(57)【要約】【課題】汎用的なカメラを使用する簡易な構成によって、車両等の移動被写体を適切に撮影することできる。【解決手段】速度検出機３０によって車両の超過速度を検出し、撮影制御装置２０において、あらかじめ設定された解像度および撮影距離に基づき、シャッタタイミングを演算する。また、広域カメラの撮影画像によって車両の走行車線を特定する。そして、所定の撮影地点を車両が通過したとき撮影するように、対応する狭域カメラを動作制御し、車両の静止画像を交通監視センター４０へ送信する。【選択図】図１
2006309742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動する被写体の速度を測定する速度検出手段と、
前記被写体を捉えるために被写体の移動方向に沿って設置され、撮像素子を有するカメラと、
３次元解像度換算図に基いて、前記カメラの撮影特性と要求される解像度とに従い撮影地点を演算する演算手段と、
前記撮影地点を前記被写体が通過するとき前記被写体を撮影するように、前記速度に基いて前記カメラを動作制御する撮影制御手段と、
撮影によって得られた画像を外部へ出力する画像転送手段と
を備えたことを特徴とする移動被写体用撮影装置。
【請求項２】
前記演算手段が、所定速度以上の速度で移動する過速度被写体に対して撮影地点を演算し、
前記撮影制御手段が、前記過速度被写体に対して撮影を実行することを特徴とする請求項１に記載の移動被写体用撮影装置。
【請求項３】
前記撮影制御手段が、移動方向に沿って通過する被写体を順次撮影するように、前記カメラを制御することを特徴とする請求項１に記載の移動被写体用撮影装置。
【請求項４】
前記演算手段が、解像度の変更に従い、撮影地点、前記カメラの撮影光学系の画角、前記撮像素子の画素数のうちすくなくともいずれか一つを前記３次元解像度換算図に基いて変更することを特徴とする請求項１に記載の移動被写体用撮影装置。
【請求項５】
前記演算手段が、解像度の変更に従い、撮影地点を前記３次元解像度換算図に基いて変更することを特徴とする請求項１に記載の移動被写体用撮影装置。
【請求項６】
前記演算手段が、解像度の変更に従い、前記カメラの撮影光学系の画角を前記３次元解像度換算図に基いて変更することを特徴とする請求項１に記載の移動被写体用撮影装置。
【請求項７】
前記演算手段が、解像度の変更に従い、前記撮像素子の画素数を前記３次元解像度換算図に基いて変更することを特徴とする請求項１に記載の移動被写体用撮影装置。
【請求項８】
前記カメラとして、複数の被写体移動領域に応じて複数の記録用カメラがそれぞれ設置され、
撮影対象となる被写体の移動する移動領域を特定する特定手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の移動被写体用撮影装置。
【請求項９】
前記撮影地点から遠方側の速度検出地点付近を撮影可能な被写体特定用カメラが前記カメラとしてさらに設けられ、
前記特定手段が、前記被写体特定用カメラによる撮影画像に基づいて、撮影すべき被写体の移動領域を特定し、
前記撮影制御手段が、前記複数の記録用カメラの中で特定された移動領域に応じたカメラを選択し、撮影動作を制御することを特徴とする請求項８に記載の移動被写体用撮影装置。
【請求項１０】
前記被写体特定用カメラの撮影光学系の画角が、前記複数の記録用カメラの撮影光学系の画角より広いことを特徴とする請求項９に記載の移動被写体用撮影装置。
【請求項１１】
前記演算手段が、設定される解像度と前記撮像素子の画素数とに基づいて、前記撮影地点を演算することを特徴とする請求項１に記載の移動被写体用撮影装置。
【請求項１２】
移動する被写体を捉えるために被写体の移動方向に沿って設置され、撮像素子を有するカメラの撮影動作を制御する装置であって、
３次元解像度換算図に基いて、前記カメラの撮影特性および要求される解像度に従い撮影地点を演算する演算手段と、
前記撮影地点を前記被写体が通過するとき前記被写体を撮影するように、検出される被写体の速度に基いて前記カメラを動作制御する撮影制御手段と
を備えたことを特徴とする撮影制御装置。
【請求項１３】
移動する被写体を捉えるために被写体の移動方向に沿って設置され、撮像素子を有するカメラの撮影動作を制御する方法であって、
３次元解像度換算図に基いて、前記カメラの撮影特性および要求される解像度に従い撮影地点を演算し、
前記撮影地点を前記被写体が通過するとき前記被写体を撮影するように、検出される被写体の速度に基いて前記カメラを動作制御することを特徴とする撮影制御方法。
【請求項１４】
移動する被写体を捉えるために被写体の移動方向に沿って設置され、撮像素子を有するカメラの撮影動作を制御するプログラムを格納した記録媒体であって、
３次元解像度換算図に基いて、前記カメラの撮影特性および要求される解像度に従い撮影地点を演算する演算手段と、
