(57)【要約】【課題】  検知性を向上することができる車両検知システム及び車両検知方法を提供する。【解決手段】  車両検知システムは、車両の画像を取得するカメラ１１と、カメラ撮影方向と異なる方向から車両の形状を検知する検知器１２と、上記画像及び形状から車両の３次元モデルを生成する３次元モデル生成部１３１と、３次元モデルに基づいて車両の判定を行う判定部１３２と、を有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の画像を取得するカメラと、カメラ撮影方向と異なる方向から前記車両の形状を検知する検知器と、前記カメラにより取得された前記画像及び前記検知器により取得された前記形状から前記車両の３次元モデルを生成する３次元モデル生成部と、前記３次元モデルに基づいて前記車両の判定を行う判定部と、を有する車両検知システム。
【請求項２】
前記３次元モデル生成部から入力された複数の車両の３次元モデルに基づいて前記複数の車両が一体であるか判定する一体判定部を有する請求項１に記載の車両検知システム。
【請求項３】
前記判定部は、前記検知器で車両を検知した場合に、前記車両の判定を行う請求項１又は２に記載の車両検知システム。
【請求項４】
前記判定部は、前記３次元モデルに基づいて前記車両の本体部分の判定を行う請求項１ないし３のいずれかに記載の車両検知システム。
【請求項５】
前記車両の通過に合わせて前記車両と無線通信を行う無線部と、前記判定部から前記車両の全体の情報と前記本体部分の情報を受信し、前記無線部に前記本体部分の通過に合わせて前記車両と通信を行うよう指示する車線サーバと、を有する請求項４に記載の車両検知システム。
【請求項６】
車両の画像及び前記画像の取得方向と異なる方向から検知した前記車両の形状から前記車両の３次元モデルを生成する３次元モデル生成部と、前記３次元モデルに基づいて前記車両の判定を行う判定部と、を有する画像処理サーバ。
【請求項７】
車両の画像を取得し、前記画像の取得方向と異なる方向から前記車両の形状を検知し、前記画像及び前記形状から前記車両の３次元モデルを生成し、前記３次元モデルに基づいて前記車両の判定を行う車両検知方法。
【請求項８】
コンピュータに、車両の画像及び前記画像の取得方向と異なる方向から検知した前記車両の形状から前記車両の３次元モデルを生成する処理と、前記３次元モデルに基づいて前記車両の判定を行う処理と、を実行させる車両検知プログラム。
【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、画像処理サーバ及び車両検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両検知システムは、車庫等へ出入りする車両や、高速道路などで料金所を通過する車両の監視や車種の判定等に用いられている。例えば特許文献１には、画像撮像装置と、撮像した画像を処理する画像処理装置と、赤外線センサを備え、画像撮像装置の検知状態と赤外線センサの検知状態の組合せにより、通過車両の判定を行う車両検知装置が、開示されている。特許文献１に記載の車両検知装置は、車路上の天井に画像撮像装置と赤外線センサが設置される構成となっている。その他の関連文献としては、特開２０１３−１１７７６８号公報、特開２０１３−１３４６６７号公報、特開２０１４−０１０７７１号公報などが挙げられる。特開２０１３−１１７７６８号公報、特開２０１３−１３４６６７号公報、特開２０１４−０１０７７１号公報に記載の車両検知装置は、ステレオカメラ等で斜め上から車路を撮影する構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−０３０７７８号公報
【特許文献２】特開２０１３−１１７７６８号公報
【特許文献３】特開２０１３−１３４６６７号公報
【特許文献４】特開２０１４−０１０７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら特許文献１から４に記載の車両検知装置の構成では、検知精度が低い場合があった。
【０００５】
本発明は、検知性を向上することができる車両検知システム、画像処理サーバ及び車両検知方法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】
【０００６】
