後述の車軸判定用に不適切な距離（例えば、積雪時において被写体に車両が含まれない場合の距離）に記憶データが更新されるのを防止する。
【００４６】
車軸判別部１１０は、距離演算部１０７から入力された距離データと、距離データ記憶部１０９で記憶されている距離データとの比較結果に基づいて、車軸を検出する。具体的には、車軸判別部１１０は、距離演算部１０７から入力された対応点（Ｐ１，Ｐ’１）〜（Ｐｍ，Ｐ’ｍ）までの距離と、距離データ記憶部１０９で記憶された距離とを比較し、車両の有無を判定する。また、車軸判別部１１０は、被写体に車両が含まれる場合で、該車両に対応する部分の距離分布が距離データ記憶部１０９で記憶された路面２０に対応する部分の距離分布と位置的に連続する場合に、車軸有りと検出する。車軸判別部１１０は、検出結果を上位システムに出力する。
【００４７】
ここで、図６〜図１２を参照し、車軸判別部１１０による車軸検出方法について詳述する。図６及び図７は、被写体に車両が存在する場合に当該車両の距離分布の取得方法を説明するための図である。また、図８〜図１０は、被写体に車両が存在しない場合の路面２０の距離部分の取得方法を説明するための図である。なお、図６〜図１０において、横軸は、被写体の対象点までの検出距離を示し、縦軸は、被写体の対象点の相対的な高さを示すものとする。また、図６Ａは、図５Ａ及び図５Ｂにおける距離演算領域Ａ及びＡ’で演算された距離分布を示しており、図８Ａは、図４Ａ及び図４Ｂにおける距離演算領域Ａ及びＡ’で演算された距離分布を示すものとする。
【００４８】
被写体に車両が存在する場合、被写体（すなわち、路面２０及び車両）の距離分布が、例えば、図６Ａに示される。図６Ａにおいて、路面２０に対応する距離データは、画像取得部１０４で撮像される路面２０との高さが略一定となるため、所定高さ付近で分布する。一方、車両に対応する距離データは、画像取得部１０４で撮像された車両までの距離が略一定となるため、所定の検出距離付近で分布する。また、図６Ａにおいては、路面２０又は車両に対応する距離データの一部は、上記所定高さ付近又は上記所定距離付近以外で誤検出される。このような誤検出データは、車両の検出精度を低下させる原因となることから、図６Ｂに示されるように除去される。次に、図６Ｃに示すように、例えば、高さ方向に５ｃｍ単位、検出距離方向に２５０ｃｍ単位の領域が設定される。なお、高さ方向の領域単位は、車両のボディ部分と路面２０との間の不連続部分が検出される程度の間隔に設定される。
【００４９】
次に、図７Ａに示すように、車軸判別部１１０は、検出距離方向の領域（以下、検出距離領域という）単位で高さ方向に距離データ数を積算し、最大積算値が所定の閾値以上であるか否かによって車両の有無を判定する。例えば、図７Ａでは、距離検出領域ａの積算値が最大積算値であり当該最大積算値が所定の閾値以上であるので、車軸判別部１１０は、距離検出領域ａに車両が存在すると判定する。また、図７Ｂに示すように、車軸判別部１１０は、距離検出領域ａの距離データを抽出し、高さ方向の領域（以下、高さ領域という）単位で距離データ数を積算する。また、車軸判別部１１０は、積算値が所定の閾値以上であるか否かによって、図７Ｃに示すように、距離検出領域ａにおける高さ領域単位での車両の検出有無を二値化する。
【００５０】
一方、被写体に車両が存在しない場合、被写体（すなわち、路面２０）の距離分布が、例えば、図８Ａに示される。上述のように、路面２０に対応する距離データは、所定高さ付近で分布する。また、図８Ａにおいては、路面２０に対応する距離データの一部は、上記所定高さ付近以外で誤検出される。このような誤検出データは、車軸の検出精度を低下させる原因となることから、図８Ｂに示されるように除去される。次に、図８Ｃに示すように、例えば、高さ方向に５ｃｍ単位、検出距離方向に２５０ｃｍ単位の領域が設定される。
【００５１】
