(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通過する車両のホイールに相当する高さに検出光を照射する照射部と、
前記検出光の反射光を検出する検出部と、
前記検出部による前記ホイールからの前記反射光の検出結果に基づいて、前記車両のタイヤの連設数を判定するタイヤ判定部と、
を備え、
前記照射部は、少なくとも前記ホイールを含む照射範囲に前記検出光を照射し、
前記検出部は、前記反射光の検出結果に基づいて、前記照射範囲に含まれる前記車両の外側から見える前記ホイールの凸形状または凹形状を検出し、
前記タイヤ判定部は、前記ホイールの前記凸形状または凹形状に基づいて、前記タイヤの連設数を判定する、
タイヤパターン判定装置。
【請求項２】
通過する車両のホイールに相当する高さに検出光を照射する照射部と、
前記検出光の反射光を検出する検出部と、
前記検出部による前記ホイールからの前記反射光の検出結果に基づいて、前記車両のタイヤの連設数を判定するタイヤ判定部と、
を備え、
前記照射部は、少なくとも前記ホイールを含む照射範囲に前記検出光を照射し、
前記検出部は、前記反射光の検出結果に基づいて、前記照射範囲を含む画像を取得し、
前記タイヤ判定部は、前記画像上に表れる暗部及び明部の分布の規則性に基づいて、前記タイヤの連設数を判定し、
前記画像上に表れる暗部及び明部の分布の規則性は、前記車両の外側から見える前記ホイールの凸形状又は凹形状に起因して生じる、
タイヤパターン判定装置。
【請求項３】
通過する車両のホイールに相当する高さに検出光を照射する照射部と、
前記検出光の反射光を検出する検出部と、
前記検出部による前記ホイールからの前記反射光の検出結果に基づいて、前記車両のタイヤの連設数を判定するタイヤ判定部と、
を備え、
前記照射部は、前記検出光としてレーザ光を照射し、
前記検出部は、前記反射光の検出結果に基づいて、前記検出部から照射対象までの距離を測定し、
前記タイヤ判定部は、前記距離の複数の測定結果により、前記ホイールの凸形状または凹形状に基づく特徴を認識して、当該ホイールの形状に応じた前記タイヤの連設数を判定する、
タイヤパターン判定装置。
【請求項４】
前記検出部は、前記反射光の検出結果に基づいて、前記照射範囲を含む画像を取得し、
前記タイヤ判定部は、前記画像上に表れる暗部及び明部の分布の規則性に基づいて、前記タイヤの連設数を判定する、
請求項１に記載のタイヤパターン判定装置。
【請求項５】
前記画像上に表れる暗部及び明部の分布の規則性は、前記車両の外側から見える前記ホイールの凸形状又は凹形状に起因して生じる、
請求項４に記載のタイヤパターン判定装置。
【請求項６】
前記照射部は、前記検出光としてレーザ光を照射し、
前記検出部は、前記反射光の検出結果に基づいて、前記検出部から照射対象までの距離を測定し、
前記タイヤ判定部は、前記距離の複数の測定結果により、前記ホイールの形状の特徴を認識して、当該ホイールの形状に応じた前記タイヤの連設数を判定する、
請求項１に記載のタイヤパターン判定装置。
【請求項７】
前記照射部は、前記車両の高さ方向に沿って、異なる複数の高さで前記レーザ光を照射する、
請求項６に記載のタイヤパターン判定装置。
【請求項８】
前記照射部は、前記車両の幅方向に対して傾斜した方向に前記検出光を照射する、
請求項４に記載のタイヤパターン判定装置。
【請求項９】
前記照射部は、前記照射部が設置されている位置より前記車両の進行方向手前側に向かって前記検出光を照射する、
請求項１から８の何れか一項に記載のタイヤパターン判定装置。
【請求項１０】
請求項１から９の何れか一項に記載のタイヤパターン判定装置と、
前記タイヤパターン判定装置により判定された前記車両の前記タイヤの連設数に基づいて車種を判別する車種区分判別部と、
を備える車種判別装置。
【請求項１１】
通過する車両のホイールに相当する高さに検出光を照射する照射ステップと、
前記検出光の反射光を検出する検出ステップと、
前記検出ステップによる前記ホイールの形状に応じた前記反射光の検出結果に基づいて、前記車両のタイヤの連設数を判定するタイヤ判定ステップと、
を有し、
前記照射ステップにおいて、少なくとも前記ホイールを含む照射範囲に前記検出光を照射し、
前記検出ステップにおいて、前記反射光の検出結果に基づいて、前記照射範囲に含まれる前記車両の外側から見える前記ホイールの凸形状または凹形状を検出し、
前記タイヤ判定ステップにおいて、前記ホイールの前記凸形状または凹形状に基づいて、前記タイヤの連設数を判定する、
タイヤパターン判定方法。
【請求項１２】
通過する車両のホイールに相当する高さに検出光を照射する照射ステップと、
前記検出光の反射光を検出する検出ステップと、
前記検出ステップによる前記ホイールの形状に応じた前記反射光の検出結果に基づいて、前記車両のタイヤの連設数を判定するタイヤ判定ステップと、
を有し、
前記照射ステップにおいて、前記検出光としてレーザ光を照射し、
前記検出ステップにおいて、前記反射光の検出結果に基づいて照射対象までの距離を測定し、
前記タイヤ判定ステップにおいて、前記距離の複数の測定結果により、前記ホイールの形状の特徴を認識して、当該ホイールの形状に応じた前記タイヤの連設数を判定する、
タイヤパターン判定方法。
【請求項１３】
通過する車両のタイヤの連設数を判定するタイヤパターン判定装置のコンピュータを機能させるプログラムであって、
前記コンピュータを、
前記車両のホイールに相当する高さに検出光を照射する照射部、
前記検出光の反射光を検出する検出部、
前記検出部による前記ホイールの形状に応じた前記反射光の検出結果に基づいて、前記車両のタイヤの連設数を判定するタイヤ判定部、
として機能させ、
前記照射部は、少なくとも前記ホイールを含む照射範囲に前記検出光を照射し、
前記検出部は、前記反射光の検出結果に基づいて、前記照射範囲に含まれる前記車両の外側から見える前記ホイールの凸形状または凹形状を検出し、
前記タイヤ判定部は、前記ホイールの前記凸形状または凹形状に基づいて、前記タイヤの連設数を判定する、
プログラム。
【請求項１４】
通過する車両のタイヤの連設数を判定するタイヤパターン判定装置のコンピュータを機能させるプログラムであって、
前記コンピュータを、
前記車両のホイールに相当する高さに検出光を照射する照射部、
前記検出光の反射光を検出する検出部、
前記検出部による前記ホイールの形状に応じた前記反射光の検出結果に基づいて、前記車両のタイヤの連設数を判定するタイヤ判定部、
として機能させ、
前記照射部は、前記検出光としてレーザ光を照射し、
前記検出部は、前記反射光の検出結果に基づいて、前記検出部から照射対象までの距離を測定し、
前記タイヤ判定部は、前記距離の複数の測定結果により、前記ホイールの形状の特徴を認識して、当該ホイールの形状に応じた前記タイヤの連設数を判定する、
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤパターン判定装置、車種判別装置、タイヤパターン判定方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
有料道路等の料金所には、料金を収受するための料金収受設備が設けられている。このような料金収受設備は、利用者との間で料金の収受処理を行う料金自動収受機と、走行する車両の車種を判別する車種判別装置とを備えている。料金自動収受機は、車種判別装置によって判別された車種に応じた料金の収受を行う。
【０００３】
このような料金収受設備において、例えば、特許文献１に開示される車種判別装置は、走行する車両の車高や車長等（形状パターン）を取得する車両検知器と、車両のタイヤによる踏付けを検出する踏板と、を有し、上記車両検知器及び踏板を通じて得られる各種情報に基づいて、当該車両の車種の判別を行っている。
【０００４】
ところで、通常の料金所において、料金自動収受機は、利用者との料金収受処理を行う時点で、利用料金を確定しておく必要があるため、車両の運転席が料金自動収受機に到達する前の段階で、車種判別装置による車種の判別結果を取得していなければならない。
ここで、車両の通行中において当該車両のタイヤが踏板を踏み付けた回数を検出することにより、当該車両の車軸数を取得することができる。しかしながら、車種判別のための情報の一つとして車軸数を用いる場合には、車両の運転席が料金自動収受機に到達する前の段階で、対象となる車両の全てのタイヤが踏板を通過している必要がある。そのため、通常の料金所においては、通行する車両の最大車長（例えば１８ｍ）を考慮して、車種判別装置と料金自動収受機との間が少なくとも最大車長以上となるように配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２３５４８７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、例えば、高架橋上等に設けられている料金所では、路面に踏板を埋設することが困難な場合がある。この場合、上述のような踏板を利用した車種判別装置を設置することができない。このため、車両の車高や車長等の情報のみで車種の判別を行わなければならないが、車高や車長等が類似した車両については、車種の判別を行うための情報が不足し、車種の判別が正しく行えない可能性がある。
また、踏板を埋設することが可能な料金所であっても、料金所の設置スペースの都合上、車種判別装置と料金自動収受機との距離を最大車長以上確保することが困難な場合がある。この場合、車種判別装置と料金自動収受機との距離よりも車長が長い車両は、すべてのタイヤが踏板を通過する前に、車両の運転席が料金自動収受機に到達してしまう。このため、車種判別装置は、タイヤ幅、車軸数、トレッド幅、タイヤの連設数（車両の一箇所の取り付け位置（一つの車軸における片側の取り付け位置）において 連なって設けられているタイヤの本数）等の情報の取得が完了する前に車種の判別を行わなければならないため、車長の長い車両については、車種の判別を行うための情報が不足し、車種の判別が正しく行えない可能性がある。
このように、車種の判別を行うための情報を、踏板より取得することが困難な立地条件を有する料金所においては、車種の判別が正しく行えない可能性がある。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、料金所の立地条件に関わらず設置が可能であり、車種の判別に必要な情報の一つであるタイヤの連設数を取得することができるタイヤパターン判別装置、車種判別装置、タイヤパターン判別方法及びプログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用している。
本発明の一態様によれば、タイヤパターン判定装置（２０）は、通過する車両のホイール（Ｗ）に相当する高さに検出光を照射する照射部（２０Ａ，２０Ｅ）と、前記検出光の反射光を検出する検出部（２０Ｂ，２０Ｅ）と、前記検出部による前記ホイールからの前記反射光の検出結果に基づいて、前記車両のタイヤの連設数（Ｄ３）を判定するタイヤ判定部（２０３）と、を備える。
【０００９】