本発明の車両検知システムは、対象物の画像を取得するカメラと、カメラ撮影方向と異なる方向から対象物の形状を検知する検知器と、カメラの画像及び検知器の出力信号から対象物の３次元モデルを生成する３次元モデル生成部と、対象物の３次元モデルに基づいて対象物の判定を行う判定部と、を有している。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、車両検知システムの検知性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１の車両判定の動作を示すフローチャートである。
【図３】図３は、第２の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、図３の車両判定の動作を示すフローチャートである。
【図５】図５は、第３の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、第３の実施形態の各構成要素の配置を示す斜視図である。
【図７】図７は、図５の車両判定及び本体部分把握の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明の第１の実施形態の車両検知システム１の構成を示すブロック図である。
【００１０】
図１に示すように、本実施形態の車両検知システム１は、対象物を撮影するカメラ１１と、カメラ撮影方向と異なる方向から対象物の形状を検知する検知器１２と、画像処理サーバ１３とを備えている。また画像処理サーバ１３は、カメラ１１の画像及び検知器１２の出力信号から対象物である車両の３次元モデルを生成する３次元モデル生成部１３１と、車両の判定を行う判定部１３２とを備えている。
【００１１】
カメラ１１は、例えば、料金所等のＥＴＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｔｏｌｌ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ）レーンに車両が進入する方向に対して、直角方向から、例えば車両の真上からＥＴＣレーンを走行する車両の俯瞰画像を取得し、取得した画像を時々刻々と３次元モデル生成部１３１に出力する。
【００１２】
また検知器１２は、例えばＥＴＣレーンの両側に設置されたポールに、発光素子と受光センサを対向して上下方向に１列に並べた構成としてもよい。検知器１２は、時々刻々と、各発光素子からの光線が遮光されたか否かを示す信号を３次元モデル生成部１３１に出力することにより、通過中の移動物体の横方向から見た形状を３次元モデル生成部１３１に出力する。
【００１３】
３次元モデル生成部１３１は、カメラ１１で取得された画像と、検知器１２から入力される信号に基づいて撮影している移動物体の３次元モデルを生成する。
【００１４】
判定部１３２は、生成された３次元モデルをもとに、ＥＴＣレーンを通過する移動物体が車両であるか、等の判定を行う。
【００１５】
図２は、図１の車両判定の動作を示すフローチャートである。
【００１６】
画像処理サーバ１３は、カメラ１１より配信される画像に対して、例えば、動的背景差分法等の車両と背景を分離する手法を用いて、移動物体の画像の範囲を特定する（ステップＳ１）。
【００１７】
次に、検出した移動物体が車両であるか判断する（ステップＳ２）。具体的には、例えば、検出した移動物体の大きさを算出し、大きさが閾値以上か否か、判定し、大きさが閾値以下の場合は、物体は車両ではないと判定し、画像処理を中断する。また車両候補として検出した移動物体の左右対称性を算出し、左右対称性が閾値以上か否か、判定する。左右対称性は、例えば、検出物体の中心線に対して分割されたエリアに対して画素の平均値を算出し、その差分により判定する。左右対称性が閾値以上の場合（左右の差が大きい場合）は、物体は車両ではないと判定し、画像処理を中断する。また、車両候補として検出した移動物体の矩形度を算出し、検出物体が車両かどうか判定する。矩形度は、例えば、検出物体の対角線の長さを比較することで求める。矩形度が閾値以下の場合、物体は車両ではないと判定し、画像処理を中断する。
【００１８】
次に３次元モデル生成部１３１は、カメラ１１より配信される画像について、画像処理によって速度を検知し、画像処理で検知した速度を用いて、車両の３次元モデルを復元する。具体的には、例えば、カメラ１１より配信された画像から移動物体の横方向の外形を特定する。また検知器１２から連続的に入力されたサイズを示す信号と検知した速度に基づいて撮影している移動物体の横方向の外形を特定する。そしてこの２方向の外形を合成して移動物体の３次元モデルを生成する（ステップＳ３）。
【００１９】
