(57)【要約】【課題】遠赤外線カメラを用いた道路監視システムの環境性能を、気象観測計や可視カメラなどの補償手段を用いずに維持することができる道路監視システム及び道路監視方法を提供する。【解決手段】遠赤外線投光器５から遠赤外線カメラ１の間での遠赤外線の減衰量を減衰量測定器６で測定するとともに、画像処理装置２その減衰量に応じて映像信号を増幅して使用するとともに、信号強度判定のしきい値を減衰量に応じて調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠赤外線カメラを用いて道路を走行する自動車を検出する道路監視システムにおいて、
前記自動車を灯光する遠赤外線投光器を有し、前記遠赤外線カメラを用いて前記遠赤外線投光器から検出した遠赤外線の強度を測定する測定手段を有することを特徴とする道路監視システム。
【請求項２】
前記遠赤外線投光器から検出した遠赤外線の強度に応じて前記遠赤外線カメラの出力である映像信号を増幅する画像処理装置を有することを特徴とする請求項１記載の道路監視システム。
【請求項３】
前記遠赤外線投光器から検出した遠赤外線の強度に応じて前記遠赤外線カメラの出力である映像信号から特徴を抽出するためのしきい値を調整する画像処理装置を有することを特徴とする請求項１記載の道路監視システム。
【請求項４】
遠赤外線カメラを用いて道路を走行する自動車を検出する道路監視方法において、
前記自動車に遠赤外線を灯光し、前記遠赤外線カメラを用いて前記遠赤外線の強度を測定することを特徴とする道路監視方法。
【請求項５】
前記遠赤外線の強度に応じて前記遠赤外線カメラの出力である映像信号を増幅することを特徴とする請求項４記載の道路監視方法。
【請求項６】
前記遠赤外線の強度に応じて前記遠赤外線カメラの出力である映像信号から特徴を抽出するためのしきい値を調整することを特徴とする請求項４記載の道路監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路監視システム及び道路監視方法に関し、特に遠赤外線カメラによる自動車検出を行う道路監視システム及び道路監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の道路監視システムは、道路上の走行車両の監視を行うためのカメラを遠赤外線カメラもしくは可視カメラを用いるものが多い。
しかし、両者の環境性能には差分があり、どちらのカメラを用いてシステムを構成すれば監視業務に有効なのかは一律でない。
例えば、特許文献１の第４ページに記されているように、照度・視程の低い環境（夜間等）では遠赤外線カメラによる構成が有効であるし、雨量の多い、あるいは高温の環境では可視カメラによる構成が有効である。この理由には、第一として、遠赤外線が水滴に吸収されやすい物理特性を持つことによる。また第二として、遠赤外線の放射が物体の温度に相関しているという物理特性を持つため、高温の環境下では監視映像における監視対象と背景とのコントラストが小さくなることによる。
【０００３】
このため、特許文献１記載の発明では、遠赤外線カメラと可視カメラとの両者を具備し、気象計測装置を用いて監視領域の環境を測定することにより、より適切なカメラの映像を選択して監視する方法を採っている。このことで、遠赤外線カメラの欠点を補強した道路監視システムを構成している。
【０００４】
このほかにも、例えば、特許文献２に開示されているように、遠赤外線カメラと可視カメラとの両者を具備し、可視カメラで監視映像上での監視対象の周辺領域を把握するとともに、周辺領域の温度分布を遠赤外線カメラで観測し、温度分布に応じて監視対象の検出を行うためのしきい値設定を行うことにより、監視対象の検出性能の劣化を防いでいる。このことにより、遠赤外線カメラの欠点を補強した道路監視システムを構成している。
【０００５】
また、特許文献３に開示されているように、遠赤外線カメラと可視カメラとの両者を具備し、可視カメラで監視映像上の背景（路面等）の日照の具合を観測し、背景からの赤外線の反射分を補正するためのしきい値設定を行うことにより、監視対象の検出性能の劣化を防いでいる。このことにより、遠赤外線カメラの欠点を補強した道路監視システムを構成している。
【０００６】
この他、特許文献４に開示されているように赤外投光器で監視対象を照射し、反射光を赤外線カメラで撮影しモニタすることが行われている。
【特許文献１】特開２００３−１６２７９５号公報
【特許文献２】特開平１０−２５５０１９号公報
【特許文献３】特開２００５−２４９５２９号公報
【特許文献４】特開２００２−１１４０９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来の技術による遠赤外線カメラを用いた道路監視システムの第１の問題点は、遠赤外線カメラのみでは必ずしも道路監視業務に十分な環境性能を維持した道路監視システムを構成することができず、高度な補償手段を持ったシステムを構成しなければならないということである。
【０００８】
