(57)【要約】【課題】車両のフロントガラス近傍に設置された車載器が安定した通信領域に進入後に通信を開始でき、これにより常に安定した通信が可能で、通信エラーを未然に防ぐことができる料金収受システムを提供する。【解決手段】有料道路の料金収受車線１１において、当該料金収受車線１１を通過する車両１２のフロントガラス１４近傍に設置された料金収受用の車載器１５との間で無線通信を行なうことにより、車両１２に対し当該有料道路に対する利用料金の収受処理を行なう料金収受システムにおいて、車両１２のフロントガラス１４を検出し、フロントガラス１４が安定した通信領域１３には入ったことを検出すると車載器１５との無線通信を開始する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有料道路の料金収受車線において、当該料金収受車線を通過する車両のフロントガラス近傍に設置された料金収受用の車載器との間で無線通信を行なうことにより、前記車両に対し当該有料道路に対する利用料金の収受処理を行なう料金収受システムにおいて、
前記料金収受車線に前記車両が進入すると、当該車両の少なくともフロントガラスを含む画像を撮像する撮像手段と、
この撮像手段により撮像された画像から当該車両のフロントガラスを検出する検出手段と、
この検出手段によりフロントガラスが検出されると、当該フロントガラスが前記料金収受車線上にあらかじめ定められた通信領域に入ったか否かを判定する判定手段と、
この判定手段によりフロントガラスが通信領域に入ったと判定された場合、前記車載器との間の無線通信を開始するよう制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とする料金収受システム。
【請求項２】
前記通信領域上に設置され、前記車載器との間で無線通信を行なうためのアンテナを具備し、このアンテナの指向を前記検出手段により検出されたフロントガラスの方向へ向けるよう前記アンテナの指向特性を制御することを特徴とする請求項１記載の料金収受システム。
【請求項３】
前記通信領域上に設置され、前記車載器との間で無線通信を行なうためのアンテナを具備し、このアンテナの位置を前記検出手段により検出されたフロントガラスの方向へ移動させるよう前記アンテナの位置を制御することを特徴とする請求項１記載の料金収受システム。
【請求項４】
前記検出手段は、前記撮像手段により撮像された画像に対し画像処理によるエッジ検出を行ない、得られた結果からフロントガラスの窓枠をパターン認識で切り出すことでフロントガラスを検出することを特徴とする請求項１記載の料金収受システム。
【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収受車線において、当該料金収受車線を通過する車両に対し当該有料道路に対する利用料金の収受処理を自動的に行なうＥＴＣ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関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＴＣシステムは、自動車専用道等の有料道路の料金所において、料金収受車線側に設置された車線制御装置と、車両側に設置された料金支払い用のＥＴＣカード（ＩＣカード）が装着された車載器との間で、料金収受車線上に設置されたアンテナを介して無線による通信を行なうことで、車両をノンストップで利用料金の収受処理を自動的に行なうシステムである。
【０００３】
通常、このようなＥＴＣシステムにおいては、料金収受車線に設置された車両検知器が進入する車両の先端を検知すると、当該車両があらかじめ定められた通信領域に達したものと判断して、当該車両に搭載された車載器との無線通信を開始し、利用料金の収受処理を行なうようになっている（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−９２２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、車両検知器が進入する車両の先端を検知すると、当該車両に搭載された車載器との無線通信を開始するが、車両の走行速度が遅い場合や、いわゆるロングノーズタイプの車両などでは、通常ダッシュボード上のフロントガラス近傍に設置される車載器が、受信電力が安定な規定の通信領域にまで達していない場合がある。このようなとき、車載器が応答してしまうと、受信電力が不安定なため、その通信が直ぐに中断したりすることがある。通信が一旦中断すると、次の通信開始までに間があり、その間に車両が通信領域を通り抜けてしまい、通信が正常に終了しない場合があるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、車両のフロントガラス近傍に設置された車載器が安定した通信領域に進入後に通信を開始でき、これにより常に安定した通信が可能で、通信エラーを未然に防ぐことができる料金収受システム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】