このような構成とすることで、タイヤパターン判定装置は、照射部が検出光を照射し、検出部が車両のホイールからの当該検出光の反射光を検出する。タイヤ判定部は、当該反射光の検出結果に基づいて、当該ホイールの形状を認識し、当該ホイールの形状に応じたタイヤの連設数を判定する。なお、タイヤの連設数とは、車両の一箇所の取り付け位置（一つの車軸における片側の取り付け位置）において連なって設けられているタイヤの本数を示している。このようなタイヤパターン判定装置によれば、照射部及び検出部を設置するのみで、車種の判別に必要な情報の一つであるタイヤの連設数を判定することができる。このため、車種の判別に必要な情報を検出する検出用装置を路面に埋設できない又は設置するスペースが十分確保できない料金所等、立地条件に制限があり、検出用装置からの情報が十分得られない料金所であっても、タイヤパターン判定装置を設置して、当該タイヤパターン判定装置が判定したタイヤの連設数に基づいて車種判別を行うことが可能となる。
【００１０】
本発明の一態様によれば、上述のタイヤパターン判定装置において、前記照射部は、少なくとも前記ホイールを含む照射範囲に前記検出光を照射する。前記検出部は、前記反射光の検出結果に基づいて、前記照射範囲を含む画像（Ｄ１１）を取得する。前記タイヤ判定部は、前記画像上に表れる暗部（Ｒ１）及び明部（Ｒ２）の分布の規則性に基づいて、前記タイヤの連設数を判定する。
【００１１】
このような構成とすることで、タイヤパターン判定装置は、照射部よりホイールを含む照射範囲に検出光を照射する。これにより、ホイールには、ホイールの形状に応じて、検出光が照射されていない暗部と、検出光が照射されている明部とが形成される。つまり、当該ホイールの形状の特徴を、暗部及び明部の分布として表すことができる。この結果、タイヤ判定部は、検出部が取得した画像上に表されたホイールの暗部及び明部の分布の規則性に基づいて、ホイールの形状を認識することができる。そして、タイヤ判定部は、当該ホイールの形状に応じたタイヤの連設数を判定することが可能となる。
【００１２】
本発明の一態様によれば、上述のタイヤパターン判定装置において、前記タイヤ判定部は、前記車両の外側から見えるシングルタイヤの前記ホイールの凸形状と、前記車両の外側から見えるダブルタイヤの前記ホイールの凹形状と、に起因して生じる前記暗部及び前記明部の分布の規則性に基づいて、前記タイヤの連設数を判定する。
【００１３】
このような構成とすることで、タイヤ判定部は、車両の外側から見えるシングルタイヤの凸形状と、車両の外側から見えるダブルタイヤの凹形状と、に起因して生じる暗部及び明部の分布の規則性に基づいて、タイヤの連設数を判定する。シングルタイヤは車両の外側から見た場合、車両の外側を向く表面が車両の外側に向かって突出する凸形状を有している。また、ダブルタイヤは車両の外側から見た場合、車両の外側を向く表面が車両の外側に向かって窪んだ凹形状を有している。タイヤ判定部は、このようなシングルタイヤ及びダブルタイヤの形状の相違に起因して生じる暗部及び明部の分布の規則性に基づいて、ホイールの形状を認識することができる。そして、タイヤ判定部は、当該ホイールの形状に応じたタイヤの連設数を判定することが可能となる。
【００１４】
本発明の一態様によれば、前記照射部は、前記検出光としてレーザ光を照射する。前記検出部は、前記反射光の検出結果に基づいて、前記検出部から照射対象までの距離を測定する。前記タイヤ判定部は、前記距離の複数の測定結果により、前記ホイールの形状の特徴を認識して、当該ホイールの形状に応じた前記タイヤの連設数を判定する。
【００１５】
このような構成とすることで、タイヤパターン判定装置は、検出部において、反射光の検出結果に基づいて、検出部から照射対象までの距離を測定する。これにより、タイヤ判定部は、当該距離の複数の測定結果に基づいてホイールの形状の特徴を認識して、当該ホイールの形状に応じたタイヤの連設数を判定することが可能となる。
【００１６】
本発明の一態様によれば、前記照射部は、前記車両の高さ方向に沿って、異なる複数の高さで前記レーザ光を照射する。
【００１７】
このような構成とすることで、照射部は、車両の高さ方向に沿って、異なる複数の高さでレーザ光を照射する。これにより、ホイールが配置されている高さ方向における位置が車両毎に異なっていても、レーザ光が照射される高さ方向における範囲の何れかの位置にホイールＷが配置されている位置を含むようすることができる。このため、照射部は、ホイールの高さ方向における下端部から上端部までレーザ光を照射することができ、ホイールの形状の特徴を認識するのに十分な反射光の検出結果を得ることが可能となる。
【００１８】
本発明の一態様によれば、前記照射部は、前記車両の幅方向に対して傾斜した方向に前記検出光を照射する。
【００１９】
このような構成とすることで、照射部は、車両の幅方向に対して傾斜した方向に検出光を照射する。このため、照射部は、タイヤのホイールにおいて暗部及び明部をより明瞭に形成することができる。この結果、タイヤ判定部は、検出部が取得した画像上に表されたホイールの暗部及び明部の分布の規則性に基づいて、ホイールの形状の特徴を認識することができる。そして、タイヤ判定部は、当該ホイールの形状に応じたタイヤの連設数を判定することが可能となる。
【００２０】
本発明の一態様によれば、前記照射部は、前記照射部が設置されている位置より前記車両の進行方向手前側に向かって前記検出光を照射する。
【００２１】
このような構成とすることで、照射部は、照射部が設置されている位置より車両の進行方向手前側に向かって検出光を照射する。
これにより、照射部は、車両の進行方向手前側に配置されているホイールに対し、検出光の照射を行うことができる。このため、車種の判別に必要な情報を検出する検出用装置を設置するスペースが十分確保できない料金所であっても、車両の利用料金を確定する前に、当該車両の最も進行方向手前側に配置されているホイールまで検出光の照射を行うことができる。この結果、車両の進行方向手前側に配置されている各ホイールの形状の特徴を認識して、当該ホイールの形状に応じた前記タイヤの連設数を判定することができる。
【００２２】
本発明の一態様によれば、車種判別装置は、上述の何れか一の態様におけるタイヤパターン判定装置と、前記タイヤパターン判定装置が判定した前記タイヤの連設数に基づいて車種を判別する車種区分判別部と、を備える。
【００２３】
本発明の一態様によれば、タイヤパターン判定方法は、通過する車両のホイールに相当する高さに検出光を照射する照射ステップと、前記検出光の反射光を検出する検出ステップと、前記検出ステップによる前記ホイールの形状に応じた前記反射光の検出結果に基づいて、前記車両のタイヤの連設数を判定するタイヤ判定ステップと、を有する。
【００２４】
本発明の一態様によれば、通過する車両のタイヤの連設数を判定するタイヤパターン判定装置のコンピュータを機能させるプログラムは、前記コンピュータを、前記車両のホイールに相当する高さに検出光を照射する照射部、前記検出光の反射光を検出する検出部、前記検出部による前記ホイールの形状に応じた前記反射光の検出結果に基づいて、前記車両のタイヤの連設数を判定するタイヤ判定部、として機能させる。
【発明の効果】
【００２５】
上述のタイヤパターン判別装置、車種判別装置、タイヤパターン判別方法及びプログラムによれば、料金所の立地条件に関わらず設置が可能であり、車種の判別に必要な情報の一つであるタイヤの連設数を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る料金収受設備の概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る車種判別装置の概略図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る車種判別装置のブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るタイヤに検出光を照射した際の例を示す側面図であり、（ａ）はシングルタイヤの例であり、（ｂ）はダブルタイヤの例である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るタイヤに検出光を照射した際の例を示す断面図であり、（ａ）はシングルタイヤの例であり、（ｂ）はダブルタイヤの例である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るタイヤパターンの判定手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る料金収受設備の概略図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る車種判別装置のブロック図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るタイヤの検出スキャンパターンの例を示す図であり、（ａ）はシングルタイヤの例であり、（ｂ）はダブルタイヤの例である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るタイヤパターンの判定手順を示すフローチャートである。
【図１１】タイヤパターン判定装置のハードウェア構成の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
＜第１の実施形態＞
（全体構成）
以下、本発明の第１の実施形態に係る料金収受設備１について図面を参照して説明する。
図１は第１の実施形態に係る料金収受設備１の概略図である。
本実施形態において、料金収受設備１は、図１に示すように有料道路の出口料金所に設置され、有料道路の利用者である車両Ａの運転者から利用料金を収受する。
【００２８】
本実施形態における料金収受設備１は、図１に示すように、車種判別装置１０と、料金自動収受機１１と、発進制御機１３と、発進検知器１４とを備えている。
料金収受設備１は、車線Ｌの両側部に配置されたアイランドＩ上に設けられ、車線Ｌ上に停止した車両Ａとの間で料金収受処理を行うための設備である。
以降の説明において、車線Ｌに沿う方向を進行方向（図１におけるＸ方向）と称する。また、車線Ｌ上で車両Ａが進む方向側（図１における＋Ｘ側）を進行方向奥側と称し、車両Ａが進む方向側とは反対側（図１における−Ｘ側）を進行方向手前側と称する。更に、車両Ａの車幅方向を幅方向（図１におけるＹ方向）と称し、車両Ａの車高方向を高さ方向（図１におけるＺ方向）と称する。
【００２９】
車種判別装置１０は、図１に示すように、車線Ｌの進行方向手前側（図１における−Ｘ側）に設けられ、料金所の車線Ｌに進入する車両Ａの特徴を検出して、車種区分Ｄ１（図３）を判別するための装置群である。本実施形態において、車種判別装置１０は、車両検知器１０Ａと、ナンバープレート認識部１０Ｂと、タイヤパターン判定装置２０と、を検出用装置として備えている。
ここで、車種区分Ｄ１とは、有料道路の料金を決定するための車種区分Ｄ１を示すものであり、本実施形態では、例えば、車種判別装置１０は「軽自動車等」、「普通車」、「中型車」、「大型車」、「特大車」の五つの区分を判別する。また、車両Ａの特徴とは、車線Ｌに進入する車両Ａ固有の情報であって、本実施形態においては、ナンバープレート情報Ｄ２（図３）及びタイヤＴの連設数Ｄ３（図３）である。車種判別装置１０は、これらナンバープレート情報Ｄ２及びタイヤＴの連設数Ｄ３に基づいて、車種の判別を行う装置である。なお、車種判別装置１０の備える車両検知器１０Ａ、ナンバープレート認識部１０Ｂ及びタイヤパターン判定装置２０の具体的な構成については後述する（図２及び図３参照）。
【００３０】