例えば特許文献１記載の発明は、遠赤外線カメラのほかに気象計測装置と可視カメラをシステムの構成要件に加えなければならず、システム規模が大規模になってしまうとともに、これらのシステムを最適に運用するためのパラメータは観測地点の気象特性に依って多様に異なることから、システムの調整が困難になるという問題がある。
【０００９】
また、例えば特許文献２記載の発明は、監視対照が可視カメラで撮影できるための条件が必要であり、ランプの点灯や街灯などによる照射が必須となるとともに、通年での、もしくは様々な監視地点における運用に支障がないようパラメータを設定・維持管理する必要がある。
【００１０】
さらに、例えば特許文献３に開示されているように、日射に含まれる遠赤外線の背景からの反射量を可視カメラで観測するだけで除去する方法についても、監視映像における背景からの遠赤外線の放射量は、日照条件のみならず、気候条件、路面条件（乾燥、湿潤、凍結等）などに左右されるため、最終的には温度計や遠赤外線センサなど、前記反射量を含めた、背景からの遠赤外線の放射量を測定できる手段を用いる必要がある。このように、本例に記されているような、可視カメラの利用による遠赤外線カメラの環境条件の補償は困難である。
【００１１】
遠赤外線カメラを用いた道路監視システムの第２の問題点は、映像信号から監視対象を抽出する際の信号強度判定のしきい値を、映像信号の減衰度に応じて単に低減させるだけの方法は、映像信号の背景や監視対象の信号強度分布の変動の影響を受けてしまい、監視対象の検出性能を悪化させやすくなるということである。例えば、特許文献２記載の発明は、監視対象近傍の温度分布が低い場合、監視対象を抽出するための信号強度判定のしきい値を下げて、監視対象を抽出している。
【００１２】
しかしこの方法では、監視対象、背景それぞれの信号強度としきい値との差が小さくなるため、背景や監視対象の信号強度分布の変動の影響を受けた、しきい値近傍の強度の信号を誤検出する確率が高くなり、監視対象の検出性能を悪化させやすくなる。
【００１３】
尚、特許文献４に記載の発明は移動する車両のヘッドライト等から赤外線を投光し赤外線カメラで撮影するので、定点監視をするには不都合である。
そこで、本発明の目的は、遠赤外線カメラを用いた道路監視システムの環境性能を、気象観測計や可視カメラなどの補償手段を用いずに維持することができる道路監視システム及び道路監視方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、遠赤外線カメラを用いて道路を走行する自動車を検出する道路監視システムにおいて、前記自動車を灯光する遠赤外線投光器を有し、前記遠赤外線カメラを用いて前記遠赤外線投光器から検出した遠赤外線の強度を測定する測定手段を有することを特徴とする。
【００１５】
請求項１記載の発明によれば、自動車を灯光する遠赤外線投光器を有し、遠赤外線カメラを用いて遠赤外線投光器から検出した遠赤外線の強度を測定する測定手段を有することにより、遠赤外線カメラを用いた道路監視システムの環境性能を、気象観測計や可視カメラなどの補償手段を用いずに維持することができる。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記遠赤外線投光器から検出した遠赤外線の強度に応じて前記遠赤外線カメラの出力である映像信号を増幅する画像処理装置を有することを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記遠赤外線投光器から検出した遠赤外線の強度に応じて前記遠赤外線カメラの出力である映像信号から特徴を抽出するためのしきい値を調整する画像処理装置を有することを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の発明は、遠赤外線カメラを用いて道路を走行する自動車を検出する道路監視方法において、前記自動車に遠赤外線を灯光し、前記遠赤外線カメラを用いて前記遠赤外線の強度を測定することを特徴とする。
【００１９】
請求項４記載の発明によれば、遠赤外線カメラを用いた道路監視システムの環境性能を、気象観測計や可視カメラなどの補償手段を用いずに維持することができる。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記遠赤外線の強度に応じて前記遠赤外線カメラの出力である映像信号を増幅することを特徴とする。
【００２１】
請求項６記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記遠赤外線の強度に応じて前記遠赤外線カメラの出力である映像信号から特徴を抽出するためのしきい値を調整することを特徴とする。
【００２２】
本発明による遠赤外線カメラを用いた道路監視システムは、遠赤外線投光器と、遠赤外線投光器から検出した遠赤外線の強度に応じて遠赤外線カメラから入力された映像信号を増幅した信号から監視対象を抽出する機能を有する画像処理装置とを含んで構成する。
【００２３】
