(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高さ方向に複数並べて配置され、光線を投光する投光部と、
複数の前記投光部の各々と対応して配置され、前記光線又は前記光線の反射光を受光可能な複数の受光部と、
複数の前記受光部における前記光線又は前記反射光の受光の有無を示す検出信号の入力を受け付けて、前記光線が遮光又は反射されているか否かを判定し、複数の前記受光部が配置された領域のうち遮光又は反射されている光線に対応する受光部が占める所定領域を取得する領域取得部と、
異なる時刻に取得された複数の前記所定領域を時間軸上に並べて得られる二次元情報である車体シルエットを取得し、当該車体シルエットと車種区分別に分類された参照パターンとに基づいて、車両が属する車種区分を判別する車種判別部と、
を備え、
前記参照パターンは、車両の運転席が、前記受光部よりも下流側の料金収受機に到達した段階において前記車両の車体で前記受光部を通過し終えた一部分、かつ、所定の高さよりも低い一部分の車体形状のみに対応して規定される
車種判別装置。
【請求項２】
前記車種判別部は、取得された前記車体シルエットに対し、前記車両の走行速度に応じた変動成分を除去するための正規化処理を行うとともに、当該正規化処理が施された正規化車体シルエットと前記参照パターンとの対比の結果に基づいて、前記車両が属する車種区分を判別する
請求項１に記載の車種判別装置。
【請求項３】
取得された前記車体シルエットのうち、前記車両のタイヤに対応する領域を示すタイヤシルエットを抽出するタイヤシルエット抽出部と、
抽出された前記タイヤシルエットの、前記時間軸を横方向とした場合における縦横比を算出する縦横比演算部と、
を更に備え、
前記車種判別部は、算出された前記縦横比を前記時間軸に乗算することで前記正規化処理を行う
請求項２に記載の車種判別装置。
【請求項４】
前記車種判別部は、前記車体シルエットと、前記参照パターンであって被牽引車を牽引する車両に対応して規定された牽引車判別用参照パターンとに基づいて、前記車両が属する車種区分を判別する
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の車種判別装置。
【請求項５】
前記車両のタイヤサイズを取得するタイヤサイズ取得部を更に備え、
前記車種判別部は、前記車体シルエットと、前記参照パターンと、取得された前記タイヤサイズと、に基づいて、前記車両が属する車種区分を判別する
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の車種判別装置。
【請求項６】
前記車両の走行速度を取得する走行速度取得部を更に備え、
前記車種判別部は、前記車体シルエットと、前記参照パターンと、取得された前記走行速度と、に基づいて、前記車両が属する車種区分を判別する
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の車種判別装置。
【請求項７】
前記車種判別部は、
前記走行速度取得部により取得された走行速度の車種区分別の統計データと、新たに取得された前記走行速度と、に基づいて、前記車両が属する車種区分を判別する
請求項６に記載の車種判別装置。
【請求項８】
請求項１から請求項６の何れか一項に記載の車種判別装置と、
車線方向において前記車種判別装置の下流側に配置され、前記車両との間で、判別された前記車種区分に応じた料金の収受を行う料金自動収受機と、
を有する料金収受設備。
【請求項９】
高さ方向に複数並べて配置され、光線を投光する投光部と、複数の前記投光部の各々と対応して配置され、前記光線又は前記光線の反射光を受光可能な複数の受光部と、を用いて、車線を走行する車両が属する車種区分を判別する車種判別方法であって、
複数の前記受光部における前記光線又は前記反射光の受光の有無を示す検出信号の入力を受け付けて、当該光線が遮光又は反射されているか否かを判定し、複数の前記受光部が配置された領域のうち遮光又は反射されている光線に対応する受光部が占める所定領域を取得するステップと、
異なる時刻に取得された複数の前記所定領域を時間軸上に並べて構成された二次元情報である車体シルエットを取得し、当該車体シルエットと車種区分別に分類された参照パターンとに基づいて、車両が属する車種区分を判別するステップと、
を有し、
前記参照パターンは、車両の運転席が、前記受光部よりも下流側の料金収受機に到達した段階において前記車両の車体で前記受光部を通過し終えた一部分、かつ、所定の高さよりも低い一部分の車体形状のみに対応して規定される
車種判別方法。
【請求項１０】
高さ方向に複数並べて配置され、光線を投光する投光部と、複数の前記投光部の各々と対応して配置され、前記光線又は前記光線の反射光を受光可能な複数の受光部と、を用いて、車線を走行する車両が属する車種区分を判別するコンピュータを、
複数の前記受光部における前記光線又は前記反射光の受光の有無を示す検出信号の入力を受け付けて、当該光線が遮光又は反射されているか否かを判定し、複数の前記受光部が配置された領域のうち遮光又は反射されている光線に対応する受光部が占める所定領域を取得する領域取得手段、
異なる時刻に取得された複数の前記所定領域を時間軸上に並べて構成された二次元情報である車体シルエットを取得し、当該車体シルエットと車種区分別に分類された参照パターンとに基づいて、車両が属する車種区分を判別する車種判別手段、
として機能させ、
前記参照パターンは、車両の運転席が、前記受光部よりも下流側の料金収受機に到達した段階において前記車両の車体で前記受光部を通過し終えた一部分、かつ、所定の高さよりも低い一部分の車体形状のみに対応して規定される
プログラム。
【請求項１１】
高さ方向に複数並べて配置され、光線を投光する投光部と、
複数の前記投光部の各々と対応して配置され、前記光線又は前記光線の反射光を受光可能な複数の受光部と、
複数の前記受光部における前記光線又は前記反射光の受光の有無を示す検出信号の入力を受け付けて、前記光線が遮光又は反射されているか否かを判定し、複数の前記受光部が配置された領域のうち遮光又は反射されている光線に対応する受光部が占める所定領域を取得する領域取得部と、
異なる時刻に取得された複数の前記所定領域を時間軸上に並べて得られる二次元情報である車体シルエットを取得し、当該車体シルエットと車種区分別に分類された参照パターンとに基づいて、車両が属する車種区分を判別する車種判別部と、
取得された前記車体シルエットのうち、前記車両のタイヤに対応する領域を示すタイヤシルエットを抽出するタイヤシルエット抽出部と、
抽出された前記タイヤシルエットの、前記時間軸を横方向とした場合における縦横比を算出する縦横比演算部と、
を備え、
前記車種判別部は、算出された前記縦横比を前記時間軸に乗算することで、取得された前記車体シルエットに対し、前記車両の走行速度に応じた変動成分を除去するための正規化処理を行うとともに、当該正規化処理が施された正規化車体シルエットと前記参照パターンとの対比の結果に基づいて、前記車両が属する車種区分を判別する
車種判別装置。