料金自動収受機１１は、図１に示すように、車種判別装置１０及びタイヤパターン判定装置２０よりも車線Ｌの進行方向奥側（図１における＋Ｘ側）に設けられている。また、料金自動収受機１１は、本実施形態においては、車線Ｌの幅方向一方側（図１における−Ｙ側）に設けられているが、他の実施形態においては、車線Ｌの幅方向他方側（図１における＋Ｙ側）に設けられていてもよい。
料金自動収受機１１は、車両Ａの車種区分Ｄ１と、有料道路の走行距離とに応じた利用料金を、車両Ａの運転者に課金する。
【００３１】
発進制御機１３は、車線Ｌに進入した車両Ａの利用料金の収受が完了するまで、車両Ａを発進させないようにする等の目的で、ゲートの開放及び閉塞を行う。図１に示すように、発進制御機１３は、車線Ｌにおける料金自動収受機１１よりも進行方向奥側（図１における＋Ｘ側）に設けられている。発進制御機１３は、料金自動収受機１１から開動作指示信号が入力された際にゲートを開き、車両Ａに対して発進を許可する。同様に、発進制御機１３は、料金自動収受機１１から閉動作指示信号が入力された際にゲートを閉じる。
【００３２】
発進検知器１４は、車線Ｌにおける発進制御機１３よりも進行方向奥側（図１における＋Ｘ側）に設けられ、車両Ａが車線Ｌから退出したかどうかを検出する。発進検知器１４の検出信号は、料金自動収受機１１へ出力される。料金自動収受機１１は、発進検知器１４からの検出信号の入力を受け付けると、ゲートを閉じるために発進制御機１３に閉動作指示信号を出力する。
【００３３】
（車種判別装置の構成）
図２は本発明の第１の実施形態に係る車種判別装置１０の概略図である。
図２に示すように、車種判別装置１０は、車両検知器１０Ａと、ナンバープレート認識部１０Ｂと、タイヤパターン判定装置２０と、を検出用装置として備えている。また、車種判別装置１０は、これら検出用装置が検出する信号に基づいて、車両Ａの車種区分Ｄ１を判別するための車種区分判別部１０Ｃを備えている。
なお、本実施形態において、車種区分判別部１０Ｃが車種判別装置１０（例えば図１に示すように車両検知器１０Ａ）に内蔵されている態様で説明するが、この態様に限定されない。例えば、他の実施形態においては、車種区分判別部１０Ｃがネットワーク上に接続された車種判別装置１０以外の装置に内蔵されていてもよい。
【００３４】
車両検知器１０Ａは、料金自動収受機１１よりも車線方向手前側（図１における−Ｘ側）において、車線Ｌの両側に投受光一対設けられている。車両検知器１０Ａは、高さ方向（図２におけるＺ方向）に配列された不図示の受光センサにより、車両Ａの車線Ｌへの進入に応じた検出信号を車種区分判別部１０Ｃへ出力する。車両検知器１０Ａは、車線Ｌに進入した車両Ａが受光センサに投光される光を遮ることで、車両Ａ一台ごとの進入及び通過を検出可能な検出信号を車種区分判別部１０Ｃ及びタイヤパターン判定装置２０へ出力する。具体的には、車両検知器１０Ａは、車両Ａの進入を検知すると車両進入情報Ｄ５(図３）を、車両Ａの通過を検知すると車両通過情報Ｄ６(図３）を、車種区分判別部１０Ｃ及びタイヤパターン判定装置２０へ出力する。
【００３５】
ナンバープレート認識部１０Ｂは、車両検知器１０Ａによる車両Ａの進入検知に応じて、車両Ａのナンバープレートを含む車両Ａの前面画像を撮影し、車両Ａのナンバープレート情報Ｄ２（車両登録情報及びナンバープレートの大きさ）を取得する。
【００３６】
タイヤパターン判定装置２０は、料金所の車線Ｌに進入する車両ＡのタイヤＴの連設数Ｄ３を判定し、当該タイヤＴの連設数Ｄ３を車種区分判別部１０Ｃに出力する装置である。ここで、タイヤＴの連設数Ｄ３とは、車両Ａの一箇所の取り付け位置（一つの車軸における片側の取り付け位置）に連なって設けられているタイヤＴの本数を示している。本実施形態においては、一つの取り付け位置に一本のタイヤＴが取り付けられている（連設数Ｄ３が「１」である）シングルタイヤＴ１と、一つの取り付け位置に二本のタイヤが取り付けられている（連設数Ｄ３が「２」である）ダブルタイヤＴ２とが存在する。
【００３７】
車種区分判別部１０Ｃは、車両検知器１０Ａから取得した車両進入情報Ｄ５及び車両通過情報Ｄ６と、ナンバープレート認識部１０Ｂから取得したナンバープレート情報Ｄ２と、タイヤパターン判定装置２０が判定したタイヤＴの連設数Ｄ３と基づいて、車両Ａの車種区分Ｄ１を判別する。
【００３８】
タイヤパターン判定装置２０は、照明部２０Ａ（照射部）と、撮像部２０Ｂ（検出部）と、主制御部２０Ｃと、記憶部２０Ｄとを備えている。
【００３９】
照明部２０Ａは、図２に示すように、料金自動収受機１１とは、車線Ｌを挟んで反対側のアイランドＩ上に設けられている。本実施形態においては、照明部２０Ａは、車線Ｌの幅方向他方側（図２における＋Ｙ側）のアイランドＩ上に設けられている。本実施形態において、照明部２０Ａは、車両Ａの幅方向他方側（図２における＋Ｙ側）に配置されたホイールＷを照射対象として、検出光の照射を行う。
なお、本実施形態において、照明部２０Ａは、検出光として例えば赤外光を照射するが、他の実施形態においては、可視光等であってもよい。
【００４０】
照明部２０Ａは、所定の照射範囲に検出光を照射する。所定の照射範囲は、照明部２０Ａよりも車線Ｌの進行方向手前側（図２における−Ｘ側）の領域であって、車両ＡのホイールＷに相当する高さが含まれる範囲に設定されている。
照明部２０Ａは、検出光の照射方向（照明部２０Ａと照射範囲の中心とを結ぶ仮想線に沿う方向）が、車線Ｌの幅方向（図２におけるＹ方向）に対して傾斜するように配置されている。本実施形態においては、照射部２０Ａは、検出光の照射方向が車線Ｌの進行方向手前側（図２における−Ｘ側）を向くように、当該照射方向と車線Ｌの進行方向（図２におけるＸ方向）とが約４５度の角度で交差するように配置されているが、これに限られることはない。他の実施形態においては、車線Ｌの幅方向（図２におけるＹ方向）に対して傾斜していれば、車線Ｌの進行方向奥側（図２における＋Ｘ側）に向かって検出光を照射してもよいし、車線Ｌの上方（図２における＋Ｚ側）から下方（図２における−Ｚ方向）に向かって検出光を照射してもよい。
そして、所定の照射範囲は、当該照射方向を中心として、車線Ｌの進行方向（図２におけるＸ方向）における一定の範囲と、車両Ａの高さ方向（図２におけるＺ方向）におけるタイヤＴの下端部から上端部までの範囲と、を含むように設定されている。
【００４１】
撮像部２０Ｂは、図２に示すように、照明部２０Ａが設けられているアイランドＩ（図２における＋Ｙ側のアイランドＩ）上において、照明部２０Ａ及び車両検知器１０Ａと隣接した位置であって、照明部２０Ａよりも車線Ｌの進行方向手前側（図２における−Ｘ側）に設けられている。
撮像部２０Ｂは、所定の撮像範囲を一定の間隔で連続して撮像することにより、ホイールＷによる検出光の反射光を検出し、当該反射光の検出結果に基づく画像Ｄ１１（図３）を取得する。所定の撮像範囲は、撮像部２０Ｂが設けられている位置から車線Ｌの進行方向手前側（図２における−Ｘ側）の領域であって、照明部２０Ａの照射範囲を含むように設定されている。本実施形態において、撮像部２０Ｂは、車両Ａの幅方向他方側（図２における＋Ｙ側）に配置されたホイールＷを撮像対象としている。
【００４２】
なお、本実施形態においては、検出光である赤外光を検出可能な赤外線カメラが撮像部２０Ｂとして使用されるが、他の実施形態においては、照明部２０Ａが照射する検出光に応じて異なる種類のカメラを使用してもよい。
また、撮像部２０Ｂが取得した画像Ｄ１１の画像処理を行うことによって（例えば、ほぼ円形のホイールを捕捉するような処理を行うことによって）、照射範囲及び撮像範囲を自動的に設定するようにしてもよい。また、管理者等が照射範囲及び撮像範囲を手動で設定するようにしてもよい。
【００４３】
主制御部２０Ｃは、撮像部２０Ｂが取得した画像Ｄ１１に基づき、車両ＡのタイヤＴの連設数Ｄ３を判定する。
なお、本実施形態において、主制御部２０Ｃがタイヤパターン判定装置２０（例えば図２に示すように撮像部２０Ｂ）に内蔵されている態様で説明するが、この態様に限定されない。例えば、他の実施形態においては、主制御部２０Ｃが車種判別装置１０の他の検出用装置（例えば車両検知器１０Ａ）に内蔵されていてもよいし、ネットワーク上に接続された車種判別装置１０以外の装置に内蔵されていてもよい。
【００４４】
記憶部２０Ｄは、タイヤパターンの判定を行うための情報を蓄積するための記憶デバイスである。本実施形態においては、記憶部２０Ｄはタイヤパターン判定装置２０に設けられているが、他の実施形態においては、記憶部２０Ｄをネットワークで接続された外部サーバ等に設けてもよい。
【００４５】
（車種判別装置の機能）
図３は本発明の第１の実施形態に係る車種判別装置のブロック図である。
車種判別装置１０は、図３に示すように、車両検知器１０Ａと、ナンバープレート認識部１０Ｂと、車種区分判別部１０Ｃと、タイヤパターン判定装置２０とを備えている。
【００４６】
車両検知器１０Ａは、車両Ａが車線Ｌに進入したことを検出可能な車両進入情報Ｄ５と、車両Ａが車両検知器１０Ａを通過したことを検出可能な車両通過情報Ｄ６とを車種区分判別部１０Ｃ及びタイヤパターン判定装置２０へ出力する。
また、ナンバープレート認識部１０Ｂは、取得したナンバープレート情報Ｄ２を車種区分判別部１０Ｃへ出力する。
【００４７】
タイヤパターン判定装置２０は、図３に示すように、照明部２０Ａと、撮像部２０Ｂと、主制御部２０Ｃと、記憶部２０Ｄとを備えている。
主制御部２０Ｃは、ホイール検出部２０２と、タイヤ判定部２０３とを有している。
【００４８】
照明部２０Ａは、常時、所定の照射範囲に対して検出光を照射する。
撮像部２０Ｂは、所定の撮像範囲を一定の間隔で連続して撮像し、画像Ｄ１１を取得する。撮像部２０Ｂは、取得した画像Ｄ１１をホイール検出部２０２に出力する。
【００４９】
ホイール検出部２０２は、撮像部２０Ｂから受信した各画像Ｄ１１に車両ＡのホイールＷが含まれるか否かを判断し、ホイールＷが含まれている画像Ｄ１１を抽出する。
【００５０】
本実施形態において、記憶部２０Ｄは、ホイールＷを検出するためのデータとして、予め取得した複数のシングルタイヤＴ１及びダブルタイヤＴ２のホイールＷの画像を、サンプル画像Ｄ１２として蓄積している。ホイール検出部２０２は、撮像部２０Ｂから受信した画像Ｄ１１の特徴点と、記憶部２０Ｄに蓄積されているサンプル画像Ｄ１２の特徴点とを比較することにより、当該画像Ｄ１１にホイールＷが含まれているか否かを検出する。ここで比較される特徴点は、ホイールＷの検出が可能であれば、輪郭、ヒストグラム等、どのような特徴点を比較してもよい。また、本実施形態においてはホイール検出部２０２は車両ＡのホイールＷを検出するが、他の実施形態においては、タイヤＴを検出してもよいし、タイヤＴ及びホイールＷの双方を検出してもよい。
【００５１】
ホイール検出部２０２は、画像Ｄ１１に車両ＡのホイールＷが含まれると判断した場合、当該画像Ｄ１１を抽出し、当該画像Ｄ１１上のホイールＷが撮像されている領域の座標の情報と共に、タイヤ判定部２０３に出力する。
【００５２】
