(57)【要約】【課題】照明光あるいは太陽光が車両のフロントガラスに反射する影響を少なくして、車両内の運転者などの人物を撮影できる画像撮像装置を提供する。【解決手段】料金所の料金収受車線を走行する車両内の運転者の顔画像および当該車両のナンバプレートを同時に撮像する画像撮像装置において、走行する車両１１０のフロントガラス１１１およびナンバプレート１１２を含む視野内に対し照明光を照射する照明装置１０１の光照射側に１方向（たとえば、縦方向）の光だけを通過させる偏光フィルタ１０３を設けるとともに、上記視野内の画像を撮像するカメラ１０６の撮像面側に照明側の偏光フィルタ１０３と角度の異なる方向（たとえば、横方向）の光だけを通過させる偏光フィルタ１０４を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の少なくともフロントガラス部分を含む視野内に照明光を照射する照明手段と、
この照明手段の光照射側に設けられ、前記照明手段から照射される光のうち１方向の光だけを通過させる第１の偏光フィルタ手段と、
前記視野内の画像を撮像する撮像手段と、
この撮像手段の撮像面側に設けられ、前記第１の偏光フィルタ手段と角度の異なる方向の光だけを通過させる第２の偏光フィルタ手段と、
を具備したことを特徴とする画像撮像装置。
【請求項２】
道路を走行する車両の上部に位置するよう当該道路上に設けられ、太陽光に対して１方向の光だけを通過させる第１の偏光フィルタ手段と、
前記車両が走行する道路の側部に設けられ、前記車両の少なくともフロントガラス部分を含む視野内の画像を撮像する撮像手段と、
この撮像手段の撮像面側に設けられ、前記第１の偏光フィルタ手段と角度の異なる方向の光だけを通過させる第２の偏光フィルタ手段と、
を具備したことを特徴とする画像撮像装置。
【請求項３】
車両の少なくともフロントガラス部分を含む視野内に照明光を照射する照明手段と、
この照明手段の光照射側に設けられ、前記照明手段から照射される光のうち１方向の光だけを通過させる第１の偏光フィルタ手段と、
前記視野内の画像を撮像する第１および第２の撮像手段と、
前記第１の撮像手段の撮像面側に設けられ、前記第１の偏光フィルタ手段と角度の異なる方向の光だけを通過させる第２の偏光フィルタ手段と、
前記第２の撮像手段の撮像面側に設けられ、前記第２の偏光フィルタ手段と角度の異なる方向の光だけを通過させる第３の偏光フィルタ手段と、
を具備したことを特徴とする画像撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、高速道路等の有料道路の料金所において、当該有料道路を利用する車両に対し通行料金の収受処理を自動的に行なうＥＴＣ（ＥＴＣ：登録商標）システム（ノンストップ自動料金収受システム）と称される料金収受システムにおいて、走行する車両内の運転者などの人物の顔画像および当該車両のナンバプレートを同時に撮像する画像撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、ＥＴＣシステムにおいて、走行する車両内の運転者など人物を撮像する方法として、ストロボ光など強い光を走行する車両の前部に照射して、車両内の運転者を撮像するとともに、画面の下側に位置するナンバプレートをも同時に撮像するものが公知である（たとえば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
また、車両全体を撮像する配光特性の照明光と、車両のフロントガラス周辺を撮像する配光特性の照明光とを切換えて撮像し、フロントガラスからの反射光による画像の飽和を低減する方法が開示されている（たとえば、特許文献３参照）。
【０００４】
さらに、ガラス反射成分を弱めた画像を取得する方法として、センサに４方向の偏光フィルタを１画素ごと角度を変えて設置し、同時に４方向の偏光画像を撮像できるイメージセンサが公知であり、偏光の方向を調整することで、ガラス反射成分を弱くすることが知られている（たとえば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５７−６７９１６号公報
【特許文献２】特開平１１−３１６４０５号公報
【特許文献３】特開２００２−１５２５６０号公報