【請求項１２】
高さ方向に複数並べて配置され、光線を投光する投光部と、
複数の前記投光部の各々と対応して配置され、前記光線又は前記光線の反射光を受光可能な複数の受光部と、
複数の前記受光部における前記光線又は前記反射光の受光の有無を示す検出信号の入力を受け付けて、前記光線が遮光又は反射されているか否かを判定し、複数の前記受光部が配置された領域のうち遮光又は反射されている光線に対応する受光部が占める所定領域を取得する領域取得部と、
異なる時刻に取得された複数の前記所定領域を時間軸上に並べて得られる二次元情報である車体シルエットを取得し、当該車体シルエットと車種区分別に分類された参照パターンとに基づいて、車両が属する車種区分を判別する車種判別部と、
前記車両の走行速度を取得する走行速度取得部と、
を備え、
前記車種判別部は、前記車体シルエットと、前記参照パターンと、取得された前記走行速度と、に基づいて、前記車両が属する車種区分を判別し、
前記走行速度取得部により取得された走行速度の車種区分別の統計データと、新たに取得された前記走行速度と、に基づいて、前記車両が属する車種区分を判別する
車種判別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車種判別装置、料金収受設備、車種判別方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
高速道路等の有料道路に用いられる料金収受設備（入口、出口料金所等）は、利用者との料金収受処理の効率化のため、利用者からの紙幣、硬貨等の受付や釣銭の支払い等を自動で行う料金自動収受機と、走行する車両の車種区分を判別する車種判別装置等と、を備えている。
この場合、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区分に応じた額の料金を利用者から徴収する。
【０００３】
また、上述の車種判別装置は、車両の通過を一台ずつ分離して検知可能な車両検知器と、走行する車両のタイヤによる踏み付けを検出可能な踏板と、を備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
通常の車両検知器は、光線を投光する投光部と、当該光線を受光する受光部との複数の対により構成される。このような車両検知器によれば、投光部と受光部との対の間に車両が進入したとき、その車体によって投光部及び受光部の間を結ぶ光線が遮光される。したがって、当該遮光された光線に対応する受光部からの検出信号に基づいて、車両の通過を検知することができる。
【０００５】
車種判別装置は、一般に、車種区分の判別のための情報の一つとして、車両の「車軸数」を用いている。車種判別装置は、車両検知器において一台の車両の通過を検出している間に上記踏板が踏まれた回数を検出することで当該車両の「車軸数」を特定することができる。
しかしながら、上述の仕組みによれば、車種判別装置は、車体の全てが車両検知器を通過し終わった後でなければ、車両の車軸数を特定することができない。したがって、従来、高速道路等に設けられた料金収受設備においては、走行する全ての車両についての車軸数を特定可能とする目的で、走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隔が最大車長以上となるように設置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
しかしながら、高速道路等における上記料金収受設備の立地条件によっては、車種判別装置と料金自動収受機との間隔を最大車長以上とする設置スペースを確保することが困難な場合がある。そうすると、料金収受設備においては、車種区分を判別するために必要な情報である車軸数を取得することができず、走行する車両の車種区分を詳細に判別することができない。そのため、利用者に対し、十分に細分化された車種区分に応じた料金設定を行うことができない。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、十分な設置スペースを確保できない場所にも設置可能で、かつ、車種区分を詳細に判別可能な車種判別装置、料金収受設備、車種判別方法及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、高さ方向に複数並べて配置され、光線（Ｐ）を投光する投光部（Ｓ１）と、複数の前記投光部の各々と対応して配置され、前記光線又は前記光線の反射光を受光可能な複数の受光部（Ｓ２）と、複数の前記受光部における前記光線又は前記反射光の受光の有無を示す検出信号の入力を受け付けて、前記光線が遮光又は反射されているか否かを判定し、複数の前記受光部が配置された領域のうち遮光又は反射されている光線に対応する受光部が占める所定領域（Ｃ）を取得する領域取得部（１１０）と、異なる時刻に取得された複数の前記所定領域を時間軸上に並べて得られる二次元情報である車体シルエット（Ｄａ）を取得し、当該車体シルエットと車種区分別に分類された参照パターン（Ｄｒｅｆ、Ｄｒｅｆ’）とに基づいて、車両（Ａ）が属する車種区分を判別する車種判別部（１１１）と、を備え、前記参照パターンは、車両の運転席が、前記受光部よりも下流側の料金収受機に到達した段階において前記車両の車体で前記受光部を通過し終えた一部分、かつ、所定の高さよりも低い一部分の車体形状のみに対応して規定される車種判別装置（１Ａ）である。
このようにすることで、車種判別装置は、走行する車両の車体形状を示す射影（車体シルエット）を把握することができる。この射影は、車両の車種区分を精度よく判別するために十分な情報量を有するものであるから、これにより、車種判別装置は、車両全体が通過しなければ取得できない情報を用いずとも車種区分を詳細に判別することができる。したがって、車種判別装置は、十分な設置スペースを確保できない場所にも設置可能で、かつ、車種区分を詳細に判別することができる。
【００１０】
また、本発明の一態様によれば、上述の車種判別装置において、前記車種判別部は、取得された前記車体シルエットに対し、前記車両の走行速度に応じた変動成分を除去するための正規化処理を行うとともに、当該正規化処理が施された正規化車体シルエット（Ｄａ’）と前記参照パターンとの対比の結果に基づいて、前記車両が属する車種区分を判別する。
このようにすることで、車種判別装置は、走行速度に応じた変動成分が除去された正規化車体シルエットを取得することができる。したがって、走行速度の相違に起因する判別結果のばらつきを抑制し、判別精度を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明の一態様によれば、上述の車種判別装置は、前記取得された前記車体シルエットのうち、前記車両のタイヤに対応する領域を示すタイヤシルエット（Ｄｔ）を抽出するタイヤシルエット抽出部（１１３ａ）と、抽出された前記タイヤシルエットの、前記時間軸を横方向とした場合における縦横比を算出する縦横比演算部（１１３ｂ）と、を更に備え、前記車種判別部は、算出された前記縦横比を前記時間軸に乗算することで前記正規化処理を行う。