なお、画像Ｄ１１は、撮像部２０Ｂにより一定の間隔で連続して撮像されているため、同一のホイールＷが複数の画像Ｄ１１に含まれている場合がある。このため、ホイール検出部２０２は、各画像Ｄ１１を比較して、ホイールが検出されてから、当該ホイールが検出されなくなるまでの画像Ｄ１１を、一つのホイールＷの画像Ｄ１１として割り当てる。これにより、タイヤ判定部２０３は、取得した画像Ｄ１１のうち、どの画像Ｄ１１がどのホイールＷに関連するものであるかを判断することができる。また、一つの画像Ｄ１１に複数のホイールＷが検出された場合は、同一の画像Ｄ１１を各ホイールＷのそれぞれに割り当てるようにしてもよい。この場合、ホイールＷ毎に識別番号を設定し、一つ目のホイールＷの識別番号と共に画像Ｄ１１を出力し、二つ目のホイールＷの識別番号と共に同一の画像Ｄ１１を出力するようにしてもよい。これにより、タイヤ判定部２０３は、取得した画像Ｄ１１のうち、どの画像Ｄ１１がどのホイールＷのものであるかを判断することができる。また、当該画像Ｄ１１上のホイールＷが撮像されている領域の座標の情報に、各ホイールＷの識別番号を含めてもよい。これにより、タイヤ判定部２０３は、取得した画像Ｄ１１のうち、どの領域の座標がどのホイールＷのものであるかを判断することができる。
【００５３】
タイヤ判定部２０３は、ホイール検出部２０２から受信した画像Ｄ１１に含まれるホイールＷに基づいて、当該ホイールＷに対応するタイヤＴの連設数Ｄ３を判定する。
図４は本発明の第１の実施形態に係るタイヤＴに検出光を照射した際の例を示す側面図であり、（ａ）はシングルタイヤＴ１の例であり、（ｂ）はダブルタイヤＴ２の例である。また、図５は本発明の第１の実施形態に係るタイヤＴに検出光を照射した際の例を示す断面図であり、（ａ）はシングルタイヤＴ１の例であり、（ｂ）はダブルタイヤＴ２の例である。
【００５４】
図４（ａ）及び図５（ａ）に示すように、シングルタイヤＴ１のホイールＷは、車軸Ｓを中心とした略円筒形状を有するリム３０１と、車軸Ｓを中心とした略円盤形状を有し、径方向内方側の表面の一部が突出する凸部を有するディスク３０２とから構成されている。
図５（ａ）に示すように、シングルタイヤＴ１におけるディスク３０２は、リム３０１の車両Ａの外側（図５（ａ）における＋Ｙ側）の端部に、凸部を車両Ａの外側（図５（ａ）における＋Ｙ側）に向けた状態で設けられている。
従って、シングルタイヤＴ１のホイールＷは、車両Ａの外側（図５（ａ）における＋Ｙ側）から見た場合、車両Ａの外側を向く表面が、車両Ａの外側に向かって突出する凸形状となる。
【００５５】
また、ダブルタイヤＴ２は、図５（ｂ）に示すように、二つのホイールＷのディスク３０２同士を連結して形成されたタイヤである。
図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示すように、ダブルタイヤＴ２のホイールＷは、シングルタイヤＴ１と同様に、車軸Ｓを中心とした略円盤形状を有し、径方向内方側の表面の一部が突出する凸部を有するディスク３０２とから構成されている。図５（ｂ）に示すように、ダブルタイヤＴ２のホイールＷのうち、車両Ａの外側に配置されるホイールＷのディスク３０２は、リム３０１の車両Ａの内側（図５（ｂ）における−Ｙ側）の端部に、凸部を車両Ａの内側（図５（ｂ）における−Ｙ側）に向けた状態で設けられている。従って、ダブルタイヤＴ２のホイールＷは、車両Ａの外側（図５（ｂ）における＋Ｙ側）から見た場合、車両Ａの外側を向く表面が、車両Ａの内側（図５（ｂ）における−Ｙ側）に向かって窪んだ凹形状となる。つまり、ダブルタイヤＴ２の車両Ａの外側に配置されるホイールＷは、シングルタイヤＴ１のホイールＷを車両Ａの幅方向（図５（ａ）及び（ｂ）におけるＹ方向）に反転させたものである。
【００５６】
このように、シングルタイヤＴ１及びダブルタイヤＴ２は、ホイールＷの車両Ａの外側（図５（ａ）及び（ｂ）における＋Ｙ側）から見える形状が異なっている。本発明に係るタイヤパターン判定装置２０は、当該ホイールＷの、車両Ａの外側から見える形状の相違に基づいて、シングルタイヤＴ１とダブルタイヤＴ２とのいずれのタイヤであるかを判定するものである。
本実施形態においては、照射部２０ＡがホイールＷに対して検出光を照射することにより、当該相違を検出している。更に、照明部２０Ａが、照射方向を車線Ｌの幅方向（図２におけるＹ方向）に対して傾斜させて検出光を照射することにより、当該相違をより検出しやすくしている。
【００５７】
具体的には、シングルタイヤＴ１に対して、進行方向奥側（図４（ａ）及び図５（ａ）における＋Ｘ側）から検出光が照射されると、シングルタイヤＴ１のホイールＷの、車両Ａの外側から見える形状（凸形状）の特徴に基づいて、ディスク３０２の照明部２０Ａ側を向く表面において、進行方向手前側（図４（ａ）及び図５（ａ）における−Ｘ側）に検出光が当たらない暗部Ｒ１が形成され、進行方向奥側（図４（ａ）及び図５（ａ）における＋Ｘ側）に検出光が直接当たる明部Ｒ２が形成されるという、暗部Ｒ１及び明部Ｒ２の分布（形成される位置）の規則性が表れる。
【００５８】
また、ダブルタイヤＴ２に対して、進行方向奥側（図４（ｂ）及び図５（ｂ）における＋Ｘ側）から進行方向手前側（図４（ｂ）及び図５（ｂ）における−Ｘ側）に向かって検出光が照射されると、ダブルタイヤＴ２のホイールＷの、車両Ａの外側から見える形状（凹形状）の特徴に基づいて、ディスク３０２の照明部２０Ａ側を向く表面において、進行方向奥側（図４（ｂ）及び図５（ｂ）における＋Ｘ側）に検出光が当たらない暗部Ｒ１が形成され、進行方向手前側（図４（ｂ）及び図５（ｂ）における−Ｘ側）に検出光が直接当たる明部Ｒ２が形成されるという、暗部Ｒ１及び明部Ｒ２の分布（形成される位置）の規則性が表れる。
【００５９】
このように、シングルタイヤＴ１及びダブルタイヤＴ２は、照明部２０Ａが設けられている車線Ｌの幅方向他方側（図５（ａ）及び（ｂ）における＋Ｙ側）から見た場合、異なる形状のホイールＷを有している。そして、シングルタイヤＴ１及びダブルタイヤＴ２では、照明部２０Ａから検出光が照射された際、それぞれのホイールＷの車両Ａの外側から見える形状の特徴に応じて、ホイールＷのディスク３０２上に形成される暗部Ｒ１及び明部Ｒ２の分布の規則性が異なっている。
【００６０】
撮像部２０Ｂにより撮像対象であるホイールＷの撮像を行うと、暗部Ｒ１より検出される反射光は弱いため、暗部Ｒ１は画像Ｄ１１上において暗く（濃度値が低く）表される。明部Ｒ２より検出される反射光は強いため、明部Ｒ２は画像Ｄ１１上において明るく（濃度値が高く）表される。
従って、シングルタイヤＴ１のホイールＷを撮像した画像Ｄ１１上においては、進行方向奥側（図４（ａ）及び図５（ａ）における＋Ｘ側）に明部Ｒ２（濃度値が高い部分）が表され、進行方向手前側（図４（ａ）及び図５（ａ）における＋Ｘ側）に暗部Ｒ１（濃度値が低い部分）が表される。一方、ダブルタイヤＴ２のホイールＷを撮像した画像Ｄ１１上においては、進行方向奥側（図４（ｂ）及び図５（ｂ）における＋Ｘ側）に暗部Ｒ１（濃度値が低い部分）が表され、進行方向手前側（図４（ｂ）及び図５（ｂ）における＋Ｘ側）に明部Ｒ２（濃度値が高い部分）が表される。
【００６１】
このように、検出光を照射することによりホイールＷの表面に形成される暗部Ｒ１及び明部Ｒ２の分布の規則性は、撮像部２０Ｂにより取得された画像Ｄ１１上にも表される。
【００６２】
タイヤ判定部２０３は、車両Ａの外側から見えるシングルタイヤＴ１のホイールＷの凸形状と、車両Ａの外側から見えるダブルタイヤＴ２のホイールＷの凹形状と、に起因して生じる暗部Ｒ１及び明部Ｒ２の分布の規則性に基づいて、当該車両ＡのタイヤＴの連設数Ｄ３を判定する。
具体的には、タイヤ判定部２０３は、ホイール検出部２０２から受信した各画像Ｄ１１について、当該画像Ｄ１１に撮像されているホイールＷの暗部Ｒ１及び明部Ｒ２の分布の規則性に基づいて、以下のようにシングルタイヤＴ１及びダブルタイヤＴ２の何れの分布の規則性に近似しているかを判定する。
【００６３】
タイヤ判定部２０３は、例えば、ホイール検出部２０２から受信したホイールＷが撮像されている領域の座標を参照し、当該領域の濃度値を検出する。当該領域において、進行方向奥側（図４（ａ）及び図５（ａ）における＋Ｘ側）に濃度値が高い明部Ｒ２が検出され、進行方向手前側（図４（ａ）及び図５（ａ）における−Ｘ側）に濃度値が低い暗部Ｒ１が検出された場合は、当該ホイールＷはシングルタイヤＴ１のホイールＷであると判定し、タイヤＴの連設数Ｄ３は「１」であると判定する。また、当該領域において、進行方向奥側（図４（ｂ）及び図５（ｂ）における＋Ｘ側）に濃度値が低い暗部Ｒ１が検出され、進行方向手前側（図４（ｂ）及び図５（ｂ）における−Ｘ側）に濃度値が高い明部Ｒ２が検出された場合は、当該ホイールＷはダブルタイヤＴ２のホイールＷであると判定し、タイヤＴの連設数Ｄ３は「２」であると判定する。
なお、同一のホイールＷに割り当てられている画像Ｄ１１は複数あるため、タイヤ判定部２０３は、これら複数の画像Ｄ１１について、同様の処理を行い、タイヤＴの連設数Ｄ３を判定する。複数の画像Ｄ１１は、それぞれホイールＷが撮像されている位置が異なるため、タイヤ判定部２０３の各画像Ｄ１１に対する判定結果として、異なるタイヤＴの連設数Ｄ３の値が判定される場合がある。この場合、最も多い判定結果（タイヤＴの連設数Ｄ３の値）を、当該ホイールＷに対応するタイヤＴの連設数Ｄ３であると判定する。例えば、同一のホイールＷに割り当てられた複数の画像Ｄ１１について、タイヤＴの連設数Ｄ３が「１」と判定された判定結果よりも、タイヤＴの連設数Ｄ３が「２」と判定された判定結果の方が多い場合は、当該ホイールＷに対応するタイヤＴの連設数Ｄ３は「２」であると判定する。
【００６４】
なお、他の実施形態においては、取得した画像Ｄ１１と、記憶部２０Ｄに記憶された複数のサンプル画像Ｄ１２とを比較することにより、シングルタイヤＴ１及びダブルタイヤＴ２の何れの分布の規則性に近似しているかを判定してもよい。
【００６５】
また、タイヤ判定部２０３は、このように判定したタイヤＴの連設数Ｄ３を、記憶部２０Ｄに記録する。
タイヤ判定部２０３は、車両検知器１０Ａから車両Ａの車両進入情報Ｄ５を受信すると、前回車両通過情報Ｄ６を受信してから次の車両通過情報Ｄ６を受信するまでの間に判定したタイヤＴの連設数Ｄ３は、車両ＡのタイヤＴの連設数Ｄ３であると判断する。このため、タイヤ判定部２０３は、前回車両通過情報Ｄ６を受信してから車両Ａの車両進入情報Ｄ５を受信するまでの間に判定されたタイヤＴの連設数Ｄ３を、記憶部２０Ｄより取得して、車種判別装置１０の車種区分判別部１０Ｃに出力する。また、タイヤ判定部２０３は、当該車両Ａの車両通過情報Ｄ６を受信するまでの間、判定したタイヤＴの連設数Ｄ３を車種区分判別部１０Ｃに出力する。
タイヤ判定部２０３は、車両Ａの車両通過情報Ｄ６を受信すると、タイヤＴの連設数Ｄ３の出力を停止する。
なお、タイヤ判定部２０３は、画像Ｄ１１より検出したホイールＷの数を車両Ａの車軸数として、車種区分判別部１０Ｃに出力してもよい。
【００６６】
次に、タイヤパターン判定装置２０によるタイヤ判定の手順を、図６を参照して説明する。
図６は本発明の第１の実施形態に係るタイヤパターンの判定手順を示すフローチャートである。
【００６７】
（ステップＳＴ１０１：タイヤの連設数の判定）
本実施形態において、照明部２０Ａは、常時、所定の照射範囲に検出光を照射する。また、撮像部２０Ｂは、所定の撮像範囲を一定の間隔で連続して撮像することにより、照明部２０Ａから照射された検出光が反射された反射光を検出し、当該反射光の検出結果に基づく画像Ｄ１１を取得する。撮像部２０Ｂは、取得した画像Ｄ１１をホイール検出部２０２に出力する。
ホイール検出部２０２は、撮像部２０Ｂから受信した各画像Ｄ１１のうち、車両ＡのホイールＷが含まれていると判断された画像Ｄ１１を抽出して、当該画像Ｄ１１上のホイールＷが撮像されている領域の座標の情報と共に、タイヤ判定部２０３に出力する。