【特許文献４】特開２００７−８６７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、２のように、ストロボ光など強い光を照射して車両内の運転者を撮像する場合には、フロントガラスに反射することでカメラで捕らえた画像では飽和している場合がある。また、太陽光が存在する時間での撮像では、太陽光よりも強い光を照射することが必要となる。
【０００７】
また、特許文献３のように、配光特性を複数用いて車両内の運転者を撮像する方法では、照明手段が複数必要となり、コストおよび規模が大きくなるという問題がある。
【０００８】
さらに、特許文献４のように、偏光フィルタを利用して撮像する方法では、複数組合わせて撮像する場合、偏光の方向が再起でない可能性があり、調整または選択する必要がある。
【０００９】
そこで、本発明は、照明光あるいは太陽光が車両のフロントガラスに反射する影響を少なくして、車両内の運転者などの人物を撮影できる画像撮像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】
本発明の画像撮像装置は、車両の少なくともフロントガラス部分を含む視野内に照明光を照射する照明手段と、この照明手段の光照射側に設けられ、前記照明手段から照射される光のうち１方向の光だけを通過させる第１の偏光フィルタ手段と、前記視野内の画像を撮像する撮像手段と、この撮像手段の撮像面側に設けられ、前記第１の偏光フィルタ手段と角度の異なる方向の光だけを通過させる第２の偏光フィルタ手段とを具備している。
【００１１】
また、本発明の画像撮像装置は、道路を走行する車両の上部に位置するよう当該道路上に設けられ、太陽光に対して１方向の光だけを通過させる第１の偏光フィルタ手段と、前記車両が走行する道路の側部に設けられ、前記車両の少なくともフロントガラス部分を含む視野内の画像を撮像する撮像手段と、この撮像手段の撮像面側に設けられ、前記第１の偏光フィルタ手段と角度の異なる方向の光だけを通過させる第２の偏光フィルタ手段とを具備している。
【００１２】
また、本発明の画像撮像装置は、車両の少なくともフロントガラス部分を含む視野内に照明光を照射する照明手段と、この照明手段の光照射側に設けられ、前記照明手段から照射される光のうち１方向の光だけを通過させる第１の偏光フィルタ手段と、前記視野内の画像を撮像する第１および第２の撮像手段と、前記第１の撮像手段の撮像面側に設けられ、前記第１の偏光フィルタ手段と角度の異なる方向の光だけを通過させる第２の偏光フィルタ手段と、前記第２の撮像手段の撮像面側に設けられ、前記第２の偏光フィルタ手段と角度の異なる方向の光だけを通過させる第３の偏光フィルタ手段とを具備している。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、照明光あるいは太陽光が車両のフロントガラスに反射する影響を少なくして、車両内の運転者などの人物を撮影できる画像撮像装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像撮像装置の構成を概略的に示す模式図。
【図２】本発明を実施しない場合にフロントガラスでの反射光成分を低減できないことを説明する模式図。
【図３】本発明を実施した場合にフロントガラスでの反射光成分を低減する効果を説明する模式図。
【図４】ナンバプレート上の文字認識結果まで含めた撮像結果を示す図。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る画像撮像装置の構成を概略的に示す模式図。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る画像撮像装置の構成を概略的に示す模式図。
【図７】車両のフロントガラスの取り付け角度を説明する模式図。
【図８】車両のフロントガラスの取り付け角度を説明する模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。  
まず、第１の実施の形態について説明する。  