このようにすることで、車体シルエットから抽出したタイヤシルエットに基づいて正規化処理に必要な情報（縦横比）を取得することができるので、正規化処理のために新たに計測手段を設ける必要がない。したがって、装置全体の低コスト化を図ることができる。
【００１２】
また、本発明の一態様によれば、上述の車種判別装置において、前記車種判別部は、前記車体シルエットと、前記参照パターンであって被牽引車を牽引する車両に対応して規定された牽引車判別用参照パターン（Ｄｒｅｆ’）とに基づいて、前記車両が属する車種区分を判別する。
このようにすることで、車種判別装置は、車両が被牽引車を牽引しているか否かを精度よく判別し、被牽引車の有無に応じて適切に車種区分の判別を行うことができる。
【００１３】
また、本発明の一態様によれば、上述の車種判別装置は、前記車両のタイヤサイズを取得するタイヤサイズ取得部（１１４Ａ）を更に備え、前記車種判別部は、前記車体シルエットと、前記参照パターンと、取得された前記タイヤサイズと、に基づいて、前記車両が属する車種区分を判別する。
このようにすることで、車体シルエットと参照パターンと、のみでは車種区分を一意に判別できなかった場合であっても、更に、車両のタイヤサイズを車種区分の判別用の情報として用いることで、車種区分を詳細に判別することができる。
【００１４】
また、本発明の一態様によれば、上述の車種判別装置は、前記車両の走行速度を取得する走行速度取得部（１１４Ｂ）を更に備え、前記車種判別部は、前記車体シルエットと、前記参照パターンと、取得された前記走行速度と、に基づいて、前記車両が属する車種区分を判別する。
このようにすることで、車体シルエットと参照パターンと、のみでは車種区分を一意に判別できなかった場合であっても、更に、車両の走行速度を車種区分の判別用の情報として用いることで、車種区分を詳細に判別することができる。
【００１５】
また、本発明の一態様によれば、上述の車種判別装置において、前記車種判別部は、前記走行速度取得部により取得された走行速度の車種区分別の統計データ（Ｆ）と、新たに取得された前記走行速度と、に基づいて、前記車両が属する車種区分を判別する。
このようにすることで、料金収受設備を走行する車両の実際の統計データに基づいて車両の車種区分を判別するので、走行速度の相違に基づく車種区分の判別精度を向上させることができる。
【００１６】
また、本発明の一態様は、上述の車種判別装置と、車線方向において前記車種判別装置の下流側に配置され、前記車両との間で、判別された前記車種区分に応じた料金の収受を行う料金自動収受機（１Ｂ）と、を有する料金収受設備（１）である。
【００１７】
また、本発明の一態様は、高さ方向に複数並べて配置され、光線を投光する投光部と、複数の前記投光部の各々と対応して配置され、前記光線又は前記光線の反射光を受光可能な複数の受光部と、を用いて、車線を走行する車両が属する車種区分を判別する車種判別方法であって、複数の前記受光部における前記光線又は前記反射光の受光の有無を示す検出信号の入力を受け付けて、当該光線が遮光又は反射されているか否かを判定し、複数の前記受光部が配置された領域のうち遮光又は反射されている光線に対応する受光部が占める所定領域を取得するステップと、異なる時刻に取得された複数の前記所定領域を時間軸上に並べて構成された二次元情報である車体シルエットを取得し、当該車体シルエットと車種区分別に分類された参照パターンとに基づいて、車両が属する車種区分を判別するステップと、を有し、前記参照パターンは、車両の運転席が、前記受光部よりも下流側の料金収受機に到達した段階において前記車両の車体で前記受光部を通過し終えた一部分、かつ、所定の高さよりも低い一部分の車体形状のみに対応して規定される車種判別方法である。
【００１８】
また、本発明の一態様は、高さ方向に複数並べて配置され、光線を投光する投光部と、複数の前記投光部の各々と対応して配置され、前記光線又は前記光線の反射光を受光可能な複数の受光部と、を用いて、車線を走行する車両が属する車種区分を判別するコンピュータを、複数の前記受光部における前記光線又は前記反射光の受光の有無を示す検出信号の入力を受け付けて、当該光線が遮光又は反射されているか否かを判定し、複数の前記受光部が配置された領域のうち遮光又は反射されている光線に対応する受光部が占める所定領域を取得する領域取得手段、異なる時刻に取得された複数の前記所定領域を時間軸上に並べて構成された二次元情報である車体シルエットを取得し、当該車体シルエットと車種区分別に分類された参照パターンとに基づいて、車両が属する車種区分を判別する車種判別手段、として機能させ、前記参照パターンは、車両の運転席が、前記受光部よりも下流側の料金収受機に到達した段階において前記車両の車体で前記受光部を通過し終えた一部分、かつ、所定の高さよりも低い一部分の車体形状のみに対応して規定されるプログラムである。
また、本発明の一態様は、高さ方向に複数並べて配置され、光線を投光する投光部と、複数の前記投光部の各々と対応して配置され、前記光線又は前記光線の反射光を受光可能な複数の受光部と、複数の前記受光部における前記光線又は前記反射光の受光の有無を示す検出信号の入力を受け付けて、前記光線が遮光又は反射されているか否かを判定し、複数の前記受光部が配置された領域のうち遮光又は反射されている光線に対応する受光部が占める所定領域を取得する領域取得部と、異なる時刻に取得された複数の前記所定領域を時間軸上に並べて得られる二次元情報である車体シルエットを取得し、当該車体シルエットと車種区分別に分類された参照パターンとに基づいて、車両が属する車種区分を判別する車種判別部と、取得された前記車体シルエットのうち、前記車両のタイヤに対応する領域を示すタイヤシルエットを抽出するタイヤシルエット抽出部と、抽出された前記タイヤシルエットの、前記時間軸を横方向とした場合における縦横比を算出する縦横比演算部と、を備え、前記車種判別部は、算出された前記縦横比を前記時間軸に乗算することで、取得された前記車体シルエットに対し、前記車両の走行速度に応じた変動成分を除去するための正規化処理を行うとともに、当該正規化処理が施された正規化車体シルエットと前記参照パターンとの対比の結果に基づいて、前記車両が属する車種区分を判別する車種判別装置である。
また、本発明の一態様は、高さ方向に複数並べて配置され、光線を投光する投光部と、複数の前記投光部の各々と対応して配置され、前記光線又は前記光線の反射光を受光可能な複数の受光部と、複数の前記受光部における前記光線又は前記反射光の受光の有無を示す検出信号の入力を受け付けて、前記光線が遮光又は反射されているか否かを判定し、複数の前記受光部が配置された領域のうち遮光又は反射されている光線に対応する受光部が占める所定領域を取得する領域取得部と、異なる時刻に取得された複数の前記所定領域を時間軸上に並べて得られる二次元情報である車体シルエットを取得し、当該車体シルエットと車種区分別に分類された参照パターンとに基づいて、車両が属する車種区分を判別する車種判別部と、前記車両の走行速度を取得する走行速度取得部と、を備え、前記車種判別部は、前記車体シルエットと、前記参照パターンと、取得された前記走行速度と、に基づいて、前記車両が属する車種区分を判別し、前記走行速度取得部により取得された走行速度の車種区分別の統計データと、新たに取得された前記走行速度と、に基づいて、前記車両が属する車種区分を判別する車種判別装置である。