次に、図９Ａに示すように、車軸判別部１１０は、検出距離領域単位で高さ方向に距離データ数を積算する。図９Ａでは、最大積算値が所定の閾値を超えないので、車両が存在しないと判定する。また、図９Ｂに示すように、車軸判別部１１０は、高さ領域単位で検出距離方向に距離データ数を積算し、積算値が所定の閾値以上であるか否かによって、図１０Ａに示すように、路面２０が存在する高さ領域ｂを検出する。さらに、車軸判別部１１０は、高さ領域ｂにおいて検出距離領域単位で高さ方向に距離データ数を積算し、積算値が所定の閾値以上であるか否かによって、図１０Ｂに示すように、高さ領域ｂにおける検出距離単位での路面２０の検出有無を二値化する。車軸判別部１１０は、検出結果を路面２０の距離分布（モデルデータ）として距離データ記憶部１０９に記憶させる。
【００５２】
図１１は、車軸の検出方法を説明するための図である。図１１に示すように、車軸判別部１１０は、距離データ記憶部１０９で記憶される路面２０の距離分布（図１０Ｂ参照）と被写体に車両が存在する場合の車両の距離分布（図７Ｃ参照）とを突合し、車両の距離分布と路面２０の距離分布とが位置的に連続するか否かを判定する。車軸判別部１１０は、車両の距離分布と路面２０の距離分布とが位置的に連続する場合、車両のタイヤ部分であると判断し、タイヤ部分に接続される車軸を検出する。
【００５３】
このような車軸の検出方法によれば、車軸は、車両の距離分布と路面２０の距離分布との位置的な連続性によって検出されるので、図１２Ａに示すように、路面２０と車両との接触部分の距離データの抜けがなければ、路面２０又は車両の距離データの一部が外乱光の影響により抜ける場合であっても、車軸有りと検出できる。したがって、外乱光の影響等による車軸の検出精度の低下を軽減できる。また、図６Ｂや図８Ｂを参照して説明したように誤検出データは除去されるので、図１２Ｂに示すように、外乱光等の影響により距離データが誤検出される場合であっても、車軸の検出精度が低下するのを防止できる。
【００５４】
なお、車軸判別部１１０は、路面２０の距離分布と車両の距離分布とが図８に示すように完全に連続しなくとも、両者の隙間が所定値未満（例えば、０ｃｍ〜５ｃｍの１つの高さ領域）であれば、両者が位置的に連続していると判断し、車軸有りと検出してもよい。一方、車軸判別部１１０は、両者の隙間が上記所定値以上であれば、両者が位置的に連続しないと判断し、車両のボディ部分であると判断してもよい。
【００５５】
以上のように、本実施の形態に係る車軸検出装置１０においては、距離データ記憶部１０９は、距離演算部１０７で距離が演算された被写体に車両が含まれない場合で、当該距離演算部１０７で演算された距離の信頼性が所定条件を満足する場合、当該演算された距離に記憶内容を更新するので、モデルデータとしての信頼性が低い距離が車軸検出の比較に用いられることがない。したがって、積雪時など不適切なモデルデータが距離データ記憶部１０９に記憶されるのを防止でき、車軸の検出精度を向上させることができる。
【００５６】
また、本実施の形態に係る車軸検出装置１０においては、距離演算領域Ａ及びＡ’内の対応点Ｐ１〜Ｐｍ、Ｐ’１〜Ｐ’ｍまでの距離が演算されるので、被写体までの距離を線又は面で計測可能となる。このため、太陽光などの外乱光の入射により距離演算領域Ａ及びＡ’内の一部の対応点の距離演算精度が低下しても、他の対応点までの距離データによる捕捉が可能であり、外乱光の影響による車軸検出精度の低下を防止できる。
【００５７】
また、本実施の形態に係る車軸検出装置１０においては、被写体までの距離の信頼性の指標として最高の相関が得られた対応点のコントラスト値を用い、当該コントラスト値が所定値以上である場合に記憶手段の記憶内容が更新される。このため、コントラスト値が所定値未満の距離データ（すなわち、テクスチャ（模様）が少なく距離演算精度が低い距離データ）に記憶手段の記憶内容が距離データ記憶部１０９で更新されるのを防止でき、不適切なモデルデータに起因する車軸検出精度の低下を防止できる。
