(57)【要約】【課題】正確な夜明け判定が行えるカメラ式車両感知器の露光制御方法を提供する。【解決手段】カメラ式車両感知器で撮影して得られた画面の輝度データに基づいて、輝度が低輝度しきい値以下である画素数（低輝度画素数という）を算出し（Ｕ２）、過去のある時刻から現時点までに取得された低輝度画素数の中から最大値を求め（Ｕ３，Ｕ４）、前記算出された低輝度画素数が、前記低輝度画素数の最大値から、所定割合Ｆよりも低下したかどうかを判定し（Ｕ５）、前記所定割合よりも低下したことが一定時間以上継続した時点で（Ｕ６）、露出制御を夜間制御から、朝の時間帯の制御に切り替える。【選択図】        図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラ式車両感知器で撮影した画面を所定時間ごとに入力し、
入力された画面の輝度データ、又は過去の時間にわたって入力された複数の画面の輝度データに基づいて、輝度が低輝度しきい値以下の画素数（低輝度画素数という）を算出し、
過去のある時刻から現時点までに取得された低輝度画素数の中から最大値を求め、
前記算出された低輝度画素数が、前記低輝度画素数の最大値から、所定割合よりも低下したかどうかを判定し、
前記所定割合よりも低下したことが一定時間以上継続した時点で、露出制御を夜間制御から、朝の時間帯の制御に切り替えることを特徴とするカメラ式車両感知器の露光制御方法。
【請求項２】
前記低輝度画素数は、入力された画面に基づいて、画素数対輝度のヒストグラムを作成することにより算出されることを特徴とする請求項１記載のカメラ式車両感知器の露光制御方法。
【請求項３】
前記低輝度しきい値は、夜間において、画面中で輝度の低いほうから画素を抽出し、所定数を超えた画素の輝度を前記低輝度しきい値とすることを特徴とする請求項２記載のカメラ式車両感知器の露光制御方法。
【請求項４】
前記低輝度しきい値は、夜間において、画面中で輝度の低いほうから画素を抽出し、所定数を超えた画素の輝度より一段階低い輝度を前記低輝度しきい値とすることを特徴とする請求項２記載のカメラ式車両感知器の露光制御方法。
【請求項５】
前記低輝度しきい値が夜間において変動するときは、低輝度しきい値を新しい値に更新していくことを特徴とする請求項１記載のカメラ式車両感知器の露光制御方法。
【請求項６】
カメラ式車両感知器のカメラで撮影した画像のデータに基づいて、画面の輝度を算出する画面輝度算出手段と、
画面輝度算出手段によって算出された、画面の輝度データ、又は過去の時間にわたって入力された複数の画面の輝度データに基づいて、輝度が低輝度しきい値以下の画素数（低輝度画素数という）を算出する低輝度画素数算出手段と、
過去のある時刻から現時点までに取得された低輝度画素数の中から最大値を求め、前記算出された低輝度画素数が、前記低輝度画素数の最大値から、所定割合よりも低下したかどうかを判定し、前記所定割合よりも低下したことが一定時間以上継続した時点で、露出制御を夜間制御から、朝の時間帯の制御に切り替える制御切り替え手段とを有することを特徴とするカメラ式車両感知器の露光制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラにて道路を撮影して画像処理することにより、道路上の車両を検知することができるカメラ式車両感知器に関し、特にそのカメラの露光制御方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
道路上の車両を感知する車両感知器として、超音波式のものがよく知られている。この超音波式は道路の上から下に向けて超音波を発射し、その反射波の到達時間を検出することにより車両の計測を行うものであるが、一台ごとの車両の特徴を検出することまではできない。
そこで、カメラにて道路を撮影して画像処理することにより、車両の特徴を検出し、車両のナンバープレートなどの特定もできるカメラ式車両感知器が知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−０２１９５８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このカメラ式車両感知器で行われる露光制御は、夜間、昼間、朝夕で、制御内容を変えている。夜間はヘッドライトの検出を目的としてカメラの露光時間を短めに設定し、昼間は車体の撮影を目的として、撮影した画面の輝度が一定になるように制御している。そして、夜間から昼間に移る朝の時間帯では、露出を徐々に開いていく過渡的な制御を行っている。
【０００５】
ところが、夜明け時刻を間違って検知し、制御切り替えのタイミングをずらしてしまうと、朝になっているのに画面が暗くて車体の検出ができなかったり、まだ夜なのに露出オーバーの画面になってヘッドライトの正しい検出ができなかったりする。