【発明の効果】
【００１９】
上述の車種判別装置、料金収受設備、車種判別方法及びプログラムによれば、十分な設置スペースを確保できない場所にも設置可能で、かつ、車種区分を詳細に判別できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施形態に係る料金収受設備の全体構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る車種判別装置の機能構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る遮光領域取得部及び車体シルエット取得部の機能を説明する第１の図である。
【図４】第１の実施形態に係る遮光領域取得部及び車体シルエット取得部の機能を説明する第２の図である。
【図５】第１の実施形態に係る正規化処理部の機能を説明する第１の図である。
【図６】第１の実施形態に係る正規化処理部の機能を説明する第２の図である。
【図７】第１の実施形態に係る判別処理部の機能を説明する図である。
【図８】第２の実施形態に係る車種判別装置の機能構成を示す図である。
【図９】第２の実施形態に係る判別処理部の機能を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態に係る車種判別装置について、図１〜図７を参照ながら説明する。
【００２２】
（全体構成）
図１は、第１の実施形態に係る料金収受設備の全体構成を示す図である。
本実施形態において、料金収受設備１は、有料道路である高速道路の出口料金所に設けられ、高速道路の利用者から、当該利用者が乗車する車両Ａの車種区分に応じた額の料金の支払いを受けるための設備である。
以下の説明において、高速道路側（図１における＋Ｘ方向側）を車線Ｌの「上流側」、又は、「進行方向手前側」とも記載する。また、一般道路側（図１における−Ｘ方向側）を車線Ｌの「下流側」、又は、「進行方向奥側」とも記載する。
【００２３】
図１に示すように、料金収受設備１は、車種判別装置１Ａと、料金自動収受機１Ｂと、を備えている。
車種判別装置１Ａは、車線Ｌの路側等に設けられ、当該車線Ｌを走行する車両Ａの車種区分を判別する。
料金自動収受機１Ｂは、利用者（車両Ａの運転者等）から紙幣、硬貨等の受付処理、釣銭の支払い処理等を自動で行う。料金自動収受機１Ｂは、車種判別装置１Ａの下流側における車線Ｌの路側に設けられ、車種判別装置１Ａによって判別された車両Ａの車種区分に応じた額の料金を利用者から徴収する。
【００２４】
図１に示すように、車種判別装置１Ａは、車両検知器１０と、主制御部１１と、を有している。
車両検知器１０は、投光塔１０１と、受光塔１０２と、を有している。車両検知器１０の投光塔１０１、受光塔１０２は、車線Ｌの車線方向（±Ｘ方向）における同じ位置であって、車線幅方向（±Ｙ方向）における両側（＋Ｙ方向側又は−Ｙ方向側）の路側にそれぞれ設置される。投光塔１０１、受光塔１０２は、路面から高さ方向（±Ｚ方向）に伸びるように直方状に形成され、互いに対向する面を有している。
【００２５】
投光塔１０１のうち受光塔１０２に対向する面には、受光塔１０２に向けて所定波長の光線Ｐ（例えば、赤外光線）を投光する投光部Ｓ１が、高さ方向に等間隔で複数並べて配置されている。
一方、受光塔１０２のうち投光塔１０１に対向する面には、投光部Ｓ１が投光する光線Ｐを受光する受光部Ｓ２が、高さ方向に等間隔で複数並べて配置されている。各受光部Ｓ２は、投光部Ｓ１の各々と一対一に対応するように配置され、対応する投光部Ｓ１が投光する光線Ｐを受光可能とされている。各受光部Ｓ２は、対応する投光部Ｓ１から投光される光線Ｐを受光しているか（非遮光状態）、受光していないか（遮光状態）、に応じた検出信号を常時出力している。
【００２６】
上記構成を有する車両検知器１０によれば、車両Ａが走行し、車線方向における投光塔１０１及び受光塔１０２と同じ位置に進入した場合、投光部Ｓ１と受光部Ｓ２との間に車両Ａの車体が配されるため、高さ方向の車体に応じた所定範囲に渡るいくつかの光線Ｐが遮光される（図１参照）。
【００２７】
主制御部１１は、車両検知器１０（受光部Ｓ２）からの検出信号に基づいて、走行する車両Ａの車種区分を判別するとともに、当該判別の結果を料金自動収受機１Ｂに出力する処理を行う。本実施形態において、車種区分とは、例えば、「軽自動車」、「普通車」、「中型車」、「大型車」、「特大車」の五区分からなる。
【００２８】
本実施形態において、車種判別装置１Ａ（車両検知器１０）が配置される位置から料金自動収受機１Ｂが配置される位置までの車線方向の距離は、例えば６メートル程度とされる。
【００２９】
（車種判別装置の機能構成）
図２は、第１の実施形態に係る車種判別装置の機能構成を示す図である。
図２に示すように、車種判別装置１Ａは、車両検知器１０と、主制御部１１と、を備えている。また、車両検知器１０は、投光塔１０１と受光塔１０２とを有しており、上述したように、光線Ｐの受光の有無に応じた検出信号を出力する。
【００３０】
図２に示すように、主制御部１１は、遮光領域取得部１１０（領域取得部）と、車種判別部１１１と、を備えている。
遮光領域取得部１１０は、複数の受光部Ｓ２から、各受光部Ｓ２における光線Ｐの受光の有無を示す検出信号の入力を受け付けて、光線Ｐが遮光されているか否かを判定する。そして、遮光領域取得部１１０は、複数の受光部Ｓ２が高さ方向に並べて配置された領域全体のうち遮光されている光線Ｐに対応する受光部Ｓ２が占める所定領域である遮光領域Ｃ（図３（ａ）参照）を取得する。
車種判別部１１１は、遮光領域取得部１１０によって取得された複数の遮光領域Ｃに基づいて車両Ａの射影を示す車体シルエットＤａ（図３（ｂ）参照）を取得する。そして、車種判別部１１１は、車体シルエットＤａと車種区分別に分類された参照パターンＤｒｅｆ（図７（ａ）〜（ｃ）参照）とに基づいて、車両Ａが属する車種区分を判別する。また、車種判別部１１１は、車種区分の判別結果を料金自動収受機１Ｂに出力する。これにより、料金自動収受機１Ｂは、走行する車両Ａの車種区分に応じた額の料金収受処理を行うことができる。
【００３１】
より具体的には、車種判別部１１１は、車体シルエット取得部１１２と、正規化処理部１１３と、タイヤサイズ取得部１１４Ａと、判別処理部１１５と、を備えている。
【００３２】
車体シルエット取得部１１２は、異なる時刻に取得された複数の遮光領域Ｃを所定の時間軸上に並べることで、車両検知器１０（投光塔１０１と受光塔１０２との間）を走行する車両Ａについての二次元情報である車体シルエットＤａを取得する。