本発明の料金収受システムは、有料道路の料金収受車線において、当該料金収受車線を通過する車両のフロントガラス近傍に設置された料金収受用の車載器との間で無線通信を行なうことにより、前記車両に対し当該有料道路に対する利用料金の収受処理を行なう料金収受システムにおいて、前記料金収受車線に前記車両が進入すると、当該車両の少なくともフロントガラスを含む画像を撮像する撮像手段と、この撮像手段により撮像された画像から当該車両のフロントガラスを検出する検出手段と、この検出手段によりフロントガラスが検出されると、当該フロントガラスが前記料金収受車線上にあらかじめ定められた通信領域に入ったか否かを判定する判定手段と、この判定手段によりフロントガラスが通信領域に入ったと判定された場合、前記車載器との間の無線通信を開始するよう制御する制御手段とを具備している。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、車両のフロントガラス近傍に設置された車載器が安定した通信領域に進入後に通信を開始でき、これにより常に安定した通信が可能で、通信エラーを未然に防ぐことができる料金収受システムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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。  
図１および図２は、本実施の形態に係る例えば有料道路の料金収受に用いられるＥＴＣシステムの構成を模式的に示すものである。図１および図２において、料金所の料金収受車線（通行路）１１上の所定部位には、当該車線１１に進入してくる車両１２と無線通信を行なう通信領域１３が設定されている。車両１２のダッシュボード上のフロントガラス１４の近傍には、料金収受用の車載器１５が設置されているものとする。
【０００９】
通信領域１３の上方部位には、当該通信領域１３に進入してくる車両１２に搭載された車載器１５との間で無線通信を行なうためのアンテナ１６が設置されている。アンテナ１６は、通信領域１３に対し安定した無線通信が可能な通信用電波を放射する。これにより、通信領域１３以外の領域は不安定な通信領域となっている。
【００１０】
また、アンテナ１６は、レール１９上を図示矢印方向（料金収受車線１１の幅方向）に移動自在に設置されていて、必要に応じてその位置が移動されるようになっている。ここに、アンテナ１６は、通常、図１に示すように、料金収受車線１１の幅方向に対するほぼ中央部に設定されているものとする。
【００１１】
なお、図２において、破線Ａはアンテナ１６から放射される通信用電波に対する車両１２に搭載された車載器１５の受信電力イメージを示すもので、そのうち破線Ｂよりも上の通信領域１３と対応する部分が安定レベルであることを示している。
【００１２】
料金収受車線１１の側部で通信領域１３よりも下流側には、車両１２内の利用者に対し料金や各種メッセージ等を表示する路側表示器１７が設置されている。
【００１３】
アンテナ１６の近傍で、料金収受車線１１の幅方向に対するほぼ中央部には、撮像手段としてのビデオカメラ（以降、単にカメラという）１８が設置されている。カメラ１８は、料金収受車線１１を走行して通信領域１３に向かってくる車両１２の少なくともフロントガラス１４を含む画像（この例の場合、車両１２の前面からの全体画像）を撮像するように設置されている。
【００１４】
料金収受車線１１の路側表示器１７よりも下流側には、当該車線１１から退出する車両１２の通行許可、禁止を制御する通行制御装置としての発進制御装置（開閉ゲート）２０が設置されている。
【００１５】
アンテナ１６、路側表示器１７、カメラ１８、発進制御装置２０は、車線制御装置２１にそれぞれ接続されていて、車線制御装置２１によって制御される。車線制御装置２１は、検出手段および判定手段としての画像処理部２２およびＣＰＵを主体に構成される制御手段としての制御部２３を有して構成されていて、システム全体を管理統括する上位装置としての上位サーバに接続されている。
【００１６】
画像処理部２２は、カメラ１８から得られる入力画像を常時監視していて、当該入力画像内に車両１２が出現したことを検知すると、当該入力画像に対し周知の微分法やラプラシアン法などの画像処理を行なうことでエッジ検出を行ない、その結果、車両１２の輪郭だけが線として現われるので、そのエッジ検出結果を用いてフロントガラス１４の窓枠をパターン認識で切り出すことでフロントガラス１４を検出する。そして、検出したフロントガラス１４が通信領域１３に入ったか否かを判定し、その判定結果を制御部２３へ送る。検出したフロントガラス１４が通信領域１３に入ったか否かの判定は、通信領域１３の位置はあらかじめわかっているので、カメラ１８からの入力画像におけるフロントガラス１４の検出位置により行なう。
【００１７】
制御部２３は、画像処理部２２から検出したフロントガラス１４が通信領域１３に入ったとの判定結果が得られたタイミングで当該車両１２に搭載された車載器１５との間で無線通信を開始し、フロントガラス１４が通信領域１３から出たタイミングで当該無線通信を終了する。なお、通信領域１３から出て行く前に通信が終了していれば、その時点で当該無線通信を終了する。
【００１８】
すなわち、制御部２３は、画像処理部２２から検出したフロントガラス１４が通信領域１３に入ったとの判定結果が得られた際に当該車両１２に搭載された車載器１５との間でアンテナ１６を介して無線通信を開始し、無線通信による料金収受処理を行ない、料金収受処理が正常に終了した車両（適正車両、以下、これをＥＴＣ車と称す）と、車載器１５からＥＴＣカード未挿入の応答があった車両（非適正車両、以下、これをカード未挿入車と称す）と、画像処理部２２から検出したフロントガラス１４が通信領域１３から出たとの判定結果が得られたにもかかわらず車搭器なしなどにより無線通信が正常に行なわれない車両（非適正車両、以下、これを非ＥＴＣ車と称す）とに判定する。
【００１９】