判定部１３２は、車両の３次元モデルに基づき、車両の判定を行う（ステップＳ４）。具体的には、例えば料金所であればどの料金が適用される車両であるか、判定を行う。
【００２０】
以上、説明したように本実施形態の車両検知システム１は、カメラ１１で取得された画像及び検知器１２の出力信号から３次元モデルを生成して車両の台数及び特徴を判定する。検知器１２のみによって横方向車両の形状を検出するものでは、飛来した異物やセンサの汚れにより対象物があると誤検出してしまうことがある。本実施形態によれば、カメラ１１による画像と合わせて３次元モデルを確認することで通過車両は存在しないことを検知できる。本実施形態によれば、誤検知を抑制することができ、ＥＴＣシステム全体としての性能が向上し、ＥＴＣ利用者および、道路管理者の負担を軽減することが可能となる。
【００２１】
次に本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態の車両検知システム２は、検知器１２で車両を検知した場合に、検知器１２からの検知信号をトリガとして画像処理サーバ１３が車両判定の動作をスタートする。また図３に示すように、画像処理サーバ１３に、牽引車両を精度高く検知するための一体判定部１３３を備えている点で第１の実施形態と異なる。
【００２２】
図３は、本発明の第２の実施形態の車両検知システム１の構成を示すブロック図である。図４は、図３の車両判定の動作を示すフローチャートである。
【００２３】
本実施形態では、検知器１２で車両を検知した場合に、検知器１２からの検知信号をトリガとして画像処理サーバ１３が車両判定の動作をスタートする。画像処理サーバ１３は、第１の実施形態と同様に、ステップＳ１からｓ３の処理を実行する。すなわち画像処理サーバ１３は、車両検知カメラ１１より配信される画像に対して、例えば、動的背景差分法等の車両と背景を分離する手法を用いて、移動物体の候補を検出する（ステップＳ１）。検出した移動物体が車両であるかを、大きさ、左右対称性、矩形度を算出し、それぞれの閾値と比較して判断する（ステップＳ２）。車両でないと判断された場合、画像処理を中断し、車両候補については車両ではないと判断した理由、排除記録を保存する。画像処理サーバ１３の３次元モデル生成部１３１は、車両と判断された対象物について、車両検知カメラ１１より配信される画像について、画像処理によって車両の速度を検知し、車両の速度を用いて車両の３次元モデルを復元する（ステップＳ３）。
【００２４】
次に本実施形態では、画像処理サーバ１３の一体判定部１３３が、前後に別物体（車両）があるか判断する（ステップＳ１０）。前後に別物体（車両）がある場合、３次元モデルに基づいて、２つの別物体（車両）が１体であるかを判断する（ステップＳ１１）。例えば牽引棒など検知したい物体の３次元モデルを画像処理サーバ１３の一体判定部１３３に登録しておき、２つの車両の間の部分の３次元モデルと、その３次元モデルと比較して、相関を算出するなどの処理によって、牽引棒があるか特定することができる。
【００２５】
牽引棒がある場合は、判定部１３２が、２つの車両が牽引車両であり、一体であるものとして２つの３次元モデルを統合し、統合された３次元モデルに基づいて車両を判定する（ステップＳ１２）。牽引棒と特定されるものが無い場合、後続車両を別車両としてそれぞれの３次元モデルに基づいて車両を判定する（ステップＳ１３）。
【００２６】
以上、説明したように本実施形態の車両検知システムは、３次元モデルを復元して判定するため、第１の実施形態と同様の効果を奏することできるとともに、牽引車両の高精度検知により、ＥＴＣシステムにおける牽引車両の誤課金を抑えることが可能となる。
【００２７】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態の車両検知システム３は、３次元モデルに基づく車両判定において、車両の本体部分を把握する機能を有している点で第１、第２の実施形態と異なる。車両の全体の形状のみを検出するものでは、高所作業用の車両のバケットや、いわゆるユニック車におけるクレーンなど、車両の先端がＥＴＣゲートに設置された無線部との通信を行う本体部分と離れている場合、先端が通過してから通信が完了する時間が長くなり通信エラーと判定される恐れがあった。本実施形態によれば、第１、第２の実施形態と同様に適切に車両を判定できるとともに、ＥＴＣゲートに設置された無線部との通信を適切に行うことが可能となる。
【００２８】