図１は、第１の実施の形態に係る画像撮像装置の構成を模式的に示すものである。この画像撮像装置は、たとえば、高速道路等の有料道路の料金所において、当該有料道路を利用する車両に対し通行料金の収受処理を自動的に行なうＥＴＣシステムにおいて、走行する車両内の運転者の顔画像および当該車両前面のナンバプレートを同時に撮像するものである。
【００１６】
図１において、料金所に進入してきた車両１１０は、道路（料金収受車線）１１３を図示矢印ａ方向に走行するものとする。道路１１３の一方の側部（たとえば、車両１１０進行方向ａに対して左側部）には、走行する車両１１０のフロントガラス１１１およびナンバプレート１１２を含む視野内に対し所定の角度を持って照明光を照射する照明手段としての照明装置１０１が設置されている。
【００１７】
照明装置１０１は、たとえば、人間が感知しにくい波長たとえば近赤外領域の光を照射するもので、その光照射側には、色ガラスフィルタ１０２および第１の偏光フィルタ手段としての偏光フィルタ１０３が設けられている。
【００１８】
色ガラスフィルタ１０２は、近赤外領域の光のみを通過させる特性を持ち、偏光フィルタ１０３は、照明装置１０１から照射される光のうち１方向たとえば縦方向（垂直方向）の光だけを通過させる特性を持っている。
【００１９】
道路１１３の他方の側部（たとえば、車両１１０進行方向ａに対して右側部）には、走行する車両１１０のフロントガラス１１１およびナンバプレート１１２を含む視野内の画像を撮像する撮像手段としてのビデオカメラ（以降、単にカメラと称す）１０６が所定の角度を持って設置されている。
【００２０】
カメラ１０６は、走行する車両１１０のフロントガラス１１１およびナンバプレート１１２を含む視野内の画像を撮像する画角に設定されていて、その撮像面側には、色ガラスフィルタ１０５および第２の偏光フィルタ手段としての偏光フィルタ１０４が設けられている。
【００２１】
色ガラスフィルタ１０５は、照明側の色ガラスフィルタ１０２と同じく、人間が感知しにくい波長例えば近赤外領域の光のみを通過させる特性を持ち、偏光フィルタ１０４は、照明側の偏光フィルタ１０３と角度の異なる方向たとえば水平方向（横方向）の光だけを通過させる特性を持っている。
【００２２】
カメラ１０６の出力は画像入力部１０７に送られ、ここで所定の画像処理が施された後、画像領域検出部１０８に送られる。画像領域検出部１０８では、人物の顔領域およびナンバプレート領域が検出され、検出された両領域の画像が認識部１０９に送られ、ここで文字認識処理などが行なわれる。
【００２３】
このような構成において、照明装置１０１から色ガラスフィルタ１０２と偏光フィルタ１０３を介して照射される縦方向（垂直方向）の光は、縦方向の成分を多く含んだまま車両１１０のフロントガラス１１１で反射される。また、照明装置１０１が存在しない場合においても、車両１１０のフロントガラス１１１に反射する光は一定の方向成分だけ強くなる傾向を持つ。
【００２４】
一方、フロントガラス１１１を透過した光は、車両１１０内の運転者の顔で拡散反射され、光の方向としては全ての方向の成分を持つ。したがって、偏光フィルタ１０３を透過した光の方向成分（縦方向）とは異なる水平方向（横方向）の光だけを通過させる偏光フィルタ１０４を通して画像を撮像すると、フロントガラス１１１からの反射成分を少なくし、車両１１０内の運転者の顔での拡散成分のうち横方向の偏光成分を捉えることができる。
【００２５】
図２は、偏光フィルタ１０３および１０４が存在しない場合の画像の状態を模式的に表したもので、フロントガラス１１１の反射光成分２０１が車両１１０内の運転者の顔２０２を写すことを妨げている。これに対して、本実施の形態では、照明光を照射しても、図３に示すように、フロントガラス１１１の反射光成分２０１を無くして運転者の顔２０２を撮影することができる。
【００２６】
カメラ１０６で撮像された画像は画像入力部１０７へ送られる。画像入力部１０７は、カメラ１０６から出力される画像を例えば横３２０画素、縦２４０画素といったデジタル画像に変換し、画像領域検出部１０８へ送る。
【００２７】
画像領域検出部１０８は、たとえば、標準的な顔パターンとのマッチングを繰り返すことにより顔領域を検出するとともに、「０」から「９」までの文字パターンとのマッチングを繰り返すことによりナンバプレート領域を検出し、検出した両領域の画像を認識部１０９へ送る。