正規化処理部１１３は、車体シルエットＤａに対し正規化処理を施して正規化車体シルエットＤａ’を取得する。具体的には、正規化処理部１１３は、車両検知器１０を走行する車両Ａの走行速度に応じて変動する車体シルエットＤａから当該走行速度に応じた変動成分を除去して、走行速度に依存しない正規化車体シルエットＤａ’（図６（ｂ）参照）を取得する。なお、正規化処理部１１３は、タイヤシルエット抽出部１１３ａと、縦横比演算部１１３ｂと、を有している。これらの各種機能部の詳細については後述する。
タイヤサイズ取得部１１４Ａは、車体シルエットＤａ（又は、正規化車体シルエットＤａ’）を参照して車両Ａのタイヤ径の大きさ（タイヤサイズ）を取得する。
判別処理部１１５は、車両Ａの通過に伴って取得された正規化車体シルエットＤａ’を基に車両Ａの車種区分（「軽自動車」、「普通車」、「中型車」、「大型車」、「特大車」）を判別する。より具体的には、正規化車体シルエットＤａ’と、記録媒体１１６に予め記録された複数の参照パターンＤｒｅｆと、を対比して、正規化車体シルエットＤａ’に適合する参照パターンＤｒｅｆを特定する処理を行う。参照パターンＤｒｅｆは、予め車種区分別に分類されて記録媒体１１６に記録されている。
【００３３】
以下、車種判別装置１Ａの各種機能構成について、詳細に説明する。
【００３４】
（遮光領域取得部、車体シルエット取得部の機能）
図３、図４は、第１の実施形態に係る遮光領域取得部及び車体シルエット取得部の機能を説明する第１の図、第２の図である。
図３（ａ）は、「普通車」に属する車両Ａが、車線Ｌ上において投光塔１０１と受光塔１０２との間に位置する状態を示している。この場合、図３（ａ）に示すように、車両Ａの車体により、高さ方向の所定範囲に渡って光線Ｐ（図１）が遮光される。遮光領域取得部１１０は、全ての受光部Ｓ２から光線Ｐの受光の有無を示す検出信号の入力を受け付けて、各光線Ｐが遮光されているか否かを判定する。そして、遮光領域取得部１１０は、各検出信号に基づいて、各受光部Ｓ２が配列される高さ方向を軸とする一次元情報を取得する。この一次元情報は、高さ方向に配列された複数の受光部Ｓ２のうち遮光されている光線Ｐに対応する受光部Ｓ２が占める遮光領域Ｃを示す情報である。図３（ａ）に示すように、上記一次元状情報に示される遮光領域Ｃは、車両検知器１０を通過する車両Ａの車体が、高さ方向に存在する範囲に相当する。
遮光領域取得部１１０は、規定されたサンプリング時間（数ミリ秒オーダ）ごとに、継続的に遮光領域Ｃを示す一次元情報を取得する。
【００３５】
図３（ｂ）は、車体シルエット取得部１１２によって取得された車体シルエットＤａを示している。
車体シルエット取得部１１２は、遮光領域取得部１１０が取得した一次元情報をその取得時刻別に時間軸上に並べることで、二次元情報である車体シルエットＤａを生成する。車体シルエットＤａは、図３（ｂ）に示すように、各受光部Ｓ２が配列される高さ方向の空間軸を縦軸とし、各一次元情報が取得された取得時刻を示す時間軸を横軸とする二次元情報である。このようにすることで、車体シルエットＤａには、車両検知器１０を通過する車両Ａの車体を一方側（＋Ｙ方向側）から見た側面の射影が示される。
【００３６】
図４（ａ）は、「大型車」（大型トラック等）に属する車両Ａが車線Ｌ上において投光塔１０１と受光塔１０２との間に位置する状態を示している。この場合も、図３（ａ）に示した場合と同様に、遮光領域取得部１１０は、全ての受光部Ｓ２から光線Ｐの受光の有無を示す検出信号の入力を受け付けて、通過する車両Ａの車体形状に応じた遮光領域Ｃを示す一次元情報を取得する。
【００３７】
ただし、「大型車」である車両Ａの車長（車線方向の長さ）は、６メートルよりも大きい場合が想定される。そうすると、図４（ａ）に示すように、大型車である車両Ａの運転席（車体の前方側（＋Ｘ方向側））が車線方向において料金自動収受機１Ｂに到達した段階においても、車両Ａの車体の後方（−Ｘ方向側）の一部は、投光塔１０１と受光塔１０２との間を通過していない。
したがって、この場合、車体シルエット取得部１１２は、図４（ｂ）に示すように、車両Ａの車体全体のうち、車両検知器１０を通過した部分のみの射影に相当する車体シルエットＤａを取得する。即ち、この場合における車体シルエットＤａには、車両Ａの車体全体のうち前方側約６メートルの部分のみの射影が示される。
【００３８】
図３、図４に示したように、車体シルエットＤａは、通過する車両Ａの車体全体又は一部の射影を示す二次元情報である。しかしながら、上述した通り、車体シルエットＤａは、横軸に時間軸をとる情報であるため、車両Ａが車両検知器１０を通過する際の走行速度に応じて変動する。
例えば、車両Ａの走行速度が相対的に“低速”であった場合、車両Ａが車両検知器１０の通過中の時間が長くなるため、車体シルエットＤａは、車両Ａの実際の射影が横軸（時間軸）方向に引き伸ばされたものとなる。逆に、車両Ａの走行速度が相対的に“高速”であった場合、車両Ａが車両検知器１０の通過中の時間が短くなるため、実際の射影が横軸（時間軸）方向に圧縮されたものとなる。
【００３９】
（正規化処理部の機能）
図５は、第１の実施形態に係る正規化処理部の機能を説明する第１の図である。
本実施形態に係る正規化処理部１１３は、走行速度に応じて時間軸方向に変動する車体シルエットＤａに対し、当該走行速度に応じた変動成分を除去して正規化する処理を行う。以下、正規化処理部１１３の具体的な機能について説明する。
【００４０】
正規化処理部１１３のタイヤシルエット抽出部１１３ａは、図５に示すように、車体シルエット取得部１１２が取得した車体シルエットＤａから、車両Ａのタイヤに対応する領域を示すタイヤシルエットＤｔを抽出する。
【００４１】
具体的には、タイヤシルエット抽出部１１３ａは、まず、車体シルエットＤａの境界（エッジ）からタイヤ境界パターンＥを抽出する。タイヤ境界パターンＥは、車体シルエットＤａの境界のうちタイヤの射影に対応する部分である。ここで、全ての車両Ａは、車線Ｌの路面と円形のタイヤで接しているはずである。したがって、タイヤ境界パターンＥは、車体シルエットＤａの高さ方向の空間軸（縦軸）における最も下方側から上方に伸びる境界を判別することで抽出可能である。
【００４２】
次に、タイヤシルエット抽出部１１３ａは、タイヤ境界パターンＥに対し、長辺ａ及び短辺ｂからなる楕円形（ｂ＝ａの場合は円形）を適合させるパターンマッチング処理を行う。具体的には、タイヤシルエット抽出部１１３ａは、タイヤ境界パターンＥと、長辺ａと短辺ｂとの複数の組み合わせが適用された複数の楕円形と、の形状を比較して一致度を算出する。一致度は、例えば、一般的な最小二乗法等に基づいて算出されるものであってよい。タイヤシルエット抽出部１１３ａは、タイヤ境界パターンＥとの一致度が最も高い楕円形をタイヤシルエットＤｔとして特定する。
また、他の実施形態に係るタイヤシルエット抽出部１１３ａは、タイヤ境界パターンＥにおける車体シルエットＤａ上の座標（時間軸をｘとし空間軸をｙとする座標（ｘ、ｙ））を、楕円の方程式“（ｘ２／ａ２）＋（ｙ２／ｂ２）＝１”に代入し、最小二乗法等の解析手段に基づいて誤差が最小となるパラメータａ、ｂを求めるようにしてもよい。
【００４３】