【００５８】
また、本実施の形態に係る車軸検出装置１０においては、被写体までの距離の信頼性の指標として第１の相関値及び第２の相関値との比率を用い、当該比率が所定値以上である場合に記憶手段の記憶内容が更新される。このため、当該比率が所定値未満の距離データ（すなわち、テクスチャ（模様）が少なく距離演算精度が低い距離データ）に記憶手段の記憶内容が距離データ記憶部１０９で更新されるのを防止でき、不適切なモデルデータに起因する車軸検出精度の低下を防止できる。
【００５９】
また、本実施の形態に係る車軸検出装置１０においては、路面２０又は車両に対する投光手段として赤外線照射部１０１を用いるので、ポリゴンミラーなどの光走査手段を備える場合のように、モータなどの可動部を設ける必要がなく、機械的寿命を向上させることができる。また、アイランド２１ａ及び２１ｂの間の路面２０を赤外線の照射領域としてカバーできるように複数の赤外線照射部１０１が設置されるので、当該路面２０を通過する車両に赤外線をより確実に照射できる。
【００６０】
また、本実施の形態に係る車軸検出装置１０においては、接触式の踏板のように路面２０にセンサなどを埋設する必要がないので、容易に据え付け可能である。さらに、接触による摩耗の問題も解決できる。
【００６１】
＜変更例１＞
次に、本実施の形態に係る車軸検出装置１０の変更例１について、上記実施の形態との相違点を中心に説明する。変更例１では、距離演算部１０７が１つの画像データに対して複数の距離演算領域を設ける点で、上記実施の形態と異なる。
【００６２】
図１３は、変更例１に係る距離の演算方法を説明するための図である。図１３Ａは、車両が存在する場合に画像取得部１０４ａで取得された画像データｄ３であり、図１３Ｂは、車両が存在する場合に画像取得部１０４ｂで取得された画像データｄ３’である。図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、距離演算部１０７は、複数の距離演算領域Ａ１〜Ａ４及びＡ１’〜Ａ４’をそれぞれ画像データｄ３及びｄ３’に設定する。距離演算領域Ａ１〜Ａ４及びＡ１’〜Ａ４’は、車両の進行方向に対して垂直にそれぞれ設定される。このため、車両の進行方向から順番に距離演算領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４の順に車軸判別結果を時系列に並べることによって、車両の前後進を判別できる。
【００６３】
変更例１に係る車軸検出装置１０によれば、各距離演算領域における車軸の検出タイミングから車両の前後進を判別するので、車両の前後進を判別するために、従来の踏板４０のような接触式の車軸検出装置を用いずとも、図１８に示す従来の踏板と同様と同様の出力を得ることができる。このため、踏板４０のように長時間の通行止めや定期的な保守作業を行わずに、車両の前後進を判別できる。また、従来の踏板４０に代えて、変更例１に係る車軸検出装置１０を容易に導入できる。
【００６４】
＜変更例２＞
次に、本実施の形態に係る車軸検出装置１０の変更例２について、上記実施の形態との相違点を中心に説明する。変更例２では、車軸検出装置１０をアイランド２１ａ及び２１ｂの双方に設ける点で、上記実施の形態と異なる。
【００６５】
図１４は、変形例２に係る赤外線の放射例を示す図である。図１４に示すように、変更例２においては、車軸検出装置１０がアイランド２１ａ及び２１ｂの双方に設けられる。各車軸検出装置１０の複数の赤外線照射部１０１は、アイランド２１ａ及び２１ｂの間の路面２０の中心位置から手前側の領域を赤外線の照射領域としてカバーするように配置され、各赤外線照射部１０１から赤外線が照射される。この結果、上記実施の形態で述べたように、アイランド２１ａ及び２１ｂの双方の側の車軸検出装置１０における車軸の判定結果が上位システムに出力され、上位システムが、車軸検出装置１０からの判定結果に基づいて、最終的に車軸の検出判定を行う。