制御部２３は、ＥＴＣ車と判定した場合は、収受車線出口側に設置された発進制御装置２０に対しゲート開放指令を送信してゲートを開放することで当該車両１２の通過を許可し、カード未挿入車や非ＥＴＣ車と判定した場合は、発進制御装置２０に対しゲート閉成指令を送信してゲートを閉成状態に保持することで当該車両１２の通過を拒否し、当該車両１２を停止させる。これらの非適正車両に対しては、たとえば、図示しない収受員ブース内の収受員の手作業によって、現金あるいはクレジットカード等での料金収受処理が行なわれる。制御部２３は、収受員の料金収受処理が完了した時点で、発進制御装置２０のゲートを開放して当該車両１２の通過を許可する。
【００２０】
次に、このような構成において料金収受処理の流れについて図３に示すフローチャートを参照して説明する。  
車線制御装置２１において、画像処理部２２は、カメラ１８から得られる入力画像内に車両１２が出現したことを検知すると（ステップＳ１）、当該入力画像に対し画像処理によるエッジ検出を行なう（ステップＳ２）。次に、得られたエッジ検出の結果からフロントガラスの窓枠をパターン認識で切り出すことで（ステップＳ３）、車両１２のフロントガラス１４を検出（認識）する（ステップＳ４）。
【００２１】
次に、画像処理部２２は、検出したフロントガラス１４が通信領域１３に入ったか否かを判定し（ステップＳ５）、その判定結果を制御部２３へ送る。制御部２３は、画像処理部２２から検出したフロントガラス１４が通信領域１３に入ったとの判定結果が得られたタイミングで当該車両１２に搭載された車載器１５との間で無線通信を開始し、無線通信による料金収受処理を行なう（ステップＳ６）。
【００２２】
次に、制御部２３は、車載器１５との無線通信が正常に終了したか否か（料金収受処理が正常に終了したか否か）を判定し（ステップＳ７）、無線通信が正常に終了した場合、路側表示器１７に通行許可の表示を行ない（ステップＳ８）、発進制御装置２０に対しゲート開放指令を送信してゲートを開放することで当該車両（ＥＴＣ車）１２の通過を許可する（ステップＳ９）。
【００２３】
ステップＳ７における判定の結果、無線通信が正常に終了しない場合、制御部２３は、画像処理部２２から検出したフロントガラス１４が通信領域１３から出たとの判定結果が得られたか否かを判定し（ステップＳ１０）、検出したフロントガラス１４が通信領域１３から出たとの判定結果が得られた場合、当該車両１２は非ＥＴＣ車であると判定し（ステップＳ１１）、路側表示器１７に通行不可の表示を行なうとともに、発進制御装置２０に対しゲート閉成指令を送信してゲートを閉成状態に保持することで当該車両１２の通過を拒否し、当該車両１２を停止させる。
【００２４】
非ＥＴＣ車に対しては、たとえば、図示しない収受員ブース内の収受員の手作業によって、現金あるいはクレジットカード等での料金収受処理が行なわれる（ステップＳ１２）。制御部２３は、収受員の料金収受処理が完了した時点で、発進制御装置２０のゲートを開放して当該車両１２の通過を許可する（ステップＳ１３）。
【００２５】
以上説明したように上記実施の形態によれば、車両１２のフロントガラス１４を検出し、フロントガラス１４が安定した通信領域１３には入ったことを検出すると車載器１５との無線通信を開始することにより、車両１２のフロントガラス１４近傍に設置された車載器１５が安定した通信領域１３に進入後に通信を開始できるため、常に安定した通信が可能で、通信エラーを未然に防ぐことができる。
【００２６】
なお、図４に示すように、検出したフロントガラス１４が通信領域１３に入ったとの判定結果が得られたタイミングで、アンテナ１６の指向を検出されたフロントガラス１４の方向へ向けるように、アンテナ１６の指向特性Ｃを制御するようにしてもよい。その場合、アンテナ１６は指向特性を制御可能なものとする。このように、アンテナ１６の指向特性を制御することにより、さらに安定した通信を行なうことができる。
【００２７】
また、図５に示すように、検出したフロントガラス１４が通信領域１３に入ったとの判定結果が得られたタイミングで、アンテナ１６の位置を検出されたフロントガラス１４の方向へ移動させるように、アンテナ１６の位置を制御するようにしてもよい。このように、アンテナ１６の位置を制御することにより、さらに安定した通信を行なうことができるとともに、広範囲を１つのアンテナでカバーできるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態に係る例えば有料道路の料金収受に用いられるＥＴＣシステムの構成を模式的に示す平面図。
【図２】本発明の実施の形態に係る例えば有料道路の料金収受に用いられるＥＴＣシステムの構成を模式的に示す側面図。
【図３】料金収受処理の流れを説明するフローチャート。
【図４】本発明の他の実施の形態に係るＥＴＣシステムの構成を模式的に示す平面図。
【図５】本発明のさらに他の実施の形態に係るＥＴＣシステムの構成を模式的に示す平面図。
【符号の説明】
【００２９】
１１…料金収受車線、１２…車両、１３…通信領域、１４…フロントガラス、１５…車載器、１６…アンテナ、１７…路側表示器、１８…ビデオカメラ（撮像手段）、２０…発進制御装置（通行制御装置）、２１…車線制御装置、２２…画像処理部（検出手段、判定手段）、２３…制御部（制御手段）。
【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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