正規化処理部１１３の縦横比演算部１１３ｂは、抽出されたタイヤシルエットＤｔの、時間軸を横方向とした場合における縦横比を算出する。具体的には、縦横比演算部１１３ｂは、図５のように抽出されたタイヤシルエットＤｔ（楕円形）の長辺ａ及び短辺ｂを参照し、その縦横比であるｂ／ａを算出する。
【００４４】
図６は、第１の実施形態に係る正規化処理部の機能を説明する第２の図である。
次に、縦横比演算部１１３ｂは、算出した縦横比ｂ／ａを、タイヤシルエットＤｔの時間軸に乗算する処理を行う。
ここで、図６（ａ）は、車両Ａの走行速度が相対的に“低速”であった場合に取得される車体シルエットＤａの例を示している。即ち、車体シルエットＤａは、車両Ａの車体全体が時間軸方向に引き伸ばされた状態となっている。縦横比演算部１１３ｂは、車体シルエットＤａから抽出されたタイヤシルエットＤｔの長辺ａと短辺ｂ（ｂ＜ａ）とに基づいて縦横比ｂ／ａ（ｂ／ａ＜１）を算出する。
【００４５】
図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す車体シルエットＤａに正規化処理を施して得た正規化車体シルエットＤａ’を示している。具体的には、縦横比演算部１１３ｂは、算出した縦横比ｂ／ａ（ｂ／ａ＜１）を時間軸に乗算する。そうすると、車体シルエットＤａが時間軸全体に渡りｂ／ａの比率で圧縮され、タイヤシルエットＤｔに相当する箇所が真円となる。
ここで、図６（ａ）に示すタイヤシルエットＤｔでは、本来真円であるはずのタイヤの射影が、車両Ａの走行速度に応じた時間軸方向の変動成分によって、横方向（時間軸方向）に“ａ／ｂ”だけ引き伸ばされた楕円形となって示されている。つまり、車体シルエットＤａは、車両Ａの車体の実際の射影が横方向（時間軸方向）に“ａ／ｂ”の割合で引き伸ばされたものと見なすことができる。したがって、縦横比ｂ／ａが乗算されることで、実際の車体の射影である正規化車体シルエットＤａ’を取得することができる。
【００４６】
図５、図６に示した以上の各種処理を行うことで、正規化処理部１１３は、走行速度に応じた変動成分を除去して正規化された正規化車体シルエットＤａ’を取得する。正規化処理が施された正規化車体シルエットＤａ’は、原理的には、同一の車両Ａが如何なる走行速度で車両検知器１０を通過した場合であっても、常に同一の射影を示すものとなる。
【００４７】
（タイヤサイズ取得部の機能）
タイヤサイズ取得部１１４Ａは、車両Ａの車体の実際の射影を示す正規化車体シルエットＤａ’を参照して、車両Ａのタイヤ径（タイヤサイズ）を取得する。本実施形態において、タイヤサイズ取得部１１４Ａは、単に、タイヤシルエット抽出部１１３ａによって抽出されたタイヤシルエットＤｔの正規化後の直径（本実施形態では短辺ｂに相当）を取得する。
【００４８】
（判別処理部の機能）
図７は、第１の実施形態に係る判別処理部の機能を説明する図である。
上述したように、本実施形態に係る判別処理部１１５は、車体シルエットＤａの取得処理、及び、その正規化処理を経て得られた正規化車体シルエットＤａ’を、予め用意された参照パターンと対比して、車両Ａの車種区分を判別する。
【００４９】
ここで、主制御部１１に備えられる記録媒体１１６には、予め、図７（ａ）〜（ｃ）に例示するような参照パターンＤｒｅｆを複数記録されている。図７（ａ）〜（ｃ）に示す参照パターンＤｒｅｆは、車種区分別に分類され、それぞれ対応する車種区分に紐付いて記録されている。
【００５０】
例えば、図７（ａ）に示す参照パターンＤｒｅｆは、「普通車」の車種区分に分類される参照パターンＤｒｅｆである。また、図７（ｂ）に示す参照パターンＤｒｅｆは、「大型車」又は「特大車」の車種区分に分類される参照パターンＤｒｅｆである。
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、参照パターンＤｒｅｆは、正規化車体シルエットＤａ’と同サイズの二次元情報であって、当該正規化車体シルエットＤａ’の所定領域を区画する非重複パターンＤｒｅｆ１と、重複パターンＤｒｅｆ２と、を規定する。非重複パターンＤｒｅｆ１及び重複パターンＤｒｅｆ２は、対応する車種区分に応じてそれぞれ異なる領域を区画するように予め規定されている。
【００５１】
非重複パターンＤｒｅｆ１は、ある車種区分に属する車両について、その車体の射影が常に含まれない（重ねたときに重複しない）領域を規定する。例えば、「普通車」の車種区分に分類された非重複領域Ｄｒｅｆ１に、「普通車」に属する車両Ａの正規化車体シルエットＤａ’を重ねた場合には、当該正規化車体シルエットＤａ’は、この非重複領域Ｄｒｅｆ１に重複しない（図７（ａ）参照）。
同様に、重複パターンＤｒｅｆ２は、ある車種区分に属する車両について、その車体の射影に常に含まれる（重ねたときに重複する）領域を規定する。例えば、「普通車」の区分に分類された重複領域Ｄｒｅｆ２に、「普通車」に属する車両Ａの正規化車体シルエットＤａ’を重ねた場合には、当該正規化車体シルエットＤａ’は、この非重複領域Ｄｒｅ２の全てを含むように重複する（図７（ａ）参照）。
【００５２】
同様に、例えば、「大型車」の車種区分に分類された非重複領域Ｄｒｅｆ１に、「大型車」に属する車両Ａの正規化車体シルエットＤａ’を重ねた場合には、当該正規化車体シルエットＤａ’は、この非重複領域Ｄｒｅｆ１に重複しない（図７（ｂ）参照）。
更に、「大型車」の車種区分に分類された重複領域Ｄｒｅｆ２に、「大型車」に属する車両Ａの正規化車体シルエットＤａ’を重ねた場合には、当該正規化車体シルエットＤａ’は、この非重複領域Ｄｒｅ２の全てを含むように重複する（図７（ｂ）参照）。
【００５３】
一方、「普通車」用の非重複領域Ｄｒｅｆ１（図７（ａ））に、「大型車」に属する車両Ａの正規化車体シルエットＤａ’を重ねた場合には、当該正規化車体シルエットＤａ’は、当該「普通車」用の非重複領域Ｄｒｅｆ１と重複する。したがって、この場合、車両Ａが「普通車」ではないことを判別することができる。
また、「大型車」用の重複領域Ｄｒｅｆ２（図７（ｂ））に、「普通車」に属する車両Ａの正規化車体シルエットＤａ’を重ねた場合には、当該正規化車体シルエットＤａ’は、「大型車」用の重複領域Ｄｒｅｆ２の少なくとも一部と重複しない。したがって、この場合、車両Ａが「大型車」ではないことを判別することができる。
【００５４】
以上のように、判別処理部１１５は、正規化車体シルエットＤａ’と、車種区分別に分類された参照パターンＤｒｅｆ（非重複パターンＤｒｅｆ１、重複パターンＤｒｅｆ２）と、の重複の有無の判定により、正規化車体シルエットＤａ’がいずれの車種区分に分類された参照パターンＤｒｅｆに適合するかを特定する。これにより、判別処理部１１５は、車両Ａの車種区分を判別することができる。
【００５５】
また、図７（ｃ）に示す参照パターンＤｒｅｆは、被牽引車を牽引する車両Ａ（牽引車）に対応して規定された牽引車判別用参照パターンＤｒｅｆ’である。図７（ｃ）に示す牽引車判別用参照パターンＤｒｅｆ’は、例えば、「普通車」に属する車両Ａが被牽引車を牽引しているか否かを判別する際に用いられる。
【００５６】