タイヤ判定部２０３は、ホイール検出部２０２から受信した各画像Ｄ１１について、ホイールＷが撮像されている領域の座標を参照し、当該領域の濃度値を検出する。タイヤ判定部２０３は、検出された濃度値より、当該画像Ｄ１１に撮像されているホイールＷの暗部Ｒ１及び明部Ｒ２の分布の規則性を検出する。タイヤ判定部２０３は、当該規則性に基づいて、タイヤＴの連設数Ｄ３を判定する（ステップＳＴ１０１）。そして、タイヤ判定部２０３は、判定したタイヤＴの連設数Ｄ３を記憶部２０Ｄに記憶する。
【００６８】
（ステップＳＴ１０２：車両進入検知）
タイヤ判定部２０３は、車両検知器１０Ａが車両Ａの進入を検知したかどうかを判断する（ステップＳＴ１０２）。タイヤ判定部２０３は、車両検知器１０Ａから車両進入情報Ｄ５を受信した場合（ステップＳＴ１０２：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ１０３に進む。また、タイヤ判定部２０３は、車両検知器１０Ａから車両進入情報Ｄ５を受信していない場合（ステップＳＴ１０２：Ｎｏ）、ステップＳＴ１０１に戻る。
【００６９】
（ステップＳＴ１０３：記録されているタイヤの連設数を車両Ａに割り当て）
タイヤ判定部２０３は、当該車両進入情報Ｄ５を受信するよりも前に車両通過情報Ｄ６を受信してから、当該車両進入情報Ｄ５を受信するまでの期間において判定されたタイヤＴの連設数Ｄ３は、当該車両ＡのタイヤＴの連設数Ｄ３であると判断する。そして、タイヤ判定部２０３は、記憶部２０Ｄに記憶されているタイヤＴの連設数Ｄ３のうち、当該期間において判定されたタイヤＴの連設数Ｄ３を、車両ＡのタイヤＴの連設数Ｄ３として割り当てる（ステップＳＴ１０３）。タイヤ判定部２０３は、車両Ａに割り当てられたタイヤＴの連設数Ｄ３を記憶部から取得して、車種区分判別部１０Ｃに出力する。
【００７０】
（ステップＳＴ１０４：タイヤの連設数の判定）
ステップＳＴ１０１と同様に、照明部２０Ａは所定の照射範囲に検出光を照射し、撮像部２０Ｂは所定の撮像範囲の画像を一定の間隔で連続して取得し、ホイール検出部２０２に出力する。また、ホイール検出部２０２は、撮像部２０Ｂから受信した各画像Ｄ１１のうち、車両ＡのホイールＷが含まれている画像Ｄ１１を抽出し、当該画像Ｄ１１上のホイールＷが撮像されている領域の座標の情報と共に、タイヤ判定部２０３に出力する。タイヤ判定部２０３は、ホイール検出部２０２から受信した各画像Ｄ１１について、ホイールＷが撮像されている領域の座標を参照し、タイヤＴの連設数Ｄ３を判定する（ステップＳＴ１０４）。
【００７１】
（ステップＳＴ１０５：判定されたタイヤの連設数を車両Ａに割り当て）
タイヤ判定部２０３は、ステップＳＴ１０４において判定されたタイヤＴの連設数Ｄ３を、車両ＡのタイヤＴの連設数Ｄ３として割り当てる（ステップＳＴ１０５）。タイヤ判定部２０３は、車両Ａに割り当てられた当該タイヤＴの連設数Ｄ３を車種区分判別部１０Ｃに出力する。
【００７２】
（ステップＳＴ１０６：車両通過検知）
次に、タイヤ判定部２０３は、車両検知器１０Ａが車両Ａの通過を検知したかどうかを判断する（ステップＳＴ１０６）。タイヤ判定部２０３は、車両検知器１０Ａから車両通過情報Ｄ６を受信した場合（ステップＳＴ１０６：Ｙｅｓ）、以降のタイミングで判定されたタイヤＴの連設数Ｄ３は車両ＡのタイヤＴの連設数Ｄ３ではないと判断する。そして、タイヤ判定部２０３は、以降のタイミングで判定されたタイヤＴの連設数Ｄ３の車両Ａへの割り当てを停止し、ステップＳＴ１０１へ戻る。また、タイヤ判定部２０３は、車両検知器１０Ａから車両通過情報Ｄ６を受信していない場合（ステップＳＴ１０６：Ｎｏ）、ステップＳＴ１０４に戻る。
【００７３】
（作用効果）
上述したタイヤパターン判定装置２０によれば、照明部２０Ａは、車両ＡのホイールＷに相当する高さに検出光を照射する。また、撮像部２０Ｂは、検出光が照射されているホイールＷを一定の間隔で連続して撮像することにより、ホイールＷによる当該検出光の反射光を検出し、当該反射光の検出結果に基づく画像Ｄ１１を取得する。タイヤ判定部２０３は、このように取得された画像Ｄ１１より、車両ＡのホイールＷの車両Ａの外側から見える形状に応じた反射光の検出結果に基づいて、タイヤＴの連設数Ｄ３を判定する。つまり、車両ＡのタイヤＴがシングルタイヤＴ１であるか、ダブルタイヤＴ２であるかを判定する。
上述したタイヤパターン判定装置２０は、照明部２０Ａ及び撮像部２０Ｂを設置するのみで、車種の判別に必要な情報の一つであるタイヤＴの連設数Ｄ３を判定することができる。このため、車種区分Ｄ１の判別に必要な情報を検出する検出用装置である踏板を路面に埋設できない料金所や、踏板から料金自動収受機１１までのスペースが十分確保できない料金所等、立地条件に制限がある料金所であっても、タイヤパターン判定装置２０を設置することが可能である。この結果、立地条件に制限があり、車種を判別するための情報が踏板より十分得られない料金所であっても、タイヤ判定部２０３が判定したタイヤＴの連設数Ｄ３に基づいて車種の判別を行うことが可能となる。
【００７４】
また、上述したタイヤパターン判定装置２０によれば、照明部２０Ａは、車両ＡのホイールＷを含む照射範囲に検出光を照射する。
これにより、ホイールＷには、ホイールＷの形状に応じて、検出光が照射されていない暗部Ｒ１と、検出光が照射されている明部Ｒ２とが形成される。つまり、ホイールＷの車両Ａの外側から見える形状の特徴を、暗部Ｒ１及び明部Ｒ２の分布として表すことができる。
この結果、タイヤ判定部２０３は、撮像部２０Ｂが取得した画像Ｄ１１上に表されたホイールＷの暗部Ｒ１及び明部Ｒ２の分布の規則性により、ホイールＷの車両Ａの外側から見える形状の特徴を認識して、当該特徴に応じたタイヤＴの連設数Ｄ３を判定することができる。
【００７５】
また、車両ＡのホイールＷは、車両Ａの車体下部に配置されているため、撮像部２０ＢでホイールＷを撮像するだけでは、撮像された画像Ｄ１１上においてホイールＷ全体が暗く（濃度値が低く）撮像されたり等、ホイールＷの車両Ａの外側から見える形状の特徴を検出することが困難な場合がある。
しかしながら、上述のように、照明部２０Ａは、照射方向を車線Ｌの幅方向（図２におけるＹ方向）に対して傾斜させて検出光を照射するように配置されていることにより、検出光が照射されたホイールＷのディスク３０２において暗部Ｒ１及び明部Ｒ２をより明瞭に形成することができる。
このため、撮像部２０Ｂにより、当該ホイールＷの車両Ａの外側から見える形状の特徴を、暗部Ｒ１及び明部Ｒ２の分布（暗部Ｒ１及び明部Ｒ２が形成される位置）を表す画像Ｄ１１として取得することが可能となる。この結果、タイヤ判定部２０３は、シングルタイヤＴ１とダブルタイヤＴ２とでは当該暗部Ｒ１及び明部Ｒ２の分布の規則性が異なっているという知見に基づき、当該画像Ｄ１１が、シングルタイヤＴ１のホイールＷの車両Ａの外側から見える形状（凸形状）の特徴と、ダブルタイヤＴ２のホイールＷの車両Ａの外側から見える形状（凹形状）の特徴と、何れの特徴を有しているかを認識することができる。タイヤ判定部２０３は、当該特徴を認識することにより、当該ホイールＷの車両Ａの外側から見える形状に応じたタイヤＴの連設数Ｄ３を判定することが可能となる。
【００７６】
また、上述したタイヤパターン判定装置２０によれば、所定の照射範囲に検出光を照射する。所定の照射範囲は、照明部２０Ａよりも車線Ｌの進行方向手前側（図２における−Ｘ側）の領域であって、車両ＡのホイールＷに相当する高さが含まれる範囲に設定されている。
例えば、踏板を埋設することが可能な料金所であっても、料金所の設置スペースが十分ではなく、車種判別装置１０と料金自動収受機１１との距離を車両Ａの最大車長（例えば１８ｍ）以上確保することが困難な場合がある。この場合、車種判別装置１０と料金自動収受機１１との距離よりも車長が長い車両Ａは、すべてのタイヤＴが踏板を通過する前に、車両Ａの運転席が料金自動収受機１１に到達してしまう。そのため、車種判別装置１０は、車軸数の取得が完了する前に車種の判別を行わなければならず、車長の長い車両Ａについては、車種の判別を行うための情報が不足し、車種の判別が正しく行えない可能性がある。
しかしながら、照明部２０Ａは、上述のように所定の照射範囲が設定されているため、車両Ａの進行方向手前側（図２における−Ｘ側）に配置されているホイールＷに対し、検出光の照射を行うことができる。従って、車種の判別に必要な情報を検出する検出用装置を設置するスペースが十分確保できない料金所であっても、車両Ａの利用料金を確定する前に、当該車両Ａの最も進行方向手前側（図２における−Ｘ側）に配置されているホイールＷまで検出光の照射を行うことができる。この結果、車両Ａの進行方向手前側（図２における−Ｘ側）に配置されている各ホイールＷの形状の特徴を認識して、当該ホイールＷの車両Ａの外側から見える形状に応じたタイヤＴの連設数Ｄ３を判定することが可能となる。車種区分判別部１０Ｃは、このように判定された車両Ａの各タイヤＴの連設数Ｄ３と、ナンバープレート認識部１０Ｂより取得したナンバープレート情報Ｄ２とに基づき、当該車両Ａの車種区分Ｄ１を判別する。ここで、車両の車種等に応じて、どの車軸にシングルタイヤ及びダブルタイヤの何れが取り付けられるかを示す連設数パターンには傾向がある。例えば、四つの車軸を有する、ある車種においては、一軸目にシングルタイヤが取り付けられており、二軸目から四軸目にダブルタイヤが取り付けられているという連設数パターンを有する場合がある。このため、車種区分判別部１０Ｃは、このような連設数パターンを予め学習しておくことにより、タイヤＴの連設数Ｄ３に基づいて車種区分Ｄ１の判別の精度を向上させることが可能である。
なお、照明部２０Ａ及び撮像部２０Ｂの設置位置によっては、車両Ａの最も進行方向手前側（図２における−Ｘ側）に配置されているタイヤＴの連設数Ｄ３を判定することが困難な場合がある。しかしながら、車種区分判別部１０Ｃは、上述のように連設数パターンを学習していることにより、既に取得済みのタイヤＴの連設数Ｄ３と、連設数パターンとに基づいて、取得されていないタイヤの連設数を推測するようにしてもよい。例えば車両Ａの一軸目のタイヤＴがシングルタイヤＴ１であり、二軸目及び三軸目のタイヤＴがダブルタイヤＴ２であると判定されたが、四軸目のタイヤＴが撮像部２０Ｂにより撮像できず不明である可能性がある。このような場合であっても、車種区分判別部１０Ｃは、一軸目〜三軸目のタイヤＴの連設数Ｄ３と連設数パターンとに基づいて、四軸目のタイヤＴの連設数Ｄ３はダブルタイヤＴ２である可能性が高いと推測する。これによっても、車種区分Ｄ１の判別の精度を向上させることが可能である。
【００７７】
なお、本実施形態において、所定の撮像範囲は、撮像部２０Ｂが設けられている位置から車線Ｌの進行方向手前側（図２における−Ｘ側）の領域であって、照明部２０Ａの照射範囲を含むように設定されている例について説明したが、これに限られることはない。
例えば二台の車両が近接追走している場合、所定の撮像範囲に二台の車両が含まれてしまうことがある。このため、撮像部２０Ｂは、所定の撮像範囲を車両検知器１０Ａに近づけるように設定してもよい。また、撮像部２０Ｂは、所定の撮像範囲を予め想定される最小車両間隔よりも狭く調整し、車両検知器１０Ａが車両Ａの通過を検知したときに、当該車両Ａの後続車両のタイヤが撮像されないように設定してもよい。
【００７８】
＜第２の実施形態＞
（車種判別装置の構成）
次に、本発明の第２の実施形態に係る料金収受設備１について図面を参照して説明する。なお、第１の実施形態と共通の構成には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