遠赤外線投光器から遠赤外線カメラまでを伝播する間の遠赤外線の減衰量を画像処理装置で測定するとともに、その減衰量に応じて映像信号を増幅し、この映像信号を、監視対象の抽出に供する。さらに、監視対象の抽出をする際の信号強度判定のしきい値を、前記減衰量に応じて調整する。すなわち、映像信号を増幅したために、背景からの遠赤外線の強度に対して、従来のしきい値では“対象あり”と判定してしまうのを防ぐよう、しきい値を高く設定する。
【００２４】
その理由は、監視対象からの遠赤外線の減衰量に応じて映像信号を増幅し、この映像信号を監視対象の抽出に供するとともに、監視対象の抽出をする際の信号強度判定のしきい値を、前記減衰量に応じて調整することにより、監視対象、背景それぞれの信号強度としきい値との差が小さくなり、しきい値近傍の強度の信号を誤判定するのを防ぐことができるからである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、自動車を灯光する遠赤外線投光器を有し、遠赤外線カメラを用いて遠赤外線投光器から検出した遠赤外線の強度を測定する測定手段を有することにより、遠赤外線カメラを用いた道路監視システムの環境性能を、気象観測計や可視カメラなどの補償手段を用いずに維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
次に、本発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る道路監視システムの一実施の形態を示すブロック図である。
図１を参照すると本発明の一実施の形態は、遠赤外線カメラ１、画像処理装置２、道路監視装置３、減衰量測定装置６、遠赤外線投光器５を含んで構成される。
【００２７】
遠赤外線投光器５は、遠赤外線カメラ１にその発光が写るよう相対位置を固定して設置され、一定出力の遠赤外線を発光する。
遠赤外線カメラ１は、監視範囲の遠赤外線映像信号を出力する。
減衰量測定器６は、入力された遠赤外線映像より任意の領域の信号強度を測定する。
画像処理装置２は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｆ等で構成され、次の二つの処理を行う。まず第１に、入力された減衰量情報に応じて、入力された遠赤外線映像の信号強度を増幅する。第２に、増幅された増幅された遠赤外線映像信号から、信号強度をもとに判定した監視対象の抽出を行い、監視対象に関する情報（検出位置、移動方向、移動速度など）を出力する。このとき、信号強度を判定するしきい値は、前記の減衰量情報をもとに適宜調整される。
【００２８】
道路監視装置３は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｆ等で構成され、入力された監視対象情報を分析し、道路監視業務に即した情報（渋滞情報など）を配信するほか、監視業務に関連する各種情報の配信・管理、道路監視システム全般の運用管理などを行う。
【００２９】
なお、図１に記した減推量測定装置６を画像処理装置２に繰り込み、ひとつの機能モジュールとして構成してもよい。また、道路監視装置３は前記に記したものに限定するものではなく、道路監視業務に供するために必要な機能を適当な構成で実現するものであればどのような機能・構成をとってもよい。
【００３０】
次に図１に示した道路監視システムの動作について説明する。
図２は、図１に示した道路監視システムの動作を説明するためのフローチャートの一例である。
遠赤外線カメラ１では、遠赤外線投光器５の発光（ステップＳ１）と、監視対象を含む道路の撮影（ステップＳ２）と、監視対象４とを含んだ道路監視映像を画像処理装置２と減衰量測定器６とに出力する（ステップＳ３）。
減衰量測定器６では、入力された道路監視映像より、遠赤外線投光器5の映像を分離抽出し、遠赤外線の強度を測定して、遠赤外線投光器５発光出力との差分をとることにより、遠赤外線投光器５から発せられた遠赤外線が遠赤外線カメラ1に到達するまでの経路の減衰量を計測する（ステップＳ４）。
【００３１】
この減衰量の情報は画像処理装置２に入力される（ステップＳ５）。
画像処理装置２は次の二つの処理を行う。まず第１に、減衰量測定器６から入力された減衰量情報をもとに、監視対象から遠赤外線カメラまでの経路における遠赤外線の減衰量を推定し、これに応じて、入力された道路監視映像の信号強度を増幅する（ステップＳ６）。
【００３２】
第２に、増幅された道路監視映像信号の信号強度に基づいて監視対象の抽出を行い、監視対象に関する情報（検出位置、移動方向、移動速度など）を道路監視装置３に出力する（ステップＳ７）。
【００３３】
このとき、監視対象か否かを判断するしきい値は、減衰量測定器６からの情報に基づいて適切な値に設定する（ステップＳ８）。
【００３４】
監視対象の前記道路監視装置３では、画像処理装置２から入力された監視対象情報を分析し、道路監視業務に即した情報（渋滞情報など）を配信するほか、監視業務に関連する各種情報の配信・管理、システムの運用管理などを行う（ステップＳ９、Ｓ１０）。
【００３５】
なお、画像処理装置の第１の動作である道路監視映像の信号強度の増幅に際し、信号強度を必ずしも直線的に増幅させる必要はなく、例えば弱い信号と強い信号との間で増幅率に差分を設けてもよい。このようにすることにより、検出すべき遠赤外線投光器および監視対象と、背景との信号強度との差分をより強調させた道路監視映像を得ることができる。