牽引車判別用参照パターンＤｒｅｆ’は、「普通車」に属する車両Ａの射影に応じた領域（即ち、図７（ａ）と同等の非重複領域Ｄｒｅｆ１及び重複領域Ｄｒｅｆ２）に加え、更に、被牽引車及び連結部材の射影に応じた非重複領域Ｄｒｅｆ１、重複領域Ｄｒｅｆ２が規定される。具体的には、図７（ｃ）に示すように、牽引車判別用参照パターンＤｒｅｆ’の非重複領域Ｄｒｅｆ１は、被牽引車及び連結部材の射影が配されると想定される領域に対応して、「普通車」用の非重複領域Ｄｒｅｆ１（図７（ａ））よりも狭くなるように規定されている。
【００５７】
ここで、「普通車」に属する車両Ａが被牽引車を牽引して走行していた場合、その正規化車体シルエットＤａ’には、車両Ａの後方側に位置する連結部材及び被牽引車本体の射影が含まれる（図７（ｃ）参照）。したがって、この場合、当該車両Ａの正規化車体シルエットＤａ’は、「普通車」に対応する参照パターンＤｒｅｆ（図７（ａ））には適合せず、一方、「牽引車」に対応する牽引車判別用参照パターンＤｒｅｆ’（図７（ｃ））には適合する。
【００５８】
このようにすることで、判別処理部１１５は、「普通車」に属する任意の車両Ａに対し、牽引の有無を判別することができる。なお、判別処理部１１５は、正規化車体シルエットＤａ’と牽引車判別用参照パターンＤｒｅｆ’との対比の結果、車両Ａが「牽引車」であると判断した場合には、例えば、車両Ａの車種区分を「普通車」の１ランク上の「中型車」と判別する。
【００５９】
上記と同様の手法で、例えば、走行する車両Ａが、「特大車」に属する（積荷を牽引する）トレーラーか、積荷を牽引しないトレーラーヘッドのみか、を判別することも可能である。即ち、判別処理部１１５は、正規化車体シルエットＤａ’が積荷を牽引しないトレーラーヘッドの射影に対応する「トレーラーヘッド判別用参照パターン」に適合するか否かを判定する。これにより、車両Ａが（積荷を牽引する）大型トレーラーか、（積荷をけん引しない）トレーラーヘッドのみか、を判別することができる。判別処理部１１５は、正規化車体シルエットＤａ’と上記トレーラーヘッド判別用参照パターンとの対比の結果、車両Ａが「トレーラーヘッドのみ」であると判断した場合には、例えば、車両Ａの車種区分を「中型車」と判別する。
【００６０】
記録媒体１１６には、図７（ａ）〜（ｃ）に示した参照パターンＤｒｅｆの他、「軽自動車」、「中型車」等に対応する参照パターンＤｒｅｆ（及び、牽引車判別用参照パターンＤｒｅｆ’）が予め記録されている。
【００６１】
また、判別処理部１１５は、更に、タイヤサイズ取得部１１４Ａによって取得されたタイヤサイズを参照して、車両Ａの車種区分を判別してもよい。
【００６２】
具体的には、判別処理部１１５は、正規化車体シルエットＤａ’と参照パターンＤｒｅｆとの対比の結果、車両Ａが「普通車」か「中型車」の何れかに属すると判別した場合には、更に、タイヤサイズ取得部１１４Ａによって取得されたタイヤサイズ（タイヤシルエットＤｔの正規化後の直径）、を参照する。そして、判別処理部１１５は、当該車両Ａのタイヤサイズが所定の判定閾値以下であった場合には、車両Ａを「普通車」と判別し、タイヤサイズが所定の判定閾値を上回った場合には、車両Ａを「中型車」と判別する。
以上のように、判別処理部１１５は、正規化車体シルエットＤａ’に基づいて明確な車種区分の判別が困難である場合には、更に、当該正規化車体シルエットＤａ’から取得可能なタイヤサイズに基づいて、車両Ａの車種区分をより詳細に判別する。
【００６３】
（作用効果）
以上、第１の実施形態に係る車種判別装置１Ａによれば、車種判別部１１１は、車両検知器１０を通じて、遮光領域Ｃを時間軸上に並べて得られる二次元情報（車体シルエットＤａ）を取得する。そして、車種判別部１１１は、車体シルエットＤａ（正規化車体シルエットＤａ’）と車種区分別に分類された参照パターンＤｒｅｆとに基づいて、車両Ａが属する車種区分を判別する。
このようにすることで、車種判別装置１Ａは、車両Ａの車体形状を示す射影（車体シルエットＤａ）を把握することができる。この射影は、車両Ａの車種区分を精度よく判別するために十分な情報量を有するものであるから、これにより、車種判別装置１Ａは、車両全体が通過しなければ取得できない情報（車軸数等）を用いずとも車種区分を詳細に判別することができる。したがって、車種判別装置１Ａは、十分な設置スペースを確保できない場所にも設置可能で、かつ、車種区分を詳細に判別することができる。
【００６４】
また、第１の実施形態に係る車種判別装置１Ａによれば、タイヤシルエット抽出部１１３ａは、車体シルエットＤａからタイヤシルエットＤｔを抽出する。また、縦横比演算部１１３ｂは、抽出されたタイヤシルエットＤｔの縦横比（ｂ／ａ）を算出し、取得された車体シルエットＤａに対し、算出された縦横比を時間軸に乗じて正規化処理を行う。
このようにすることで、走行速度に応じた変動成分が除去された正規化車体シルエットＤａ’を取得することができる。したがって、走行速度の相違に起因する判別結果のばらつきを抑制し、判別精度を向上させることができる。
また、車体シルエットＤａから抽出したタイヤシルエットＤｔに基づいて正規化処理に必要な情報（縦横比ｂ／ａ）を取得することができるので、正規化処理のために新たに計測手段（速度計、踏板等）を設ける必要がない。したがって、低コスト化を図ることができる。
【００６５】
また、第１の実施形態に係る車種判別装置１Ａによれば、車種判別部１１１は、正規化車体シルエットＤａ’と、被牽引車を牽引する車両Ａに対応して規定された牽引車判別用参照パターンＤｒｅｆ’との対比の結果に基づいて、車両Ａが属する車種区分を判別する。
このようにすることで、車両Ａが被牽引車を牽引しているか否かを精度よく判別し、被牽引車の有無に応じて適切に車種区分の判別を行うことができる。
【００６６】
また、第１の実施形態に係る車種判別装置１Ａは、車両Ａのタイヤサイズを取得するタイヤサイズ取得部１１４Ａを更に備え、車種判別部１１１は、正規化車体シルエットＤａ’と参照パターンＤｒｅｆとの対比の結果に加え、更に、タイヤサイズ取得部１１４Ａが取得した車両Ａのタイヤサイズに基づいて、車両Ａが属する車種区分を判別する。
このようにすることで、正規化車体シルエットＤａ’と参照パターンＤｒｅｆとの対比の結果だけでは車種区分を一意に判別できなかった場合であっても、更に、車両Ａのタイヤサイズを車種区分の判別用の情報として用いることで、車種区分を詳細に判別することができる。
【００６７】
（第１の実施形態の変形例）
以上、第１の実施形態に係る車種判別装置１Ａについて詳細に説明したが、第１の実施形態に係る車種判別装置１Ａの具体的な態様は、上述のものに限定されることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を加えることは可能である。
【００６８】
例えば、第１の実施形態に係る車種判別装置１Ａにおいて、判別処理部１１５は、正規化車体シルエットＤａ’と、非重複パターンＤｒｅｆ１及び重複パターンＤｒｅｆ２（図７（ａ）〜（ｃ））と、の重複の有無の判定を行うものとして説明したが、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。