図７は本発明の第２の実施形態に係る料金収受設備１の概略図である。
図７に示すように、第２の実施形態に係る車種判別装置１０のタイヤパターン判定装置２０は、照明部２０Ａ（照射部）及び撮像部２０Ｂ（検出部）に代えて、レーザスキャンセンサ２０Ｅ（照射部及び検出部）を備えている点において、第１の実施形態と異なっている。
【００７９】
レーザスキャンセンサ２０Ｅは、料金自動収受機１１とは、車線Ｌを挟んで反対側のアイランドＩ上に設けられている。本実施形態においては、レーザスキャンセンサ２０Ｅは、図７に示すように、車線Ｌの幅方向他方側（図７における＋Ｙ側）のアイランドＩ上に設けられている。本実施形態において、レーザスキャンセンサ２０Ｅは、車両Ａの幅方向他方側（図７における＋Ｙ側）に配置されたホイールＷを照射対象として、レーザスキャン（検出光の照射及び反射光の検出し、当該反射光の検出結果に基づいて検出光を照射したレーザスキャンセンサ２０ＥからホイールＷまでの距離を、検出光が照射された角度毎に測定する）を行う。
なお、本実施形態において、レーザスキャンセンサ２０Ｅが照射する検出光は、レーザ光である。
【００８０】
レーザスキャンセンサ２０Ｅは、所定の照射範囲に検出光を照射する。所定の照射範囲は、レーザスキャンセンサ２０Ｅよりも車線Ｌの進行方向手前側（図７における−Ｘ側）の領域であって、車両ＡのホイールＷに相当する高さが含まれる範囲に設定されている。
レーザスキャンセンサ２０Ｅは、検出光の照射方向（レーザスキャンセンサ２０Ｅと照射範囲の中心とを結ぶ仮想線に沿う方向）が進行方向手前側（図７における−Ｘ側）を向くように、当該照射方向と車線Ｌの進行方向（図７におけるＸ方向）とが約４５度の角度で交差するように配置されている。そして、所定の照射範囲は、車両Ａの高さ方向（図７におけるＺ方向）に沿ってホイールＷの下端部から上端部までの範囲を含むように設定されている。
レーザスキャンセンサ２０Ｅは、当該所定の照射範囲において、車線Ｌの進行方向（図７におけるＸ方向）における角度を一定とした状態で、車両Ａの高さ方向（図７におけるＺ方向）に沿って、異なる複数の高さで検出光を照射する。
なお、本実施形態において、レーザスキャンセンサ２０Ｅにより複数の高さでレーザスキャンを行う例について説明するが、これに限られることはない。他の実施形態においては、複数のレーザスキャンセンサを高さ方向（図７におけるＺ方向）に並べる構成であってもよい。この場合、各レーザスキャンセンサはレーザ光を照射して、当該レーザ光の反射光を検出することにより、各レーザスキャンセンサとレーザ光の照射位置との距離を計測する。このような構成によるレーザ光の照射、反射光の検出及び距離の計測を、レーザスキャンとして行ってもよい。
【００８１】
なお、車両Ａの車種に応じて、車両Ａの高さ方向（図７におけるＺ方向）におけるタイヤＴ及びホイールＷの位置が相違することが考えられる。このため、車両Ａの高さ方向（図７におけるＺ方向）における位置を一定とした状態で、車線Ｌの進行方向（図７におけるＸ方向）に沿って異なる複数の高さで検出光を照射した場合、車両ＡのホイールＷが配置されている高さ方向における位置が、検出光を照射する高さ方向における位置よりも高い又は低い場合、ホイールＷに検出光が正しく照射できない可能性がある。例えば、ホイールＷが配置されている高さ方向における位置が、検出光を照射する高さ方向における位置よりも低い場合、検出光はホイールＷではなく、車両ＡのタイヤＴの上部や車体に照射されてしまい、ホイールＷに照射されない可能性がある。
しかしながら、本実施形態においては、レーザスキャンセンサ２０Ｅは、車両Ａの高さ方向（図７におけるＺ方向）に沿って、異なる複数の高さで検出光の照射を行うため、車両ＡのホイールＷが配置されている位置が変位しても、検出光が照射される高さ方向（図７におけるＺ方向）における照射範囲の何れかの位置にホイールＷが配置されている位置を含むようにすることができる。このため、レーザスキャンセンサ２０Ｅは、ホイールＷの高さ方向（図７におけるＺ方向）における下端部から上端部まで検出光を照射することができ、ホイールＷの形状の特徴を認識するのに十分な反射光の検出結果を得ることが可能となる。
なお、検出光の所定の照射範囲は、車両Ａのホイールの配置や、車両Ａの車線Ｌ上の走行位置が変位することを考慮して、車両Ａの高さ方向（図７におけるＺ方向）における範囲を広く設定するようにしてもよい。また、レーザスキャンセンサ２０Ｅの照射方向は、料金収受設備１の配置に応じて異なる照射方向及び照射範囲が設定されていてもよい。更に、別途カメラを設けて路面上を走行する車両Ａを撮像して画像を取得し、当該画像の画像処理を行うことによって、照射範囲を自動的に設定するようにしてもよい。当該カメラは、ナンバープレート認識部１０Ｂで代用するようにしてもよい。また、管理者等が照射範囲を手動で設定するようにしてもよい。
【００８２】
レーザスキャンセンサ２０Ｅは、上記のように異なる複数の高さで照射された検出光がホイールＷにより反射された反射光を、検出光が照射された角度毎に検出する。レーザスキャンセンサ２０Ｅは、当該反射光の検出結果に基づいて、検出光を照射したレーザスキャンセンサ２０ＥからホイールＷまでの距離を、検出光が照射された角度毎に測定する。
【００８３】
主制御部２０Ｃは、レーザスキャンセンサ２０Ｅが測定した、検出光が照射された角度毎の距離を示す複数の測定結果に基づき、ホイールＷの車両Ａの外側から見える形状に応じた車両ＡのタイヤＴの連設数Ｄ３を判定する。
なお、本実施形態において、主制御部２０Ｃがタイヤパターン判定装置２０（例えば図７に示すようにレーザスキャンセンサ２０Ｅ）に内蔵されている態様で説明するが、この態様に限定されない。例えば、他の実施形態においては、主制御部２０Ｃが車種判別装置１０の他の検出用装置（例えば車両検知器１０Ａ）に内蔵されていてもよいし、ネットワーク上に接続された車種判別装置１０以外の装置に内蔵されていてもよい。
【００８４】
（車種判別装置の機能）
図８は本発明の第２の実施形態に係る車種判別装置１０のブロック図である。
車種判別装置１０は、図８に示すように、車両検知器１０Ａと、ナンバープレート認識部１０Ｂと、車種区分判別部１０Ｃと、タイヤパターン判定装置２０とを備えている。
【００８５】
第２の実施形態に係るタイヤパターン判定装置２０は、第１の実施形態の照明部２０Ａ及び撮像部２０Ｂに代えて、レーザスキャンセンサ２０Ｅを備えている。また、タイヤパターン判定装置２０は、主制御部２０Ｃと記憶部２０Ｄとを備えている。
第２の実施形態に係る主制御部２０Ｃは、第１の実施形態と同様にホイール検出部２０２と、タイヤ判定部２０３とを有している。
【００８６】
図９は本発明の第２の実施形態に係るタイヤＴの検出スキャンパターンＤ１３の例を示す図であり、（ａ）はシングルタイヤＴ１の例であり、（ｂ）はダブルタイヤＴ２の例である。
レーザスキャンセンサ２０Ｅは、常時、所定の照射範囲に対して検出光を照射し、また、当該検出光が反射された反射光を検出する。本実施形態では、図９（ａ）及び（ｂ）においてＺ方向に延びる破線で示すように、タイヤＴの高さ方向（図９（ａ）及び（ｂ）におけるＺ方向）に沿って検出光の照射を行う。
レーザスキャンセンサ２０Ｅは、図８に示すように、所定の照射範囲に対する検出光の照射及び反射光の検出を行う毎に、当該反射光の検出結果に基づいて、レーザスキャンセンサ２０ＥからホイールＷまでの距離を測定した複数の測定結果（スキャンパターン）を、検出スキャンパターンＤ１３としてホイール検出部２０２に出力する。
【００８７】
ホイール検出部２０２は、レーザスキャンセンサ２０Ｅから受信した各検出スキャンパターンＤ１３に車両ＡのホイールＷが含まれるか否かを判断し、ホイールＷが含まれている検出スキャンパターンＤ１３を抽出する。
【００８８】
本実施形態において、記憶部２０Ｄは、ホイールＷを検出するためのデータとして、予め取得した複数のシングルタイヤＴ１及びダブルタイヤＴ２のホイールＷのスキャンパターンを、参照スキャンパターンＤ１４として蓄積している。
ホイール検出部２０２は、レーザスキャンセンサ２０Ｅから受信した検出スキャンパターンＤ１３の特徴点と、記憶部２０Ｄに蓄積されている参照スキャンパターンＤ１４の特徴点とを比較することにより、当該検出スキャンパターンＤ１３にホイールＷが含まれているか否かを検出する。
なお、本実施形態においてはホイール検出部２０２は車両ＡのホイールＷを検出するが、他の実施形態においては、タイヤＴを検出してもよいし、タイヤＴ及びホイールＷの双方を検出してもよい。
また、本実施形態においては、検出スキャンパターンＤ１３と参照スキャンパターンＤ１４とを比較することにより、ホイールＷが含まれているか否かを検出するが、これに限られることはない。他の実施形態においては、ホイール検出部２０２は、タイヤＴのゴムで形成されたタイヤ部はレーザ光の反射率が小さいことを利用し、当該反射率の小さい範囲にタイヤ部があると判断するようにしてもよい。具体的には、ホイール検出部２０２は、各検出スキャンパターンＤ１３に示される反射受光量と、当該検出スキャンパターンＤ１３よりも前に取得された検出スキャンパターンの反射受光量とを比較する。例えば車両ＡのホイールＷの進行方向奥側（図９における＋Ｘ側）の端部付近をレーザスキャンしている場合、検出スキャンパターンＤ１３の中央領域にはホイールＷが含まれ、当該検出スキャンパターンＤ１３の前の検出スキャンパターンの中央領域にはホイールＷではなくタイヤ部が含まれる。このため、当該検出スキャンパターンＤ１３の反射受光量は、当該検出スキャンパターンＤ１３より前の検出スキャンパターンよりも大きい。このように各検出スキャンパターンＤ１３の反射受光量を比較することにより、中央領域の反射受光量が一定の基準値よりも大きく増加している場合は、車両ＡのホイールＷを検出したと判断するようにしてもよい。また、例えば車両ＡのタイヤＴの中央付近をレーザスキャンしている場合、検出スキャンパターンＤ１３の上下領域にはタイヤ部が存在し、検出スキャンパターンＤ１３の中央領域にホイールＷが存在する。このため、当該検出スキャンパターンＤ１３では、中央領域の反射受光量が上下領域の反射受光量に対し一定の基準値よりも大きく増加している場合、当該上下領域にタイヤ部が存在し、中央領域にホイールＷが存在すると判断することができる。ホイール検出部２０２は、このように各検出スキャンパターンＤ１３を比較することにより、ホイールＷを検出するようにしてもよい。
【００８９】
ホイール検出部２０２は、検出スキャンパターンＤ１３に車両ＡのホイールＷが含まれると判断した場合、当該検出スキャンパターンＤ１３を抽出し、タイヤ判定部２０３に出力する。
【００９０】
なお、検出スキャンパターンＤ１３は、レーザスキャンセンサ２０Ｅにより連続して複数回出力されるため、同一のホイールＷが複数の検出スキャンパターンＤ１３に含まれている場合がある。このため、ホイール検出部２０２は、各検出スキャンパターンＤ１３を比較して、ホイールＷが検出されてから、当該ホイールＷが検出されなくなるまでの検出スキャンパターンＤ１３を、一つのホイールＷの検出スキャンパターンＤ１３として割り当てる。この場合、ホイールＷ毎に識別番号を設定し、当該ホイールＷに割り当てられた検出スキャンパターンＤ１３に当該識別番号を付すようにしてもよい。これにより、タイヤ判定部２０３は、取得した検出スキャンパターンＤ１３のうち、どの検出スキャンパターンがどのホイールＷのものであるかを判断することができる。