【００２８】
認識部１０９は、文字パターンとのマッチング処理を行なうことによりナンバプレート１１２上の文字を認識して、その認識結果を統合し、その統合結果（車両番号）と顔領域内の画像（運転者の顔２０２）を通過日時情報とともに図４に示すように図示しないメモリに記憶する。
【００２９】
なお、図１において、車両１１０が道路１１３を図示矢印ａ方向に直線的に進行するものとすると、カメラ１０６の設置角度（画角）、すなわち、カメラ１０６の光軸方向と車両１１０の進行方向との角度θは、大きければ大きいほどフロントガラス１１１の反射成分が少なくなり、たとえば４５度以上で設置するものとする。
【００３０】
このように、第１の実施の形態によれば、照明光がフロントガラス１１１に反射する影響を著しく少なくして、車両１１０内の運転者の顔２０２を良好に撮影できる。
【００３１】
次に、第２の実施の形態について説明する。  
図５は、第２の実施の形態に係る画像撮像装置の構成を模式的に示すものである。  
第２の実施の形態に係る画像撮像装置は、第１の実施の形態のような照明光は用いず、太陽光に対してのみ適用するようにしたもので、第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して説明は省略し、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【００３２】
図５において、道路１１３の上部には、当該道路１１３を走行する車両１１０の上部に位置するように第１の偏光フィルタ手段としての偏光フィルタ５０２が設けられている。偏光フィルタ５０２は、太陽光５０１に対して１方向たとえば縦方向（垂直方向）の光だけを通過させる特性を持っている。  
カメラ１０６は、その撮像面側に偏光フィルタ１０４のみが設けられている。
【００３３】
このような構成により、偏光フィルタ５０２を透過して車両１１０のフロントガラス１１１に照射された縦方向（垂直方向）の光は、縦方向の成分を多く含んだまま車両１１０のフロントガラス１１１で反射されるが、当該反射光はカメラ１０６側の偏光フィルタ１０４を通過しない。
【００３４】
一方、フロントガラス１１１を透過した光は、車両１１０内の運転者の顔２０２で拡散反射され、光の方向としては全ての方向の成分を持つ。したがって、偏光フィルタ５０２を透過した光の方向成分（縦方向）とは異なる水平方向（横方向）の光だけを通過させる偏光フィルタ１０４を通して画像を撮像すると、フロントガラス１１１からの反射成分を少なくし、車両１１０内の運転者の顔２０２での拡散成分のうち横方向の偏光成分を捉えることができる。
【００３５】
このように、第２の実施の形態によれば、太陽光５０１がフロントガラス１１１に反射する影響を著しく少なくして、車両１１０内の運転者の顔２０２を良好に撮影できる。
【００３６】
次に、第３の実施の形態について説明する。  
図６は、第３の実施の形態に係る画像撮像装置の構成を模式的に示しものである。  
第３の実施の形態に係る画像撮像装置は、複数のカメラを設置した場合に適用したもので、第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して説明は省略し、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【００３７】
図６において、道路１１３の他方の側部（たとえば、車両１１０進行方向ａに対して右側部）には、走行する車両１１０のフロントガラス１１１およびナンバプレート１１２を含む視野内の画像を撮像する第１、第２の撮像手段としてのカメラ６０３，６０６が所定の角度を持って設置されている。
【００３８】
カメラ６０３，６０６は、走行する車両１１０のフロントガラス１１１およびナンバプレート１１２を含む視野内の画像を撮像する画角に設定されていて、その各撮像面側には、色ガラスフィルタ６０２，６０５および第２、第３の偏光フィルタ手段としての偏光フィルタ６０１，６０４が設けられている。
【００３９】