前記撮影地点を前記被写体が通過するとき前記被写体を撮影するように、検出される被写体の速度に基いて前記カメラを動作制御する撮影制御手段と
を機能させるプログラムを格納した記録媒体。
【請求項１５】
移動する被写体を捉えるために被写体の移動方向に沿って設置され、撮像素子を有するカメラの撮影動作を制御するプログラムであって、
３次元解像度換算図に基いて、前記カメラの撮影特性および要求される解像度に従い撮影地点を演算する演算手段と、
前記撮影地点を前記被写体が通過するとき前記被写体を撮影するように、検出される被写体の速度に基いて前記カメラを動作制御する撮影制御手段と
を機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項１６】
車両の速度を測定する速度検出手段と、
前記車両を捉えるために車両移動方向に沿って設置され、それぞれ撮像素子を有する複数のカメラと、
３次元解像度換算図に基いて、前記複数のカメラ各々の撮影特性と要求される解像度とに従い撮影地点を演算する演算手段と、
撮影対象となる車両の走行領域を特定する特定手段と、
前記撮影地点を車両が通過するとき前記車両を撮影するように、特定された走行領域に応じたカメラを前記速度に基いて動作制御する撮影制御手段と、
撮影によって得られた静止画像を外部へ出力する画像転送手段と
を備えたことを特徴とする車両検知システム。
【請求項１７】
車両の速度を測定し、
３次元解像度換算図に基いて、前記車両を捉えるために車両移動方向に沿って設置されてそれぞれ撮像素子を有する複数のカメラ各々の撮影特性と要求される解像度とに従い撮影地点を演算し、
撮影対象となる車両の走行領域を特定し、
前記撮影地点を車両が通過するとき前記車両を撮影するように、特定された走行領域に応じたカメラを前記速度に基いて動作制御し、
撮影によって得られた静止画像を外部へ出力することを特徴とする車両検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路を走行する車両等の移動する被写体を撮影する撮影装置に関し、特に、車両を撮影し、ナンバープレート、車種、あるいは運転手の顔などを特定可能な車両検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両検知システムとしては、いわゆるオービス（自動速度取締機）や自動ナンバープレート読取装置などが配置されており、道路を走行する車両の取り締り、監視を行っている。オービスとしては、レーダ式オービスが知られており、ドップラー効果によって車両の速度を計測し、路上に設置されたカメラでその車両を撮影する（例えば特許文献１、特許文献２参照）。レーダ式の一つである「新Ｈシステム」の場合、断続波を使用するとともに、デジタルカメラを使用して自動的に画像データが転送される。一方、自動ナンバープレート読取装置としてはいわゆる「Ｎシステム」が知られており、各車線を走行する車両のナンバープレートをリアルタイムで認識し、他の場所に設置された監視装置において追尾対象の車両を検知する（例えば特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平２−３０２８９９号公報
【特許文献２】特開平４−２９９２７７号公報
【特許文献３】特許第３４０２２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に、撮影によって得られた画像に要求される解像度は、その撮影対象に応じて異なる。ナンバープレート、車種に比べて運転手の顔には高解像度が要求される。しかしながら、超過速度（例えば秒速５０〜６０ｍ）で車両が走行している場合、自動速度取締機において完全に合焦した状態で特定車両を撮影することは困難であり、低解像度の撮影画像からナンバープレートなどの必要な情報を得ることができない。したがって、高画素数であって特殊なカメラを使用して解像度を向上させる必要がある。しかしながら新Ｈシステムなどのように撮影データをそのままデータ管理部へ送信する場合、高解像度の画像ではデータ容量が膨大になって処理スピードが低下してしまい、順次通過する車両を機動的に測定することができない。また、オービス（速度取締機）とＮシステムなどの車両監視システムは、別々にシステム構築されており、速度の取締り、ナンバープレート認識両方を適宜切り替えることができない。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明では、解像度を考慮して撮影条件を論理的に演算設定し、様々な撮影動作を実行可能な撮影装置および車両検知システムが提供される。
【０００５】