そこで、本発明は、正確な夜明け判定が行えるカメラ式車両感知器の露光制御方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のカメラ式車両感知器の露光制御方法は、カメラ式車両感知器で撮影した画面を所定時間ごとに入力し、入力された画面の輝度データ、又は過去の時間にわたって入力された複数の画面の輝度データに基づいて、輝度が低輝度しきい値以下の画素数（低輝度画素数という）を算出し、過去のある時刻から現時点までに取得された低輝度画素数の中から最大値を求め、前記算出された低輝度画素数が、前記低輝度画素数の最大値から、所定割合よりも低下したかどうかを判定し、前記所定割合よりも低下したことが一定時間以上継続した時点で、露出制御を夜間制御から、朝の時間帯の制御に切り替えることを特徴とする（請求項１）。
【０００７】
前記の方法によれば、低輝度画素数の最大値を求めておき、夜が明けていくにつれて低輝度画素数が減っていくので、低輝度画素数が最大値から、所定割合よりも低下したことが一定時間以上継続した時点で夜が明けたと判定して、露出制御を夜間制御から、朝の時間帯の制御に切り替える。
なお、前記最大値は、過去のある時刻から現時点までに取得された低輝度画素数の中から求められるので、低輝度画素数が上がっていく場合は、最大値は新しい値に更新されることになる。このように最大値を固定せずに、更新可能としているので、その日の夜間の画面の明るさが微妙に変動している場合でも、明け方の判定が正確に行える。
【０００８】
前記低輝度画素数は、入力された画面に基づいて、画素数対輝度のヒストグラムを作成することにより算出することができる（請求項２）。
前記低輝度しきい値は、夜間において、画面中で輝度の低いほうから画素を抽出し、所定数を超えた画素の輝度を前記低輝度しきい値とすることができる（請求項３）。また、夜間において、画面中で輝度の低いほうから画素を抽出し、所定数を超えた画素の輝度より一段階低い輝度を前記低輝度しきい値とすることもできる（請求項４）。後者は、所定数の前後で画素数が大きく変化する場合、所定数を超えた画素の輝度を低輝度しきい値とすると低輝度画素数が異常に多く算出されてしまうので、この現象を防止するために、所定数を超えた画素の輝度より一段階低い輝度を低輝度しきい値とするのである。
【０００９】
また、夜間において、低輝度しきい値を決めても、夜間に天候が変化すれば、低輝度しきい値が変動することがある。このときは、夜明け判定をする直前の時間帯の低輝度しきい値を採用することが好ましい。そこで、夜間において低輝度しきい値を新しい値に更新していくことが好ましい（請求項５）。
また、本発明の露光制御装置は、請求項１記載の露光制御方法と同一の発明に係る装置である（請求項６）。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の露光制御装置を適用したカメラ式車両感知システムの概略構成図である。
道路の近傍に設置されたポール２の上部にカメラ式車両感知器１が取り付けられている。このカメラ式車両感知器１から、道路の交通状態を収集する交通情報センター３のパーソナルコンピュータ４まで通信回線５が接続されている。通信回線５は、有線／無線のいずれか又はこれらの結合でもよく、専用回線、公衆通信回線を問わない。
【００１１】
図２は、カメラ式車両感知器１の内部構成を示すブロック図である。カメラ式車両感知器１は、カメラ１１と、カメラ１１の動作を制御するカメラＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）と、画像処理装置１３と、通信インターフェイス１４とを有する。
カメラ１１は、レンズ系１５とイメージセンサ１６とを含んでいる。レンズ系１５における開口絞り量は、カメラＤＳＰ１２からの絞り制御信号に基づいて調整される。
【００１２】
カメラ１１の視野は、道路（図示せず）に向けられており、カメラ１１は道路状態を撮影しその撮影画像をイメージセンサ１６に形成する。イメージセンサ１６上に形成された画像のデータは、カメラＤＳＰ１２へ出力される。イメージセンサ１６の露光時間（シャッタ速度に相当）は、カメラＤＳＰ１２からの露光時間制御信号に基づいて調整される。
画像処理装置１３は、カメラ１１の撮影画像データに基づき、車両の検出、ナンバープレート読取り、車両の速度検出、渋滞長検出などを行い、交通流を把握するための各種の情報を得る。これらの情報は、通信インターフェイス１４、通信回線５を通して交通情報センター３まで伝送される。
【００１３】