【００９１】
タイヤ判定部２０３は、ホイール検出部２０２から受信した検出スキャンパターンＤ１３に含まれるホイールＷの連設数Ｄ３を判定する。
【００９２】
図９（ａ）及び（ｂ）は、レーザスキャンセンサ２０Ｅにより、タイヤＴのホイールＷに検出光が照射された場合の検出スキャンパターンＤ１３の例を示している。
図９（ａ）及び（ｂ）の縦軸は、レーザスキャンセンサ２０Ｅが照射範囲（図９（ａ）及び（ｂ）に示すＺ方向に延びる破線）において検出光を照射する際の、検出光が照射される角度θと計測された距離から算出される高さ方向の座標ｚを表している。また、図９（ａ）及び（ｂ）の横軸は、検出光が照射される角度θに応じた反射光の検出結果に基づいて測定された、車線の幅方向における座標ｙを表している。
【００９３】
シングルタイヤＴ１のホイールＷは、第１の実施形態において説明したように、車両Ａの外側（図５（ａ）における＋Ｙ側）から見た場合、車両Ａの外側を向く表面が、車両Ａの外側に向かって突出する凸形状となる。
このため、シングルタイヤＴ１に検出光を照射した場合、図９（ａ）に示すように、ホイールＷが配置されている位置においては、タイヤＴが配置されている位置と同様、座標ｙの値は小さい値が測定される。つまり、シングルタイヤＴ１の検出スキャンパターンＤ１３は、図９（ａ）に示すようにホイールＷが配置されている位置における座標ｙの値のばらつきが小さいという規則性を有している。
【００９４】
一方、ダブルタイヤＴ２のホイールＷは、第１の実施形態において説明したように、車両Ａの外側（図５（ｂ）における＋Ｙ側）から見た場合、車両Ａの外側を向く表面が、車両Ａの内側（図５（ｂ）における−Ｙ側）に向かって窪んだ凹形状となる。
このため、ダブルタイヤＴ２に検出光を照射した場合、図９（ｂ）に示すように、ホイールＷが配置されている位置においては、タイヤＴが配置されている位置に比べて座標ｙの値は大きい値が測定される。つまり、ダブルタイヤＴ２の検出スキャンパターンＤ１３は、図９（ｂ）に示すように、両端において小さい値が測定され、中間において大きい値が測定されるなど、ホイールが配置されている位置における座標ｙの値のばらつきが大きいという規則性を有している。
【００９５】
このように、シングルタイヤＴ１とダブルタイヤＴ２は、レーザスキャンセンサ２０Ｅにより測定される座標ｙの値のばらつきの規則性が異なる。
タイヤ判定部２０３は、ホイール検出部２０２から受信した検出スキャンパターンＤ１３が、シングルタイヤＴ１及びダブルタイヤＴ２の何れの規則性を有しているかを判定する。
タイヤ判定部２０３は、ホイールＷの検出スキャンパターンＤ１３の座標ｙの値のばらつきが小さい場合は、当該ホイールＷはシングルタイヤＴ１のホイールＷであると判定し、タイヤＴの連設数Ｄ３は「１」であると判定する。また、タイヤ判定部２０３は、ホイールＷの検出スキャンパターンＤ１３の座標ｙの値のばらつきが大きい場合は、当該ホイールＷはダブルタイヤＴ２のホイールＷであると判定し、タイヤＴの連設数Ｄ３は「２」であると判定する。
なお、同一のホイールＷに割り当てられている検出スキャンパターンＤ１３は複数あるため、タイヤ判定部２０３は、これら複数の検出スキャンパターンＤ１３について、同様の処理を行い、タイヤＴの連設数Ｄ３を判定する。複数の検出スキャンパターンは、それぞれホイールＷ上のレーザスキャンを行った位置が異なるため、タイヤ判定部２０３の各検出スキャンパターンＤ１３に対する判定結果として、異なるタイヤＴの連設数Ｄ３の値が判定される場合がある。この場合、最も多い判定結果（タイヤＴの連設数Ｄ３の値）を、当該ホイールＷに対応するタイヤＴの連設数Ｄ３であると判定する。例えば、同一のホイールＷに割り当てられた複数の検出スキャンパターンＤ１３について、タイヤＴの連設数Ｄ３が「１」と判定された判定結果よりも、タイヤＴの連設数Ｄ３が「２」と判定された判定結果の方が多い場合は、当該ホイールＷに対応するタイヤＴの連設数Ｄ３は「２」であると判定する。
【００９６】
なお、他の実施形態においては、検出スキャンパターンＤ１３と、記憶部２０Ｄに記憶された複数の参照スキャンパターンＤ１４とを比較することにより、シングルタイヤＴ１及びダブルタイヤＴ２の何れのスキャンパターンに近似しているかを判定してもよい。
【００９７】
また、タイヤ判定部２０３は、このように判定したタイヤＴの連設数Ｄ３を、記憶部２０Ｄに記録する。
タイヤ判定部２０３は、車両検知器１０Ａから車両Ａの車両進入情報Ｄ５を受信すると、前回車両通過情報Ｄ６を受信してから次の車両通過情報Ｄ６を受信するまでの間に判定したタイヤＴの連設数Ｄ３は、車両ＡのタイヤＴの連設数Ｄ３であると判断する。このため、タイヤ判定部２０３は、前回車両通過情報Ｄ６を受信してから車両Ａの車両進入情報Ｄ５を受信するまでの間に判定されたタイヤＴの連設数Ｄ３を、記憶部２０Ｄより取得して、車種判別装置１０の車種区分判別部１０Ｃに出力する。また、タイヤ判定部２０３は、当該車両Ａの車両通過情報Ｄ６を受信するまでの間、判定したタイヤＴの連設数Ｄ３を車種区分判別部１０Ｃに出力する。
タイヤ判定部２０３は、車両Ａの車両通過情報Ｄ６を受信すると、タイヤＴの連設数Ｄ３の出力を停止する。
なお、タイヤ判定部２０３は、検出スキャンパターンＤ１３より検出したホイールＷの数を車両Ａの車軸数として、車種区分判別部１０Ｃに出力してもよい。
【００９８】
次に、タイヤパターン判定装置２０によるタイヤ判定の手順を、図１０を参照して説明する。
図１０は本発明の第２の実施形態に係るタイヤパターンの判定手順を示すフローチャートである。
【００９９】
（ステップＳＴ２０１：タイヤの連設数の判定）
レーザスキャンセンサ２０Ｅは、常時、所定の照射範囲においてレーザスキャンを行う。また、レーザスキャンセンサ２０Ｅは、レーザスキャンにおいて検出された検出スキャンパターンＤ１３を、ホイール検出部２０２に出力する。
ホイール検出部２０２は、レーザスキャンセンサ２０Ｅから受信した各検出スキャンパターンＤ１３のうち、車両ＡのホイールＷが含まれている検出スキャンパターンを抽出する。ホイール検出部２０２は、抽出された検出スキャンパターンＤ１３をタイヤ判定部２０３に出力する。
タイヤ判定部２０３は、ホイール検出部２０２から受信した各検出スキャンパターンＤ１３について、当該検出スキャンパターンＤ１３が表す座標ｙの値のばらつきの規則性に基づいて、タイヤＴの連設数Ｄ３を判定する（ステップＳＴ２０１）。そして、タイヤ判定部２０３は、判定したタイヤＴの連設数Ｄ３を記憶部２０Ｄに記憶する。
【０１００】
（ステップＳＴ２０２：車両進入検知）
タイヤ判定部２０３は、車両検知器１０Ａが車両Ａの進入を検知したかどうかを判断する（ステップＳＴ２０２）。タイヤ判定部２０３は、車両検知器１０Ａから車両進入情報Ｄ５を受信した場合（ステップＳＴ２０２：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ２０３に進む。また、タイヤ判定部２０３は、車両検知器１０Ａから車両進入情報Ｄ５を受信していない場合（ステップＳＴ２０２：Ｎｏ）、ステップＳＴ２０１に戻る。
【０１０１】
（ステップＳＴ２０３：記録されているタイヤの連設数を車両Ａに割り当て）
タイヤ判定部２０３は、当該車両進入情報Ｄ５を受信するよりも前に車両通過情報Ｄ６を受信してから、当該車両進入情報Ｄ５を受信するまでの期間において判定されたタイヤＴの連設数Ｄ３は、当該車両ＡのタイヤＴの連設数Ｄ３であると判断する。そして、タイヤ判定部２０３は、記憶部２０Ｄに記憶されているタイヤＴの連設数Ｄ３のうち、当該期間において判定されたタイヤＴの連設数Ｄ３を、車両ＡのタイヤＴの連設数Ｄ３として割り当てる（ステップＳＴ２０３）。タイヤ判定部２０３は、車両Ａに割り当てられたタイヤＴの連設数Ｄ３を記憶部から取得して、車種判別装置の車種区分判別部１０Ｃに出力する。
【０１０２】
（ステップＳＴ２０４：タイヤの連設数の判定）
ステップＳＴ２０１と同様に、レーザスキャンセンサ２０Ｅは所定の範囲においてレーザスキャンを行い、ホイール検出部２０２に出力する。また、ホイール検出部２０２は、レーザスキャンセンサ２０Ｅから受信した各検出スキャンパターンＤ１３のうち、車両ＡのホイールＷが含まれている検出スキャンパターンを抽出する。ホイール検出部２０２は、抽出された検出スキャンパターンＤ１３をタイヤ判定部２０３に出力する。タイヤ判定部２０３は、ホイール検出部２０２から受信した各検出スキャンパターンＤ１３について、当該検出スキャンパターンＤ１３が表す座標ｙの値のばらつきの規則性に基づいて、タイヤＴの連設数Ｄ３を判定する（ステップＳＴ２０４）。
【０１０３】
（ステップＳＴ２０５：判定されたタイヤの連設数を車両Ａに割り当て）
タイヤ判定部２０３は、ステップＳＴ２０４において判定されたタイヤＴの連設数Ｄ３を、車両ＡのタイヤＴの連設数Ｄ３として割り当てる（ステップＳＴ２０５）。タイヤ判定部２０３は、車両Ａに割り当てられた当該タイヤＴの連設数Ｄ３を車種判別装置の車種区分判別部１０Ｃに出力する。
【０１０４】
（ステップＳＴ２０６：車両通過検知）
次に、タイヤ判定部２０３は、車両検知器１０Ａが車両Ａの通過を検知したかどうかを判断する（ステップＳＴ２０６）。タイヤ判定部２０３は、車両検知器１０Ａから車両通過情報Ｄ６を受信した場合（ステップＳＴ２０６：Ｙｅｓ）、以降のタイミングで判定されたタイヤＴの連設数Ｄ３は車両ＡのタイヤＴの連設数Ｄ３ではないと判断する。そして、タイヤ判定部２０３は、以降のタイミングで判定されたタイヤＴの連設数Ｄ３の車両Ａへの割り当てを停止し、ステップＳＴ２０１へ戻る。また、タイヤ判定部２０３は、車両検知器１０Ａから車両通過情報Ｄ６を受信していない場合（ステップＳＴ２０６：Ｎｏ）、ステップＳＴ２０４に戻る。
【０１０５】
（作用効果）
上述したタイヤパターン判定装置２０によれば、レーザスキャンセンサ２０Ｅは、車両ＡのホイールＷに相当する高さに検出光を照射し、また、ホイールＷによる当該検出光の反射光を検出し、当該反射光の検出結果に基づく検出スキャンパターンＤ１３を取得する。タイヤ判定部２０３は、このように取得された検出スキャンパターンＤ１３より、車両ＡのホイールＷの車両Ａの外側（図５（ａ）及び（ｂ）における＋Ｙ側）から見える形状に応じた反射光の検出結果に基づいて、タイヤＴの連設数Ｄ３を判定する。つまり、車両ＡのタイヤＴがシングルタイヤＴ１であるか、ダブルタイヤＴ２であるかを判定する。
上述したタイヤパターン判定装置２０は、レーザスキャンセンサ２０Ｅを設置するのみで、車種の判別に必要な情報の一つであるタイヤＴの連設数Ｄ３を判定することができる。このため、車種区分Ｄ１の判別に必要な情報を検出する検出用装置である踏板を路面に埋設できない料金所や、踏板から料金自動収受機１１までのスペースが十分確保できない料金所等、立地条件に制限がある料金所であっても、タイヤパターン判定装置２０を設置することが可能である。
このため、このように立地条件に制限があり、検出用装置からの情報が十分得られない料金所であっても、タイヤ判定部２０３が判定したタイヤＴの連設数Ｄ３に基づいて車種判別を行うことが可能となる。
【０１０６】
また、上述したタイヤパターン判定装置２０によれば、レーザスキャンセンサ２０Ｅは、検出光としてレーザ光を照射する。レーザスキャンセンサ２０Ｅは、ホイールＷによる当該検出光の反射光を検出し、当該反射光の検出結果に基づいて、レーザスキャンセンサ２０ＥからホイールＷまでの距離を測定する。