本発明の撮影装置は、車両などの移動する被写体を対象として撮影する装置であり、移動する被写体の速度を測定する速度検出手段と、被写体を捉えるために被写体の移動方向に沿って設置され、撮像素子を有するカメラと、３次元解像度換算図に基いて、カメラの撮影特性と要求される解像度に従い撮影地点を演算する演算手段と、撮影地点を被写体が通過するとき被写体を撮影するように、被写体の速度に基いてカメラを動作制御する撮影制御手段と、撮影によって得られた静止画像を外部へ出力する画像転送手段とを備える。速度検出手段としては、例えばレーダ式、あるいはループコイル式速度検知器が適用される。撮影された画像は、中央制御部などへデータとして送信される。カメラレンズの視野内に移動している被写体を捉えることがでるように（被写体像を得ることができるように）、カメラは被写体の移動方向に沿って設置される。カメラとしては、スチルカメラであれば好ましいが、あるいはムービーカメラを使用してもよい。また、間引き処理等によって画素数変換可能なカメラ、あるいはズームレンズなど可変焦点カメラなどを使用すればよい。さらに、撮像部の機能だけを備えたカメラを用意し、画像データ生成部を別途設けるように構成してもよい。被写体が複数の移動領域を移動可能な場合、移動領域の数だけ複数の記録用カメラが用意され、複数の記録用カメラが被写体移動方向に沿ってそれぞれ設置される。そして、撮影対象となる被写体の移動する移動領域を特定する特定手段を設ければよい。特定手段により特定された移動領域を移動し、カメラに近づいてくる被写体に対して撮影動作が行われる。被写体の移動領域の特定するため、例えば、撮影地点から遠方側の速度検出地点付近を撮影可能な被写体特定用カメラが設けられる。そして、特定手段が、被写体特定用カメラによる撮影画像に基づいて、撮影すべき被写体の移動領域を特定し、撮影制御手段が、複数の記録用カメラの中で特定された移動領域に応じたカメラを選択し、撮影動作を制御すればよい。記録用カメラの画素数を抑えるため、被写体特定用カメラの撮影光学系の画角が、複数の記録用カメラの撮影光学系の画角より広い、すなわち、被写体特定用カメラを広角レンズカメラ、記録用カメラをナローレンズカメラに設定すればよい。
【０００６】
本願発明において提供される３次元解像度換算図について説明する。まず、被写体までの撮影距離（撮影地点）と、被写体に応じて要求される（平面上）解像度との積である被写体に関する解像度が定義される（ここでは、距離を含めたパラメータであることを考慮し、３次元解像度という）。３次元解像度は、被写体像の解像度に影響を与える撮影条件、すなわちワイド、ナロー用カメラによって異なる撮影光学系の画角と、撮影時に記録される被写体像を構成する画素数（以下では、撮影画素数という）とを一義的に設定可能にする値である（ここでは、撮像素子の画素数と撮影光学系の画角とをカメラの特性という）。撮影光学系の画角は、撮影光学系から被写体までの距離を被写体位置の左右変動に関らず一定にすることを考慮して、ラジアン（ｒａｄ）で表すのがよい。この場合、ｆ−θレンズを用いられる。しかしながら、一般的に使用するカメラに適応させるため、画角を水平画角（°）で表してもよい。平面上解像度は、例えばｄｐｉ（dot per inch）によって表される。
【０００７】
要求される平面上（被写体像）解像度は、撮影対象となる被写体によって異なる。そこで本願発明では、定義された３次元解像度に基づき、撮影光学系の画角および被写体像を構成する撮影画素数との組み合わせと、３次元解像度、すなわち解像度と被写体までの距離の積との対応関係を表す３次元解像度換算図が用意される。３次元解像度変換図では、撮影光学系の画角と撮影画素数との組み合わせがプロットされている。要求される解像度を満足させる撮影光学系の画角と撮影画素数との組み合わせは無数に存在するが、３次元解像度によってこの組み合わせが図示化される。３次元解像度換算図は、人間の視感覚が対数的な傾向にあることを考慮して図示化したものであり、特に、撮影光学系の画角および撮影画素数とを２を底とする対数で表し、２を底とする指数関数によって３次元解像度の値を表した場合、その組み合わせのプロットの軌跡は、所定の値をもつ３次元解像度の線形性をもったラインとなって表される。解像度の値に応じて複数の３次元解像度の線形ラインが規定され、各ライン上に沿って撮影光学系の画角および撮影画素数の組み合わせが１対１で対応する。このような３次元解像度換算図に基づき、撮影光学系の画角、撮影画素数、被写体までの距離および平面上解像度が設定可能になる。
【０００８】
例えば、撮影光学系の画角、画素数が一定の条件において、要求される平面上解像度を満足するように、撮影距離（撮影地点）が３次元解像度変換図から設定される。あるいは、撮影画素数、撮影距離（撮影地点）が一定の条件において、要求される平面上解像度を満足するように、撮影光学系の画角を３次元解像度変換図から設定してもよい。さらには、撮影距離（撮影地点）が一定の条件において、要求される平面上解像度を満足するように、撮影光学系の画角、撮影画素数の組み合わせを３次元解像度変換図から設定してもよい。