色ガラスフィルタ６０２，６０５は、照明側の色ガラスフィルタ１０２と同じく、人間が感知しにくい波長例えば近赤外領域の光のみを通過させる特性を持ち、一方の偏光フィルタ例えば偏光フィルタ６０１は、照明側の偏光フィルタ１０３と角度の異なる方向たとえば水平方向（横方向）の光だけを通過させるように設定され、他方の偏光フィルタ例えば偏光フィルタ６０４は、一方の偏光フィルタ６０１と角度の異なる方向たとえば斜め４５度方向の光だけを通過させるように設定されている。
【００４０】
カメラ６０３，６０６の各出力は画像入力部６０７にそれぞれ送られ、ここで所定の画像処理が施された後、画像領域検出部６０８に送られる。画像領域検出部６０８では、カメラ６０３，６０６の各出力に対しそれぞれ人物の顔領域およびナンバプレート領域が検出され、検出された両領域の画像が認識部６０９に送られ、ここで画像選択および文字認識処理などが行なわれる。
【００４１】
一般に、車両１１０には、図７に示すように垂直にフロントガラス１１１が取り付けられているものと、図８に示すように一定の角度（傾斜）を持ってフロントガラス１１１が取り付けられているものがある。それぞれフロントガラス１１１で反射される光の方向が違ってくるので、第３の実施の形態のように複数のカメラ６０３，６０６を設置し、それらに互いに異なる方向の光だけを通過させる偏光フィルタ６０１，６０４を備えることで、いずれかのカメラではフロントガラス１１１の反射光成分の影響を少なくして撮像することができる。
【００４２】
カメラ６０３，６０６で撮像された各画像は、それぞれ画像入力部６０７へ送られる。画像入力部６０７は、カメラ６０３，６０６から出力される各画像を例えば横３２０画素、縦２４０画素といったデジタル画像にそれぞれ変換し、画像領域検出部６０８へ送る。
【００４３】
画像領域検出部６０８は、たとえば、カメラ６０３，６０６の各出力に対しそれぞれ標準的な顔パターンとのマッチングを繰り返すことにより顔領域を検出するとともに、「０」から「９」までの文字パターンとのマッチングを繰り返すことによりナンバプレート領域を検出し、検出した両領域の画像を認識部６０９へ送る。
【００４４】
認識部６０９は、カメラ６０３，６０６の各出力に対しそれぞれ文字パターンとのマッチング処理を行なうことによりナンバプレート１１２上の文字を認識して、その認識結果を統合する。そして、たとえば、２つの統合結果（車両番号）が正常に得られ（車両番号が正常に読取られ）、かつ、２つの顔領域が正常に検出され、さらに、２つの統合結果（車両番号）が一致し、かつ、２つの顔領域内の画像が一致した場合、いずれか一方の統合結果（車両番号）および顔領域内の画像（運転者の顔２０２）を選択して、通過日時情報とともに図４に示すように図示しないメモリに記憶する。
【００４５】
また、２つの統合結果（車両番号）のいずれか一方が正常に得られなかった場合、あるいは、２つの顔領域のいずれか一方が正常に検出されなかった場合、たとえば、正常に得られた統合結果（車両番号）、あるいは、正常に検出された顔領域内の画像が選択される。
【００４６】
さらに、２つの統合結果（車両番号）の双方が正常に得られず、かつ、２つの顔領域の双方が正常に検出されなかった場合は、たとえば、エラー状態とする。
【００４７】
このように、第３の実施の形態によれば、照明光がフロントガラス１１１に反射する影響を著しく少なくして、車両１１０内の運転者の顔２０２を良好に撮影できる。
【符号の説明】
【００４８】
１０１…照明装置（照明手段）、１０２，１０５，６０２，６０５…色ガラスフィルタ、１０３…偏光フィルタ（第１の偏光フィルタ手段）、１０６…ビデオカメラ（撮像手段）、１０４…偏光フィルタ（第２の偏光フィルタ手段）、１０７，６０７…画像入力部、１０８，６０８…画像領域検出部、１０９，６０９…認識部、１１０…車両、１１１…フロントガラス、１１２…ナンバプレート、１１３…道路（料金収受車線）、２０１…反射光成分、２０２…運転者の顔、５０１…太陽光、５０２…偏光フィルタ（第１の偏光フィルタ手段）、６０３…カメラ（第１の撮像手段）、６０６…カメラ（第２の撮像手段）、６０１…偏光フィルタ（第２の偏光フィルタ手段）、６０４…偏光フィルタ（第３の偏光フィルタ手段）。
【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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