車両Ａの外側（図５（ａ）及び（ｂ）における＋Ｙ側）から見えるシングルタイヤＴ１のホイールＷは凸形状であり、ダブルタイヤＴ２のホイールＷは凹形状であるため、シングルタイヤＴ１のホイールＷと、ダブルタイヤＴ２のホイールＷとでは、検出スキャンパターンＤ１３に表れる座標ｙの値のばらつきの規則性が相違している。具体的には、シングルタイヤＴ１の検出スキャンパターンＤ１３は座標ｙの値のばらつきが小さいという規則性を有し、ダブルタイヤＴ２の検出スキャンパターンＤ１３は座標ｙの値のばらつきが大きいという規則性を有している。タイヤ判定部２０３は、上記のように検出スキャンパターンＤ１３における座標ｙのばらつきの規則性に基づいて、車両ＡのホイールＷの形状の特徴を認識して、当該ホイールの形状に応じたタイヤＴの連設数Ｄ３を判定することができる。
【０１０７】
また、上述したタイヤパターン判定装置２０によれば、レーザスキャンセンサ２０Ｅは、車両Ａの高さ方向（図７におけるＺ方向）に沿って、異なる複数の高さ（角度θ）で検出光の照射を行う。このとき、検出光の照射範囲は、車両Ａの高さ方向（図７におけるＺ方向）に沿ってタイヤＴの下端部から上端部までの範囲を含むように設定されている。このため、車両ＡのホイールＷが配置されている高さ方向における位置が変位しても、検出光が照射される高さ方向（図７におけるＺ方向）における照射範囲の何れかの位置にホイールＷが配置されている位置を含むようにすることができる。このため、レーザスキャンセンサ２０Ｅは、ホイールＷの高さ方向（図７におけるＺ方向）における下端部から上端部まで検出光を照射することができ、ホイールＷの形状の特徴を認識するために十分な反射光の検出結果を得ることが可能となる。
【０１０８】
また、上述したタイヤパターン判定装置２０によれば、レーザスキャンセンサ２０Ｅは、所定の照射範囲に検出光を照射する。所定の照射範囲は、レーザスキャンセンサ２０Ｅよりも車線Ｌの進行方向手前側（図７における−Ｘ側）の領域であって、車両ＡのホイールＷに相当する高さが含まれる範囲に設定されている。
所定の照射範囲を、レーザスキャンセンサ２０Ｅよりも車線Ｌの進行方向手前側（図７における−Ｘ側）の領域に設定することにより、車両Ａの進行方向手前側（図７における−Ｘ側）に配置されているホイールＷの検出スキャンパターンＤ１３を取得することができる。このため、車両検知器１０Ａから料金自動収受機１１までの距離が、車両の最大車長（例えば１８ｍ）よりも短い場合であっても、車両Ａの運転席が料金自動収受機１１に到達する前に、車両Ａの全てのホイールＷの検出スキャンパターンＤ１３を取得することができる。これにより、車種判別装置１０の設置スペースが十分に確保できない料金所であっても、タイヤパターン判定装置２０により判定された車両ＡのタイヤＴの連設数Ｄ３に基づいて車種の判別を行うことが可能となる。車種区分判別部１０Ｃは、このように判定された車両Ａの各タイヤＴの連設数Ｄ３と、ナンバープレート認識部１０Ｂより取得したナンバープレート情報Ｄ２とに基づき、当該車両Ａの車種区分Ｄ１を判別する。ここで、上述のように、車両の車種等に応じて、どの車軸にシングルタイヤ及びダブルタイヤの何れが取り付けられるかを示す連設数パターンには傾向がある。このため、車種区分判別部１０Ｃは、このような連設数パターンを予め学習しておくことにより、タイヤＴの連設数Ｄ３に基づいて車種区分Ｄ１の判別の精度を向上させることが可能である。
なお、レーザスキャンセンサ２０Ｅの設置位置によっては、車両Ａの最も進行方向手前側（図２における−Ｘ側）に配置されているタイヤＴの連設数Ｄ３を判定することが困難な場合がある。しかしながら、車種区分判別部１０Ｃは、上述のように連設数パターンを学習していることにより、既に取得済みのタイヤＴの連設数Ｄ３と、連設数パターンとに基づいて、取得されていないタイヤの連設数を推測するようにしてもよい。例えば車両Ａの一軸目のタイヤＴがシングルタイヤＴ１であり、二軸目及び三軸目のタイヤＴがダブルタイヤＴ２であると判定されたが、四軸目のタイヤＴが撮像部２０Ｂにより撮像できず不明である場合であっても、車種区分判別部１０Ｃは、一軸目〜三軸目のタイヤＴの連設数Ｄ３と連設数パターンとに基づいて、四軸目のタイヤＴの連設数Ｄ３はダブルタイヤＴ２である可能性が高いと推測する。これによっても、車種区分Ｄ１の判別の精度を向上させることが可能である。
【０１０９】
なお、本実施形態において、レーザスキャンセンサ２０Ｅは、検出光の照射方向が進行方向手前側（図７における−Ｘ側）を向くように、当該照射方向と車線Ｌの進行方向（図７におけるＸ方向）とが約４５度の角度で交差するように配置されている例について説明したが、これに限られることはない。
例えば二台の車両が近接追走している場合、車両検知器１０Ａが車両Ａの通過を検知したときに、当該車両Ａの後続車両に検出光が照射されてしまうことがある。このため、レーザスキャンセンサ２０Ｅは、車両検知器１０Ａが車両Ａの通過を検知したときに当該車両Ａの後続車両のタイヤが撮像されないように、検出光の照射方向を車両検知器１０Ａに近づけるように設定してもよい。
【０１１０】
（ハードウェア構成）
また、上述の各実施形態におけるタイヤパターン判定装置２０のハードウェア構成の例について説明する。
図１１はタイヤパターン判定装置２０のハードウェア構成の一例を示す図である。
図１１に示すように、タイヤパターン判定装置２０は、メモリ８１０と、記憶／再生装置８２０と、ＩＯ  Ｉ／Ｆ（Ｉｎｐｕｔ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）８３０と、外部機器Ｉ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）８４０と、通信Ｉ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）８５０と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）８６０と、補助記憶装置８７０とを備えている。
【０１１１】
メモリ８１０は、タイヤパターン判定装置２０のプログラムで使用されるデータ等を一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の媒体である。
記憶／再生装置８２０は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の外部メディアへデータ等を記憶したり、外部メディアのデータ等を再生するための装置である。
ＩＯ  Ｉ／Ｆ８３０は、車種判別装置１０の各装置との間で情報等の入出力を行うためのインターフェースである。
外部機器Ｉ／Ｆ８４０は、タイヤパターン判定装置２０が備える機器の制御と、情報等の送受信とを行うためのインターフェースである。上述の実施形態のタイヤパターン判定装置２０では、外部機器Ｉ／Ｆ８４０は、照明部２０Ａ及び撮像部２０Ｂ、又は、レーザスキャンセンサ２０Ｅの制御と、情報及び信号の送受信とを行う。
通信Ｉ／Ｆ８５０は、タイヤパターン判定装置２０がインターネット等の通信回線を介して外部サーバと通信を行うためのインターフェースである。
ＣＰＵ８６０は、プログラムを実行し、タイヤパターン判定装置２０のそれぞれ機能を実行するように制御する。上述の実施形態においては、タイヤパターン判定装置２０がタイヤＴの連設数Ｄ３を判定するように制御する。
補助記憶装置８７０は、ＣＰＵ８６０で実行するプログラムや、プログラムを実行する際に使用するデータや、生成されたデータを記録するためのものである。補助記憶装置８７０は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）やフラッシュメモリ等である。
【０１１２】
タイヤパターン判定装置２０のプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の外部メディアに記録されていてもよく、この場合は、記憶／再生装置８２０から外部メディアへの書き込み（記憶）及び読み出し（再生）を行う。通信Ｉ／Ｆ８５０から外部サーバに記憶されているプログラムを読み出してもよい。
外部メディアや外部サーバに記憶されているプログラムを、補助記憶装置８７０に記憶してもよい。
【０１１３】
ＣＰＵ８６０は、上記プログラムを実行することにより、タイヤパターン判定装置２０のホイール検出部２０２、及びタイヤ判定部２０３として機能する。ＣＰＵ８６０が各種処理を行うと、それぞれの処理で生成されたデータは補助記憶装置８７０に記憶される。
【０１１４】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、これらに限定されることはなく、多少の設計変更等も可能である。
例えば、上述の実施形態において、タイヤパターン判定装置２０が車両検知器１０Ａから車両進入情報Ｄ５を受信してから、検出光の照射及び反射光の検出を行う例について説明したが、これに限られることはない。タイヤパターン判定装置２０は、常時検出光の照射及び反射光の検出を行ってもよい。この場合、タイヤパターン判定装置２０の撮像部２０Ｂ及びレーザスキャンセンサ２０Ｅは、取得した画像Ｄ１１を逐次ホイール検出部２０２に出力する。ホイール検出部２０２は、車両検知器１０Ａから車両進入情報Ｄ５を受信してから、車両通過情報Ｄ６を受信するまでの期間に取得した画像Ｄ１１について、当該画像Ｄ１１に車両ＡのホイールＷが含まれるか否かを検出する。また、ホイール検出部２０２は、取得した全ての画像Ｄ１１について、当該画像Ｄ１１に車両ＡのホイールＷが含まれるか否かを検出するようにしてもよい。
このような構成によっても、上述の実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
【０１１５】
また、上述の実施形態において、車種判別装置１０が踏板を備えていない例について説明したが、これに限られることはない。路面に踏板の埋設が可能な料金所においては、車種判別装置１０は、更に踏板を備えていてもよい。踏板からの車軸数等の情報を取得することにより、当該情報を考慮した車種の判別を行うことができる。
【０１１６】
また、上述の実施形態において、料金自動収受機１１に関する車種判別を対象として説明したが、これに限られることはない。他の実施形態においては、料金自動収受機１１に代えて、有人ブースや通行券自動発行機に関する車種判別を対象としてもよい。
【符号の説明】
【０１１７】
１    料金収受設備
１０    車種判別装置
１０Ａ    車両検知器
１０Ｂ    ナンバープレート認識部
１０Ｃ    車種区分判別部
１１    料金自動収受機
１３    発進制御機
１４    発進検知器
２０    タイヤパターン判定装置
２０Ａ    照明部（照射部）
２０Ｂ    撮像部（検出部）
２０Ｃ    主制御部
２０Ｄ    記憶部
２０Ｅ    レーザスキャンセンサ（照射部、検出部）
２０２    ホイール検出部
２０３    タイヤ判定部
３０１    リム
３０２    ディスク
Ａ    車両
Ｉ    アイランド
Ｌ    車線
Ｔ    タイヤ
Ｔ１    シングルタイヤ
Ｔ２    ダブルタイヤ
Ｒ１    暗部
Ｒ２    明部
Ｗ    ホイール
【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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