【０００９】
このような３次元解像度を定義して３次元解像度換算図を規定することにより、適切な撮影条件が一義的に求められる。そして、３次元解像度換算図のデータに従い、求められた撮影条件に基づいて撮影動作を行うことにより、必要な解像度をもつ被写体像が撮影、記録される。すなわち、カメラの絞り値、シャッタスピードの露出値を演算するために利用されるプログラム線図のように、手探り的（ヒューリスティック）でなく論理的、一義的に撮影条件が求められる。
【００１０】
本願発明では、３次元解像度換算図に基いて、要求される解像度から被写体距離（撮影地点）が演算される。例えば、撮影画素数、撮影光学系の画角が定められたカメラの場合、３次元解像度のラインおよび平面上解像度から撮影距離（撮影地点）が一義的に求められる。また、カメラの撮影光学系が可変焦点、すなわちズームカメラであって画角を調整可能である場合、演算手段は、設定される解像度と撮像素子の画素数とに基づいて、撮影地点を演算すればよい。このように、常に高解像度の画像を撮影する必要が無く、数十万画素の撮像素子を備えたカメラによっても、要求される解像度の画像を得ることができる。また、３次元解像度変換図を使用することにより、要求される解像度が変更されてもそれに合わせて撮影地点が演算され、臨機応変に撮影条件を設定することができる。また、カメラにおいて撮影光学系の画角、撮影画素数が調整可能である場合、撮影範囲の制限等があるときには３次元解像度換算図を利用して画角の変更、あるいは画素数の変更をすることができる。
【００１１】
また、このような３次元解像度換算図のデータを用いた演算により、従来のオービス、Ｎシステムの機能を同じ撮影システムによって実現することができる。例えば、超過速度の車両を特定するように撮影を実行し、あるいは、ナンバープレートのみ認識するようにカメラを使って連続的に撮影するようにしてもよい。
【００１２】
本発明の撮影制御装置は、移動する被写体を捉えるために被写体の移動方向に沿って設置され、撮像素子を有するカメラの撮影動作を制御する装置であって、３次元解像度換算図に基いて、カメラの撮影特性および要求される解像度に従い撮影地点を演算する演算手段と、撮影地点を被写体が通過するとき被写体を撮影するように、検出される被写体の速度に基いてカメラを動作制御する撮影制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の撮影制御方法は、移動する被写体を捉えるために被写体の移動方向に沿って設置され、撮像素子を有するカメラの撮影動作を制御する方法であって、３次元解像度換算図に基いて、カメラの撮影特性および要求される解像度に従い撮影地点を演算し、撮影地点を被写体が通過するとき被写体を撮影するように、検出される被写体の速度に基いてカメラを動作制御することを特徴とする。
【００１４】
本発明の記録媒体は、移動する被写体を捉えるために被写体の移動方向に沿って設置され、撮像素子を有するカメラの撮影動作を制御するプログラムを格納した記録媒体であって、３次元解像度換算図に基いて、カメラの撮影特性および要求される解像度に従い撮影地点を演算する演算手段と、撮影地点を被写体が通過するとき被写体を撮影するように、検出される被写体の速度に基いてカメラを動作制御する撮影制御手段とを機能させるプログラムを格納する。
【００１５】
本発明のプログラムは、移動する被写体を捉えるために被写体の移動方向に沿って設置され、撮像素子を有するカメラの撮影動作を制御するプログラムであって、３次元解像度換算図に基いて、カメラの撮影特性および要求される解像度に従い撮影地点を演算する演算手段と、撮影地点を被写体が通過するとき被写体を撮影するように、検出される被写体の速度に基いてカメラを動作制御する撮影制御手段とを機能させることを特徴とする。
【００１６】
本発明の車両検知システムは、車両の速度を測定する速度検出手段と、車両を捉えるために車両移動方向に沿って設置され、それぞれ撮像素子を有する複数のカメラと、３次元解像度換算図に基いて、複数のカメラ各々の撮影特性と要求される解像度とに従い撮影地点を演算する演算手段と、撮影対象となる車両の走行領域を特定する特定手段と、撮影地点を車両が通過するとき車両を撮影するように、特定された走行領域に応じたカメラを速度に基いて動作制御する撮影制御手段と、撮影によって得られた静止画像を外部へ出力する画像転送手段とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の車両検知方法は、車両の速度を測定し、３次元解像度換算図に基いて、車両を捉えるために車両移動方向に沿って設置されてそれぞれ撮像素子を有する複数のカメラ各々の撮影特性と要求される解像度とに従い撮影地点を演算し、撮影対象となる車両の走行領域を特定し、撮影地点を車両が通過するとき車両を撮影するように、特定された走行領域に応じたカメラを速度に基いて動作制御し、撮影によって得られた静止画像を外部へ出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、汎用的なカメラを使用する簡易な構成によって、車両等の移動被写体を適切に撮影することできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下では、図面を参照して本発明の実施形態である車両監視システムについて説明する。