図５は、本発明の第３の実施形態の車両検知システム３の構成を示すブロック図である。図６は、第３の実施形態の各構成要素の配置を示す斜視図である。図５に示すように、本実施形態の車両検知システム３は、カメラ１１、検知器１２、画像処理サーバ１３に加えて、車線サーバ２１、ＥＴＣゲート２２に設置された無線部２２１、ディスプレイ２３、遮断機２４を備えている。また本実施形態の車両検知システム３は、図６に示すようにＥＴＣレーン１０の車両流入方向から、カメラ１１、検知器１２、ＥＴＣゲート２２、ディスプレイ２３、遮断機２４、等が配置されている。車線サーバ２１は、ＥＴＣゲート２２に設置された無線部２２１に通過車両に対する通信指示を行い、ディスプレイ２３に車両に対する料金等の表示指示を行い、遮断機２４に対し遮断機の開閉指示を行う。ＥＴＣゲートに設置された無線部２２１は、車線サーバ２１からの通信指示に従って、通過車両に対し通信を行い、通信内容や通信失敗等を車線サーバに出力する。ディスプレイ２３は、車線サーバ２１からの表示指示に従って表示する。遮断機２４は、車線サーバ２１からの開閉指示に従って、バーを開閉する。
【００２９】
本実施形態の車両検知システム３は、第１、第２の実施形態と同様な、車両を撮影するカメラ１１と、車両の通過を検知する検知器１２と、カメラ１１の画像及び検知器１２の出力信号から車両の３次元モデルを生成する３次元モデル生成部１３１を備えている。
【００３０】
本実施形態の判定部１４２は、第１、第２の実施形態の判定部１３２と同様に、車両の３次元モデルに基づき、車両の判定を行い、ＥＴＣの車両管理対象として、車線サーバ２１に車両判定結果、車両速度を通知する。判定部１４２は、車両信頼度の低い検知物体は、ＥＴＣの車両管理対象外とし、車線サーバ２１に通知せず、車両信頼度の高い検知物体をＥＴＣの車両管理対象とし、車線サーバ２１に通知する。
【００３１】
さらに本実施形態の判定部１４２は、高所作業用の車両のバケットや、いわゆるユニック車におけるクレーンなど、本体部分の前後に突出する付属物がある車両についてＥＴＣゲートに設置された無線部２２１との通信を行う本体部分の位置を把握する機能を備えている。
【００３２】
図７は、図５の車両判定及び本体部分把握の動作を示すフローチャートである。
【００３３】
本実施形態では、まず、第１、第２の実施形態と同様に、ステップＳ１からＳ３の処理を行う。すなわち、車両検知カメラ１１より配信される画像に対して、例えば、動的背景差分法等の車両と背景を分離する手法を用いて、移動物体の候補を検出する（ステップＳ１）。検出した移動物体が車両であるかを、大きさ、左右対称性、矩形度を算出し、それぞれの閾値と比較して判断する（ステップＳ２）。車両でないと判断された場合、画像処理を中断し、車両候補については車両ではないと判断した理由、排除記録を保存する。３次元モデル生成部１３は、車両と判断された対象物について、車両検知カメラ１１より配信される画像について、画像処理によって車両の速度を検知し、車両の速度を用いて車両の３次元モデルを復元する（ステップＳ３）。
【００３４】
次に判定部１４２は、車両の３次元モデルに基づき、対象物の前後に別物体があるか判断する（ステップＳ１０）。別物体があると判断した場合、それらが一体として取り扱うべきものであるか判定する（ステップＳ１１）。具体的には、対象物の３次元モデルと、バケットがある高所作業用の車両の３次元モデルと比較し類似であると判断できれば、一体として扱うべきものとして判定する。また同様に近接している２つの対象物の３次元モデルと、クレーンがあるいわゆるユニック車の３次元モデルと比較し類似であると判断できれば、一体として扱うべきものとして３次元モデルや他の情報を統合して車両を判定する（ステップＳ１２）。そうでなければ、３次元モデルや他の情報を統合せず、別車両として車両を判定し、車線サーバ２１にそれぞれの判定結果を送信する。
【００３５】
ステップＳ１０において対象物の前後に別物体がないと判断した場合、及び、ステップＳ１２において１つの対象物として３次元モデルや他の情報を統合した場合、対象物の３次元モデルに基づいて車両を判定し、本体部分の位置を把握する（ステップＳ２０）。例えば、バケットやクレーンなど付属物がある車両と判定した場合は、車両全体の３次元モデルからバケットやクレーンなどの付属物の３次元モデルを削除した３次元モデルを生成して、本体部分を把握するとしてもよい。判定部１４２は、車線サーバ１３に対して、車両の先端、後端等の全体形状の情報とともに、本体部分の位置に関する情報を車線サーバに送信する。
【００３６】
車線サーバ２１は、ＥＴＣゲート２２に設置された無線部２２１に対して、通信の動作を車両の本体部分の通過に合わせて行うよう指示する（ステップＳ２１）。