また画像処理装置１３は、カメラ１１の撮影画像データから車両を消去することにより、車両が存在しない路面領域の画像データを生成する。この車両が存在しない路面領域の画像を「基準画像」という。そして、画像処理装置１３は、この基準画像データに基づき、カメラ１１の露光制御を実行する。露光制御の結果は、カメラＤＳＰ１２を通してイメージセンサ１６の露光時間制御やレンズ系１５の絞り制御に用いられる。基準画像データの作成取り込み時間間隔を、以下、ｋ（秒）と表記する。
【００１４】
図３は、画像処理装置１３の行う露光制御の概要を説明するためのグラフである。横軸に時刻、縦軸に輝度と露光時間をとっている。露光制御は、夜間、朝、昼間、夕方別に実行される。夜間はヘッドライトの撮影が目的であり、図３に示すように露光時間固定の制御が行われる。昼間は車体やナンバープレートの撮影が目的であり、基準画像の輝度を一定とするための制御が行われる。この一定の輝度を「目標輝度」という。
【００１５】
朝は、夜間制御から昼間制御につなぐため露光時間を長くしていく制御を行う。露光時間を長くしていくのは、夜間はヘッドライトの撮影が目的なので露光時間が比較的短くてよいが、朝は、車体等の撮影のためにイメージセンサ１６の露光量を増大させる必要があり、このために露光時間を徐々に長くしていく必要があるからである。夕方は、昼間制御から夜間制御につなぐため露光時間を短くしていく制御を行う。
【００１６】
以下、夜間制御から朝制御に移行するタイミングを判定する本発明の手順を詳細に説明する。この手順は、夜間制御中に行う低輝度しきい値決定手順と、この決定された低輝度しきい値を用いて夜間制御から朝制御に移行するタイミングを判定する明け方判定手順とに分かれる。
図４は、夜間制御中に行う低輝度しきい値決定手順を説明するためのフローチャートである。まず、「基準画像分布数」を決定する（ステップＳ１）。これは、夜間撮影した画面全体の画素数のうち、輝度の低いほうから数えて何％以下の画素を低輝度画素とみなすかの基準となる画素数である。
【００１７】
以上の基準画像分布数決定手順を、図５、図６を用いて詳しく説明する。
図５（ａ）は、基準画面の画素の輝度に基づいて作製したヒストグラムである。横軸に輝度、縦軸に画素数をとっている。この輝度は、例えば２５６などの階調数で表されるものである。図５（ｂ）は、前記ヒストグラムの各画素数を輝度で積分した値（画素分布数という）を示すグラフである。
図６は、基準画像分布数を決定する手順を示すフローチャートである。図６のステップＴ１で、前記ヒストグラムの輝度０から順に画素分布数を足していく。これは、図５（ｂ）の曲線を輝度０からたどっていくことと同じことである。定数Ａ（例えば２０％）を設定しておき、画素分布数が定数Ａを超えたときの画素分布数をｙとおく（ステップＴ２；図５（ｂ）参照）。そしてｙの一つ低い輝度の画素分布数をｘとおく（ステップＴ３）。ｙと２Ａとを比較し（ステップＴ４）、ｙ＜２Ａであればｙを基準画像分布数とする（ステップＴ５）。
【００１８】
ところで、夜間の撮影であるから、基準画面の画素の輝度は同じような値になっていることが多い。したがって定数Ａ付近で画素分布数が急峻に立ち上がることがある。このときｙが２Ａ以上となることがあり、このときは、ｙを基準画像分布数とすれば、ｙが大きすぎるので、一つ前のｘを基準画素分布数とする（ステップＴ６）。
つぎに、図４にもどって、この基準画像分布数に対応する画素の輝度の上限値を、低輝度しきい値の候補とする（ステップＳ２）。そして、前記のようにして決定された低輝度しきい値候補を、最近のＮ枚（例えばＮ＝１０とする）の基準画像について互いに比較し、多数決をとって、最も多く低輝度しきい値候補となった値を「低輝度しきい値」として設定する（ステップＳ３）。
【００１９】
さらに、このように設定された低輝度しきい値と、前回設定された低輝度しきい値とが等しいかどうか調べる（ステップＳ４）。等しければ、カメラ１１の視野における夜間の暗さが安定していると判断できるので、前記低輝度しきい値を画像処理装置１３のメモリに保存する（ステップＳ５）。以前にメモリに保存されていた低輝度しきい値があれば、上書き保存する。このようにして、いつも最新の、かつ安定した夜間環境下での低輝度しきい値が保存される。
【００２０】
ステップＳ４で、前回設定された低輝度しきい値と今回設定された低輝度しきい値とが等しくなければ、夜間に環境の変化が起こったと考えられる。例えば、雨又は雪が降り出した、曇りから晴れになって月が出た、などである。この場合は、安定した夜間環境とはいえないので、低輝度しきい値をリセットし、スタートに戻って低輝度しきい値をまた作成する。