【００２０】
図１は、本実施形態である車両検知システムの全体を概略的に示した図である。図２は、車両撮影装置を概略的に示した図である。
【００２１】
車両検知システムは、高速道路などの複数車線ある道路Ｒに設置されており、車両撮影装置１０、撮影制御装置２０、速度検出機３０とを備える。撮影制御装置２０は、道路Ｒから離れた場所にある交通監視センター４０に接続されている。速度検知機３０は、ループコイル式速度検出装置であり、あらかじめ道路Ｒに埋め込まれたコイル（図示せず）を通過するときの磁界変化に基づいて車両速度を検知する。
【００２２】
図２に示すように、車両撮影装置１０は、１つの広域カメラ（広角レンズカメラ）Ｍ１と、３つの狭域カメラ（望遠レンズカメラ）Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３とを備え、各カメラは撮影制御装置２０によって遠隔操作される。広域カメラＭ１は、３つの車線Ｒ１〜Ｒ３すべてをカバーするような広域画角（３０度〜６０度）で撮影可能であり、数百万画素の撮像素子を有する。広域カメラＭ１は、カメラ位置から５０〜１００ｍの距離にある車両を捉えるようにレンズの向きがあらかじめ固定されている。
【００２３】
一方、狭域カメラＣ１、Ｃ２、Ｃ３は、それぞれ、車線Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３および車両サイズに応じた画角（５度〜２０度）で撮影を実行可能な可変焦点望遠レンズを有する。また、各カメラは、それぞれ略５０万画素数の撮像素子を備えている。広域カメラＭ１は、リアルタイム（数十ｍｍｓｅｃの時間間隔）で撮影を行う一方、狭域カメラＣ１、Ｃ２、Ｃ３は、超過速度の特定車両に対して撮影動作を実行する。狭域カメラＣ１、Ｃ２、Ｃ３には、それぞれカメラのレンズ向きを微調整するレンズ向き調整機構Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３が取付けられており、カメラ設置位置から２０〜４０ｍ離れた地点で通過する車両を撮影するようにレンズ向きが調整される。
【００２４】
速度超過の車両が近づいて速度検出機３０が車両速度を検出すると、超過速度検知を知らせる信号が撮影制御装置２０へ送信される。そして、広域カメラＭ１の撮影情報から、速度検出器３０の測定地点を通過した車両であって測定地点に最も近い車両およびその車両が走行する車線が特定されると、撮影制御装置２０は、その車線に応じたカメラに対して遠隔操作による撮影動作の制御を実行する。狭域カメラＣ１、Ｃ２、Ｃ３では撮影によって画像データが生成され、画像データは撮影制御装置２０を介して交通監視センター４０へ送信される。
【００２５】
図３は、撮影制御装置２０のブロック図である。
【００２６】
撮影制御装置２０は、コントローラ２２、演算部２４、画像メモリ２６、メモリ２８、車線特定部２９とを備え、撮影動作全体を制御するプログラムを格納したＲＯＭ（図示せず）を有するコントローラ２２が、撮影制御装置２０の動作を制御する。車線特定部２９では、広域カメラＭ１から順次送られてくる動画像に基いて車両の走行する車線が自動認識処理により特定される。
【００２７】
メモリ２８には、後述する３次元解像度換算図に対応するテーブルデータが格納されており、演算部２４では、このテーブルデータに基いて、車両の撮影地点（被写体距離）が演算される。コントローラ２２は、車線特定部２９から送られてくる走行車線情報および演算部２４において算出された撮影地点と、速度検出機３０から送信されてきた速度データとに基いて、シャッタタイミングを演算し、動作させる狭域カメラへ撮影動作実行信号を所定のタイミングで送信する。選択された狭域カメラでは、所定の絞り値およびシャッタスピードで車両を撮影する。撮影により得られた静止画像は画像メモリ２６に転送され、さらに交通監視センター４０へ送信される。撮影地点が変更される場合、レンズ向きを修正するため、レンズ向き調整機構へ制御信号が送信される。後述するように撮影画像の解像度等を変更する場合、制御信号が交通監視センター４０からコントローラ２２へ送信され、コントローラ２２は受信した制御信号に基いて演算部２４を制御する。演算部２４では、変更された解像度等に基いて撮影条件が設定される。