【００３７】
以上、説明したように本実施形態の車両検知システム３は、３次元モデルに基づいて全体の形状の情報とともに、本体部分の情報を車線サーバに送信するので、第１の実施形態と同様の効果を奏することできるとともに、ＥＴＣゲートに設置された無線部２２１との通信を適切に行うことが可能となる。
【００３８】
上述の第１、第２、第３の実施形態では、画像処理サーバ１３は不揮発性メモリ（不図示）に記憶されているプログラムを実行することで画像処理及び車両の判定処理等の機能を実現することができる。この場合、画像処理サーバ１３が実行するプログラムはコンピュータ読取り可能な記録媒体に記憶してもよく、通信回線を介してサーバからダウンロードするようにしてもよい。また、画像処理サーバ１３は内部にコンピュータシステムを有しており、その処理手順はプログラム形式でコンピュータ読取り可能な記録媒体によって記憶されており、コンピュータシステムが当該プログラムを読み出して実行することにより画像処理及び車両の判定処理等を実現することができる。尚、「コンピュータシステム」とはＣＰＵ、メモリ、周辺機器などのハードウェア、オペレーティングシステム（ＯＳ）などのソフトウェアを包含する。また、「コンピュータシステム」はＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境・表示環境を包含する。
【００３９】
また、上述のフローチャートに表された画像処理及び車両の判定機能を実現するプログラムをコンピュータ読取り可能な記録媒体に記録して、当該プログラムをコンピュータシステムに読み込ませて実行するようにしてもよい。「コンピュータ読取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリなどの書込可能な不揮発性メモリ、ＣＤ−ＲＯＭなどの可搬記録媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスクなどの記憶装置を意味する。
【００４０】
また、「コンピュータ読取り記録媒体」とは、インターネットなどのネットワーク、通信回線、電話回線を介してプログラムを送信する場合に用いられるサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えば、ＤＲＡＭ）のように一定時間プログラムを保持しているものを含む。上述のプログラムを記憶装置に格納したコンピュータシステムから伝送媒体を介して、或いは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送するようにしてもよい。「プログラムを伝送する伝送媒体」とはインターネットなどのネットワーク（通信網）、電話回線、通信回線のように情報を伝送する機能を有する媒体を意味する。また、上述のプログラムは本発明に係る画像処理及び車両の判定機能の一部を実現するものであってもよい。或いは、上述のプログラムはコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組合せで本発明の機能を実現するような差分プログラム（又は、差分ファイル）としてもよい。
【００４１】
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【００４２】
例えば、上述の実施形態においては、カメラによりＥＴＣレーンを真上から画像を撮影するとして説明したが、これに限られるものではない。移動物体の横幅を検出できるものであればよく、例えば、ＥＴＣレーンの真上から光センサや電波センサをレーン横断方向に並べて移動物体の外形を検出するものでもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１、２、３    車両検知システム
１０    ＥＴＣレーン
１１    カメラ
１２    検知器
１３    画像処理サーバ
１３１    ３次元モデル生成部
１３２    判定部
１３３    一体判定部
２１    車線サーバ
２２    ＥＴＣゲート
２２１    無線部
２３    ディスプレイ
２４    遮断機
【図１】
2019133684.tif 000003
【図２】
2019133684.tif 000004
【図３】
2019133684.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2019133684.tif 000008
【図７】
2019133684.tif 000009