【００６６】
変更例２に係る車軸検出装置１０によれば、アイランド２１ａ及び２１ｂの双方に車軸検出装置１０が設けられるので、車両がアイランド２１ａ及び２１ｂのいずれかに偏って走行する場合でも、いずれかの車軸検出装置１０で赤外線の反射光による画像データを取得できる。このため、車両の車軸の検出精度を向上させることができる。なお、変更例２と変更例１とを組み合わせることも可能である。
【００６７】
＜変更例３＞
次に、本実施の形態に係る車軸検出装置１０の変更例３について、上記実施の形態との相違点を中心に説明する。変更例３では、一方のアイランド２１に車軸検出装置１０を設け、他方のアイランド２１に赤外線照射装置３０を設ける点で、上記実施の形態と異なる。
【００６８】
図１５は、変更例３に係る赤外線の放射例を示す図である。図１５に示すように、変更例３においては、一方のアイランド２１ａに車軸検出装置１０が設けられ、他方のアイランド２１ｂに赤外線照射装置３０が設けられる。
【００６９】
車軸検出装置１０の複数の赤外線照射部１０１ａ〜１０１ｄは、アイランド２１ａ及び２１ｂの路面２０の中心位置から手前側の領域を赤外線の照射領域としてカバーするように配置され、各赤外線照射部１０１から赤外線が照射される。
【００７０】
一方、赤外線照射装置３０にも、アイランド２１ａ及び２１ｂの路面２０の中心位置から手前側の領域を赤外線の照射領域としてカバーするように複数の赤外線照射部３０１ａ〜３０１ｄが配置され、各赤外線照射部３０１から赤外線が照射される。なお、赤外線照射装置３０は、赤外線照射部３０１ａ〜３０１ｄから照射された赤外線の反射光の受光手段については備えていない。
【００７１】
車軸検出装置１０の画像取得部１０４ａ及び１０４ｂは、自装置又は赤外線照射装置３０から照射された反射光を取得する。画像取得部１０４ａ及び１０４ｂで取得された反射光に基づいて、上記実施の形態で述べたように、車軸の判定が行なわれる。
【００７２】
変更例３に係る車軸検出装置１０によれば、アイランド２１ａ及び２１ｂの双方から照射された赤外線の反射光に基づいて車軸判定が行なわれる。したがって、車両がアイランド２１ａ及び２１ｂのいずれかに偏って走行する場合でも、いずれかの車軸検出装置１０で赤外線の反射光による画像データを取得できる。このため、車両の車軸の検出精度を向上させることができる。なお、変更例３と変更例１とを組み合わせることも可能である。
【００７３】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１０…車軸検出装置、２０…路面、２１、２１ａ、２１ｂ…アイランド、２２…ブース、１０１、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ…赤外線照射部、１０２…照明駆動部、１０３…電源供給部、１０４、１０４ａ、１０４ｂ…画像取得部、１０４１…カメラレンズ、１０４２…受光素子、１０４３…信号処理回路、１０５、１０５ａ、１０５ｂ…バンドパスフィルタ、１０６、１０６ａ、１０６ｂ…Ａ／Ｄ変換部、１０７…距離演算部、１０８…信頼性評価部、１０９…距離データ記憶部、１１０…車軸判別部、１１１…筐体、１１２、１１２ａ、１１２ｂ…ガラス窓、３０…赤外線照射装置、３０１、３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃ、３０１ｄ…赤外線照射部、４０…踏板、４１…補強用鉄板、４２、４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ…接点体、４３…ゴム本体、４２１…ゴム本体、４２２…電極、４２３…電極
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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