【００２８】
図４は、３次元解像度換算図である。図５は、被写体に要求される解像度を示した図である。図６、７は、３次元解像度と被写体までの距離との関係を示した図である。図７は、被写体までの距離と３次元解像度変換図との関係を示した図である。図４〜図７を用いて、プログラム線図として利用可能な３解像度換算図について説明する。なお、撮影によって得られる被写体像の解像度を以下ではｄｐｉ（dot per inch≒２５．４ドット／ｍｍ）で表す。
【００２９】
図４に示された３次元解像度換算図は、縦軸に撮影画素数、横軸に撮影光学系の画角を定め、それぞれ２を底とする対数により表される値をプロットしたグラフを表す。撮影光学系の画角は水平画角によって表されており、６０度の水平画角を基準にした場合、基準画角の略２倍、４倍、１／２倍、１／４倍、１／８倍の画角を設定可能である。ここでは、基準画角を２倍および１／２倍ずつ変化させていった場合の対数値を画角値Ａｖ（ここでは１〜６）として定義する。
【００３０】
一方、撮影画素数は、５０万画素が基準画素数として設定され、基準の撮影画素数の２倍、４倍、８倍、１６倍の画素数が定められている。ここでは、基準の撮影画素数を２倍ずつ変化させていった場合の対数値を撮影画素値Ｐｖ（ここでは１〜５）として定義する。撮影画素値Ｐｖおよび画角値Ａｖはともに整数で表され、撮影画素値Ｐｖが０、１、２、３・・・と変化するごとに画素数は２倍に変化し、画角値Ａｖが０、１、２、３、・・・と変化するごとに画角が２倍に変化する。このような対数の値に定めたのは、視感覚が対数的な傾向にあることに基づく。
【００３１】
図５に示すように、撮影により得られる被写体像に対して要求される平面上の解像度は、被写体によって異なる。例えば車の形状、車種を判別する場合、解像度としては２ｄｐｉが要求され、それ以上の解像度によって車を撮影する必要がない。一方、ナンバープレートの場合、数字を識別するためには４ｄｐｉの解像度が要求される。さらに人間の顔の認識では８ｄｐｉ、文字認識の場合には１６ｄｐｉの解像度が要求される。
【００３２】
ここで、被写体までの距離と、平面上解像度とに基づいて、３次元解像度α（ｄｐｉ・ｍ）を以下の式で定義する。ただし、γは被写体までの距離（ｍ）を表し、βは被写体に応じて設定される解像度（ｄｐｉ）を表す。
α＝β×γ                                                  （１）
３次元解像度αの値は、被写体までの距離γがあらかじめ定められている場合、撮影対象となる被写体に要求される解像度βによって変わる。また、撮影対象があらかじめ定められることによって解像度βが決められている場合、被写体までの距離γに応じて３次元解像度αの値は変化する。
【００３３】
撮影によって得られる被写体像の解像度は、撮影時の被写体像を構成する画素数、撮影光学系の画角、および被写体までの距離γに従う。撮影画素数が多いほど解像度が高くなり、画角が狭いほど解像度が高くなる。また、被写体までの距離γが短いほど解像度が向上する。
【００３４】
図４に示す３次元解像度換算図では、プロットを斜め方向へ延ばしたライン上の３次元解像度αの値は一定であり、撮影画素数および画角との組み合わせと、３次元解像度α（距離γと解像度βの積）の値とが１対１対応関係になっている。これは、水平画角に応じて描かれる円弧状に沿って被写体が存在する場合、水平画角をラジアンで表すと被写体までの距離γが一定になり、任意の水平画角に対して距離γ一定が満足されることにより３次元解像度αのライン群が表示可能となるからである。ここでは、３次元解像度α＝１０を基準値と設定し、基準値の２倍、４倍、８、１６倍、３２倍となる３次元解像度（２０、４０、８０、１６０、３２０）のライン群が構成される。このように対数値をプロットしたグラフを規定することにより、同一の３次元解像度αを満足させる画角および撮影画素数の組み合わせがリニアな関係で表示される。この３次元解像度αのラインに従って画角および撮影画素数の組み合わせを決定することにより、要求される解像度βをもつ被写体像が得られる。
【００３５】
例えば、被写体までの距離γが１０ｍであって、撮影画素数が５０万画素（画素値Ｐｖ＝１）、水平画角が６０度（画角値Ａｖ＝４）である場合、３次元解像度α＝２０と定められる。このとき、（１）式より、解像度２ｄｐｉをもつ被写体像を得ることができる。３次元解像度α＝２０のラインを辿ることにより、様々な撮影画素数と画角の組み合わせによって解像度２ｄｐｉをもつ被写体像が得られる。
【００３６】