つぎに、明け方判定に移行する直前の時刻になったかどうかを判定する（ステップＳ６）。この判定は、カメラ式車両感知システムが時計を持っていれば、そろそろ夜の明ける時刻かどうかに基づいて判定すればよい。しかし時計を持っていなければ、予め基準画像データの作成取り込み時間間隔ｋ（秒）が分かっているので、基準画像データを取り込んだ回数を、例えば夜になった時点からカウントしていけば判定することができる。
【００２１】
明け方判定に移行する直前の時刻になれば、メモリに保存された最新の低輝度しきい値を固定する。これにより、夜の明ける直前の夜間環境下での低輝度しきい値を用いて、明け方判定に移行することになる。
図７は、明け方判定の制御手順を説明するためのフローチャートである。この明け方判定の制御手順を簡単に説明すると、低輝度しきい値よりも輝度の低い画素数を数えて、明るくなるに従って、その画素数が減っていくので、ある割合よりも減った時点を明け方と判定する。
【００２２】
まず、「最大値」という変数を０とおく（ステップＵ１）。基準画面を構成する画素において、前記低輝度しきい値よりも輝度の低い画素の数を算出し、これを最近のＮ画像（Ｎは１以上の整数；Ｎ＝１でもよく、２以上でもよい）ごとに総和する（ステップＵ２）。この低輝度しきい値よりも輝度の低い画素数を「低輝度画素数」という。その低輝度画素数が最大値よりも多いかどうかを判定する（ステップＵ３）。最初、最大値＝０とおいたので、低輝度画素数は最大値よりも多いことになる。この最大値をメモリに上書き保存して更新する（ステップＵ４）。
【００２３】
次に、低輝度画素数が最大値から一定比率よりも低下したかどうかを判定する（ステップＵ５）。一定比率は例えば４０％に設定される。一定比率よりも低下した状態が一定時間続いたかどうか判定する（ステップＵ６）。例えば一定時間を５分とすると、これは、基準画像の取り込み周期ｋを１秒、Ｎ＝１０とすると、前記低下判定が３０回継続することに相当する。また、一定時間を３０分、基準画像の取り込み周期ｋを１秒、Ｎ＝１０とすると、前記低下判定が１８０回継続することに相当する。
【００２４】
一定時間続けば、明け方と判定し、カメラ１１の露光制御を朝制御（図３参照）に切り替える（ステップＵ７）。続かない場合は、ステップＵ２にもどって、最大値の更新と最大値から一定比率低下の判定を続ける。
図８は、低輝度画素数を時刻に対してプロットしたグラフである。横軸に時刻ｔ、縦軸に低輝度画素数をとっている。更新され続けている低輝度画素数の最大値を縦軸に「最大値」と表している。この最大値から一定比率４０％よりも低下する状態が一定時間Ｔ続いた時点ｔ０で、夜が明けたと判定する。
【００２５】
以上の判定手順によって、夜が明けていくにつれて低輝度画素数が減っていくので、低輝度画素数が最大値から、所定割合よりも低下したことが一定時間以上継続した時点で夜が明けたと判定して、露出制御を夜間制御から、朝の時間帯の制御に切り替えることができる。
以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではない。例えば、前記のカメラ式車両感知システムでは、画像処理装置１３はカメラ式車両感知器１に設けられていたが、これに限定されるものではなく、カメラ式車両感知器１と通信回線５でつながったパーソナルコンピュータ４の中に設けてもよい。その他、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、正確な夜明け判定が行えるので、露出制御ロジックを夜間制御から明け方制御にスムーズに切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の露光制御装置を適用したカメラ式車両感知システムの概略構成図である。
【図２】カメラ式車両感知器１の内部構成を示すブロック図である。
【図３】露光制御の概要を説明するためのグラフである。
【図４】夜間制御中に行う低輝度しきい値決定手順を説明するためのフローチャートである。
【図５】（ａ）は、基準画面の画素の輝度に基づいて作製したヒストグラムであり、（ｂ）は、前記ヒストグラムの各画素数を輝度で積分した画素分布数を示すグラフである。
【図６】基準画像分布数を決定する手順を示すフローチャートである。
【図７】明け方判定の制御手順を説明するためのフローチャートである。
【図８】低輝度画素数を時刻に対してプロットしたグラフである。
【符号の説明】
１  カメラ式車両感知器
２  ポール
３  交通情報センター
４  パーソナルコンピュータ
５  通信回線
１１  カメラ
１２  カメラＤＳＰ
１３  画像処理装置
１４  通信インターフェイス
１５  レンズ系
１６  イメージセンサ
【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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