【００３６】
次に図１に示した道路監視システムの動作について、図３（ａ）〜（ｃ）に示す道路監視映像信号の信号強度分布の変化を参照して説明する。
【００３７】
図３（ａ）は遠赤外線カメラの監視領域が良好な環境下（晴天時など）にあるときの、道路監視映像信号の信号強度分布の例を示す。図３（ｂ）は遠赤外線カメラの監視領域が悪環境下（雨天時など）にあるときの、道路監視映像信号の信号強度分布の例を示す。図３（ｃ）は、図３（ｂ）の状態での道路監視映像信号を、遠赤外線の減衰量に応じて増幅したときの信号強度分布の例を示す。また、図３（ａ）〜（ｃ）において、信号強度の分布曲線の左側ピークは遠赤外線投光器の映像信号を示す。また、信号強度の分布曲線の右側ピークは監視対象（自動車など）の映像信号を示す。
【００３８】
図３（ａ）において、遠赤外線カメラが検出すべき、遠赤外線投光器および監視対象の信号強度（それぞれＰｉ１、Ｐｏ１と略す）は、本実施例において画像処理装置に設定されたしきい値Ｐｓ１以上であり、また背景の信号強度Ｐｕ１はＰｓ１以下となっている。これが、図３（ｂ）においては、悪環境下による遠赤外線の減衰のため、遠赤外線投光器、監視対象および背景の信号強度（それぞれＰｉ２、Ｐｏ２、Ｐｕ２と略す）は図に示すように減衰している。
【００３９】
このため、このままの状態で遠赤外線投光器および監視対象を識別するためにはしきい値を減衰量にあわせてＰｓ２まで下げる必要がある。
しかし、従来の技術のように、しきい値を単に下げただけの場合、監視対象および背景の信号強度としきい値との差は図３（ａ）に比べて小さくなる。つまり、数式（１）及び数式（２）で表される。
【００４０】
（Ｐｏ２−Ｐｓ２）＜（Ｐｏ１−Ｐｓ１）                  …（１）
【００４１】
（Ｐｕ２−Ｐｓ２）＜（Ｐｕ１−Ｐｓ１）                  …（２）
【００４２】
となる。このため、しきい値近傍の強度の信号を誤判定しやすくなる。
【００４３】
そこで、図３（ｃ）に示すように、減衰した映像信号を、減衰量に応じて増幅する。例えば減衰量と同じ分だけ映像信号を増幅することで、増幅後の監視対象および背景の信号強度（それぞれＰｏ３、Ｐｕ３と略す）は、Ｐｏ３＝Ｐｏ１、Ｐｕ３＝Ｐｏ１となる。したがって、増幅後の監視対象および背景を識別するためのしきい値Ｐｓ３をＰｓ１と同じ値に設定して、良好な環境下と同じしきい値で監視対象を抽出することができる。このとき、数式（３）、（４）は、
【００４４】
（Ｐｏ３−Ｐｓ３）＝（Ｐｏ１−Ｐｓ１）                  …（３）
【００４５】
（Ｐｕ３−Ｐｓ３）＝（Ｐｕ１−Ｐｓ１）                  …（４）
【００４６】
であるため、監視対象および背景の信号強度としきい値との差も良好な環境下と同じ大きさに保たれる。
【００４７】
以上において、遠赤外線カメラの監視領域における遠赤外線の減衰量を直接測定し、該減衰量に応じて赤外線カメラの映像信号を増幅した信号を用いて監視対象を抽出するとともに、監視対象を抽出する際のしきい値を調整することで、遠赤外線カメラを用いた道路監視システムの環境性能を、気象観測計や可視カメラなどの補償手段を用いずに維持することができる。
〔発明の効果〕
本発明の第１の効果は、可視カメラや気象観測計などの高度な補償手段に依らずに、遠赤外線カメラを用いた道路監視システムの環境性能を維持することができることである。
【００４８】
その理由は、赤外線投光器を用いるとともに、監視対象を監視する遠赤外線カメラを、監視対象からの遠赤外線の減衰量測定にも併用することで、該減衰量を容易に測定できるからである。
【００４９】
第２の効果は、 従来、遠赤外線カメラを用いた道路監視システムが有していた、映像信号から監視対象を抽出する際の信号強度判定のしきい値を、映像信号の減衰度に応じて単に低減させるだけの方法に比べ、監視対象の検出性能を良好に維持できることである。
【００５０】
なお、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る道路監視システムの一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示した道路監視システムの動作を説明するためのフローチャートの一例である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、道路監視映像信号の信号強度分布の変化を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１    遠赤外線カメラ
２    画像処理装置
３    道路監視装置
４    車両
５    遠赤外線投光器
６    減衰量測定装置
【図１】
2008226185.tif 000003
【図２】
2008226185.tif 000004
【図３】
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