また、被写体までの距離γが定められた状態で、要求される解像度が変更された場合、図４の３次元解像度換算図を用いて適切な画角および撮影画素数を設定することが可能である。例えば、被写体までの距離γが１０ｍであって、被写体像に要求される解像度βが４ｄｐｉの場合、図４の３次元解像度α＝４０のライン上にある画素数と画角の組み合わせによって撮影条件が決定される。さらに図６、７に示すように、３次元解像度αが定められた場合、距離γに応じて解像度βが変化する。
【００３７】
なお、ｆ−θレンズを適用しないカメラであること、および被写体までの距離γに比べて被写体幅は非常に小さく撮影条件を設定可能なことが多いことから、各ラジアンの値に対応する水平画角を用いて３次元解像度換算図を定めることができる。基準水平画角６０度は略１ｒａｄに一致する。
【００３８】
本実施形態では、車両の特性、すなわちナンバープレート、運転手の顔など要求される解像度βに応じて、撮影地点、すなわち撮影距離γが３次元解像度変換図によって定められる。また、解像度βが変更される場合、新たな解像度βに応じた撮影距離γ、あるいは水平画角、撮影画素数が３次元解像度換算図に基づいて定められる。
【００３９】
図８は、撮影制御装置２０において実行される撮影制御処理を示したフローチャートである。図９は、車両とカメラ位置との関係を示した図である。図１０は、撮影された静止画像を示した図である。
【００４０】
ステップＳ１０１では、交通監視センター４０から送られてくる解像度に関連するデータが受信される。解像度に関連するデータは、車両監視システムの使用目的、たとえば、速度取締なのか交通量監視なのかによって、適宜変更される。車両監視システムを速度取締機として機能させる場合は、超過速度の車両の車種、ナンバープレート、運転手の顔すべてを特定する必要があるため、８ｄｐｉの解像度が要求される。一方、車両監視システムを渋滞時の交通量監視機として機能させる場合は、画像データ量を少なく抑えるべく、４ｄｐｉの解像度でよい。ここでは、８ｄｐｉの解像度が要求された場合について説明する。ステップＳ１０２では、（１）式および図４に示す３次元解像度換算図に基いて、撮影地点Ｐ、すなわちカメラから車両までの距離γが演算される。車両までの距離γは、狭域カメラＣ１、Ｃ２、Ｃ３の画素数（約５０万画素）とカメラの水平画角に基いて演算される。ここでは水平画角Ａが７.５度に初期設定されており、画素数が５０万画素であることから、図４の３次元解像度換算図から３次元解像度（解像力定数）αが１６０に定められる。したがって、撮影地点Ｐまでの距離γは、（１）式より「２０ｍ」に定められる。演算された撮影距離γに応じて、レンズ向き微調整機構を作動させる制御信号が出力される。
【００４１】
ステップＳ１０３では、超過速度の車両Ｂを検知したか否かが判断される。本実施形態では、速度が４０ｍ／ｓ以上の車両が通過する場合に速度検出機３０から速度データが撮影制御装置２０へ送信される。ステップＳ１０４では、広域カメラＭ１から送られてくる撮影画像に基いて、超過速度の車両が走行している車線が特定される。そして、車両速度に基いてシャッタタイミングが演算される。
【００４２】
図９に示すように、速度検出機３０が車両速度を検出する位置Ｐ２はあらかじめ定められており、カメラ設置位置から速度検出位置Ｐ２までの距離をＬと表す。撮影地点Ｐまでの距離γと速度検出位置Ｐ２までの距離Ｌ２および検出された車両速度ｖに基いて、車両Ｂが速度検出位置Ｐ２から撮影地点Ｐ１まで移動するのに掛かる時間Δｔは、以下の式によって求められる。
Δｔ＝（Ｌ−γ）／ｖ                                              （２）
したがって、超過速度の車両Ｂを検出してからΔｔ秒後に撮影が実行されるようにシャッタタイミングが設定される。なお、超過速度の車両Ｂは速度４０〜５０ｍ／ｓで走行しており、Ｐ１からＰ２までの距離が車両速度に対して非常に短いことから、速度検出位置Ｐ２から撮影地点Ｐ１までの間、実質的に等速で車両Ｂが通過すると考えて問題ない。
【００４３】
ステップＳ１０５では、車両Ｂが速度検出位置Ｐ２を通過してからΔｔ秒間後に特定のカメラによって撮影動作が実行されるように、所定のカメラへ制御信号が出力される。その結果、図１０に示すように、車両Ｂの写る静止画像が得られる。ここでは解像度βが４ｄｐｉに設定されるため、ナンバープレートを認識可能な解像度の静止画像を得ることができる。ステップＳ１０６では、撮影された画像データが画像メモリ２６に送信された後、交通監視センター４０へ送信される。
【００４４】
ステップＳ１０７では、交通監視センター４０から解像度を変更するコマンドデータが送られてきたか否かが判断される。解像度変更のコマンドデータが送られてきていないと判断された場合、ステップＳ１０３へ戻る。一方、解像度変更のコマンドデータが送られてきたと判断されるとステップＳ１０２へ戻る。
【００４５】
例えば、画角が１５度、解像度βが４ｄｐｉに設定され、その結果撮影距離γが１０ｍに定められていた状態から解像度βが８ｄｐｉへ変更された場合、（１）式より撮影距離γが１０ｍに定められる。しかしながら、撮影距離γは２０ｍ〜４０ｍの範囲でしか設定できないため、カメラの水平画角が１５度から７．５度に変更される。すなわち撮影レンズ(不図示)の焦点距離が望遠側へ変更される。
【００４６】
水平画角をあらかじめ７．５度に定めた場合、３次元解像度換算図より解像力定数αが１６０になり、解像度βが４ｄｐｉのとき撮影距離γが４０ｍ、解像度８ｄｐｉのとき撮影距離が２０ｍに定められる。
【００４７】
このように本実施形態によれば、速度検出機３０によって車両の超過速度が検出されると、撮影制御装置２０において、あらかじめ設定された解像度および撮影距離に基づき、シャッタタイミングが演算される。また、広域カメラの撮影画像によって車両の走行車線が特定される。そして、所定の撮影地点を車両が通過したとき撮影するように、対応する狭域カメラが動作制御され、車両の静止画像が交通監視センター４０へ送信される。
【００４８】
なお、Ｎシステムのように車線を走行する全車両を特定するため、ムービーカメラを使用し、連続的撮影（たとえば、１０〜４０ｍｍｓｅｃ間隔）によってナンバープレートを認識してもよい。この場合、水平画角を１５度、解像度がナンバープレート認識のため４ｄｐｉと定められた場合、解像力定数αが３次元解像度換算図により８０に定められ、撮影距離γが（１）式により２０ｍに定められる。そして、車両一台ずつ速度を検出し、その速度に応じて速度検出位置Ｐ２から撮影地点Ｐ１まで移動するのに掛かる時間Δｔが算出され、Δｔの時間経過後に撮影動作が実行される。
【００４９】
また、数百万画素のカメラを使用して、超過速度の車両を特定する場合に全画素を使用し、ナンバープレート認識のときには間引き処理して低画素による撮影を実行してもよい。例えば、２００万画素のカメラを使用する場合、水平画角を１５度にすると解像力定数αが１６０に定められ、解像度βが８ｄｐｉのとき撮影距離γは２０ｍとなる。一方、解像度βを４ｄｐｉに定めた場合、画素数を５０万画素に設定した場合、解像力定数αが８０に定められ、撮影距離γは２０ｍとなる（図４参照）。
【００５０】
３次元解像度α、撮影画素数、撮影光学系の画角、平面上解像度β、被写体までの距離γの値は、図４に示された値に限定されず、他の値、オーダ等で表現してもよい。撮影光学系の画角をラジアンで表す場合、ｆ−θレンズを適用して撮影すればよい。
【００５１】
３次元解像度変換図では、２以外の底をもつ対数、２を底とする対数によって撮影画素数および画角を表し、３次元解像度変換図を作成してもよい。ズームレンズ以外の構成で撮影光学系の画角を設定してもよく、例えば、複数の焦点距離をもつ撮影光学系を用意して選択的に設置するように構成してもよい。また、撮影制御装置において画像データを生成してもよい。
【００５２】
レーダ式の速度検知機を適用してもよく、広域カメラを使用せずに車線を特定してもよい。また、一車線の道路において車両を検知するように構成してもよい。走行車両の車線特定に関しては、レーザを車線に垂直な方向に沿って照射させ、レーザ走査によって車両の走行している車線を特定してもよい。また、高速道路の片側車線全体を広域カメラで撮影し、各車線を狭域カメラで撮影するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本実施形態である車両検知システムの全体を概略的に示した図である。
【図２】車両撮影装置を概略的に示した図である。
【図３】撮影制御装置のブロック図である。
【図４】３次元解像度換算図である。
【図５】被写体に要求される解像度を示した図である。
【図６】３次元解像度と被写体までの距離との関係を示した図である。
【図７】３次元解像度変換図と被写体までの距離との関係を示した図である。
【図８】撮影制御装置において実行される撮影制御処理を示したフローチャートである。
【図９】車両とカメラ位置との関係を示した図である。
【図１０】撮影された静止画像を示した図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０  車両撮影装置
２０  撮影制御装置
２２  コントローラ
２４  演算部
３０  速度検出機
４０  交通監視センター
Ｍ１  広域カメラ
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３  狭域カメラ
α  ３次元解像度（解像力定数）
β  平面上解像度（解像度）
γ  撮影距離（撮影地点）
【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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