他の実施形態に係る判別処理部１１５は、正規化車体シルエットＤａ’と非重複パターンＤｒｅｆ１（重複パターンＤｒｅｆ２）との重複の度合いを算出して、当該正規化車体シルエットＤａ’と参照パターンＤｒｅｆとの一致度を数値化する。そして、判別処理部１１５は、車種区分別に分類された複数の参照パターンＤｒｅｆのうち上記一致度が最も高い参照パターンＤｒｅｆを特定する。
このようにすることで、例えば車体に取り付けられたアンテナ等の射影によって、わずかな重複の有無で車種区分が誤判別されることを抑制することができる。
【００６９】
更に、判別処理部１１５は、参照パターンＤｒｅｆのうち正規化車体シルエットＤａ’が重複しても重複しなくともよい領域（即ち、重複パターンＤｒｅｆ１、非重複パターンＤｒｅｆ２の何れにも属さない領域（以下、「余白領域」と記載。））と、正規化車体シルエットＤａ’と、の重複の度合いに基づいて車種区分を判別してもよい。
具体的には、まず、判別処理部１１５は、正規化車体シルエットＤａ’と非重複パターンＤｒｅｆ１及び重複パターンＤｒｅｆ２の各々との重複の有無の条件を満たす参照パターンＤｒｅｆを選定する。ここで２つ以上の参照パターンＤｒｅｆが選定された場合には、判別処理部１１５は、更に、上記余白領域と、車体シルエットＤａ’との重複の度合い（余白領域重複度）を算出する。そして、選定した複数の参照パターンＤｒｅｆの中で余白領域重複度が最も大きい参照パターンＤｒｅｆを特定する。
ここで、「普通車」に属し、かつ、牽引車ではない車両Ａの正規化車体シルエットＤａ’は、「普通車」用の参照パターンＤｒｅｆ（図７（ａ））と、牽引車判別用参照パターンＤｒｅｆ’（図７（ｃ））の何れにも当てはまるため、このままでは車両Ａが牽引車ではないことを判別することができない。
しかし、参照パターンＤｒｅｆ（図７（ａ））に比べて牽引車判別用参照パターンＤｒｅｆ’（図７（ｃ））の方が、被牽引車本体等の射影に対応する分だけ余白領域が大きく規定されている。そのため、牽引車ではない車両Ａの正規化車体シルエットＤａ’と参照パターンＤｒｅｆとの対比により算出される余白領域重複度は、牽引車判別用参照パターンＤｒｅｆ’との対比により算出される余白領域重複度よりも高くなる。したがって、判別処理部１１５は、余白領域重複度が最も大きい参照パターンＤｒｅｆを特定することで、当該車両Ａを、“牽引車ではない「普通車」”として正しく判別することができる。
【００７０】
また、第１の実施形態に係る車種判別装置１Ａにおいて、正規化処理部１１３は、タイヤシルエットＤｔ（図５、図６）の縦横比ｂ／ａに基づいて、車体シルエットＤａについての正規化処理を行うものとして説明したが、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。
例えば、車種判別装置１Ａは、別途、車両Ａの走行速度を取得可能な速度計測手段を備え、当該速度計測手段によって検出された走行速度に基づいて、車体シルエットＤａについての正規化処理を行う態様であってもよい。この場合、正規化処理部１１３は、車体シルエットＤａの時間軸に対し、検出された走行速度に応じた補正係数を乗算して補正する処理を行うことで、正規化車体シルエットＤａ’を取得することができる。
なお、速度計測手段は、例えば、車線Ｌの路側に設けられたドップラー速度計、又は、車線Ｌの路面上に設けられた踏板等であってよい。また、車線Ｌの車線方向に所定の間隔を空けて設けられた複数の車両検知器１０による車両Ａの検知時間差を利用してもよい。
【００７１】
また、第１の実施形態に係る車種判別装置１Ａにおいて、タイヤサイズ取得部１１４Ａは、タイヤシルエット抽出部１１３ａが抽出したタイヤシルエットＤｔ（長辺ａ、短辺ｂ）を参照して車両Ａのタイヤサイズを取得するものとして説明したが、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。
例えば、タイヤサイズ取得部１１４Ａは、路側に設けられた撮影装置（カメラ等）によって映し出された車両Ａの画像を参照し、取得された当該画像に対し所定の画像処理（タイヤ抽出処理）を行ってタイヤサイズを特定するものであってもよい。
【００７２】
また、第１の実施形態に係る車種判別装置１Ａにおいて、車種判別部１１１は、車体シルエットＤａに正規化処理を施して、車両Ａの走行速度に応じた変動成分が排された正規化車体シルエットＤａ’を取得し、当該正規化車体シルエットＤａ’と参照パターンＤｒｅｆとを対比するものとして説明した。
しかし、他の実施形態においてはこの態様に限定されず、例えば、車種判別部１１１は、車体シルエット取得部１１２が取得した車体シルエットＤａを直接参照パターンＤｒｅｆと対比してもよい。この場合、更に、車種判別部１１１は、一つの車種区分別に、車両Ａの走行速度に応じた複数の参照パターンＤｒｅｆを有していてもよい。
【００７３】
また、第１の実施形態に係る正規化処理部１１３（縦横比演算部１１３ｂ）は、図６に示したように、タイヤシルエットＤｔのうち、車両Ａの“最前輪”のタイヤの縦横比ｂ／ａのみに基づいて、車体シルエットＤａについての正規化処理を行う態様としたが、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。
例えば、他の実施形態に係る縦横比演算部１１３ｂは、車両Ａの複数の車軸（前輪、後輪）に対応する複数のタイヤシルエットＤｔが取得された場合には、当該複数のタイヤシルエットＤｔの各々についての縦横比ｂ／ａを算出し、各縦横比ｂ／ａの平均値等を正規化処理において適用する態様であってもよい。
また、縦横比演算部１１３ｂは、車体シルエットＤａの各所に配された複数のタイヤ各々の縦横比を求めておき、これらの縦横比が時間軸方向に連続的に変化するものとして、適用する縦横比を外挿することで車体シルエットＤａ全体の正規化処理を行ってもよい。このようにすることで、車両検知器１０の通過中に車両Ａの車速が（滑らかに）変化した場合であっても、正規化車体シルエットＤａ’を精度よく取得することができる。
【００７４】
また、第１の実施形態では、料金自動収受機１Ｂに関する車種判別を対象として説明したが、他の実施形態においては、料金自動収受機１Ｂに替えて、有人ブース、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。
【００７５】
＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態に係る車種判別装置について、図８、図９を参照ながら説明する。
【００７６】
（車種判別装置の機能構成）
図８は、第２の実施形態に係る車種判別装置の機能構成を示す図である。
第２の実施形態に係る車種判別装置１Ａの各種機能構成のうち、第１の実施形態に係る車種判別装置１Ａと同一の機能構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００７７】
図８に示すように、第２の実施形態に係る車種判別装置１Ａ（車種判別部１１１）は、走行速度取得部１１４Ｂを備えている。
走行速度取得部１１４Ｂは、車両検知器１０を通過する車両Ａの走行速度を取得する。具体的には、走行速度取得部１１４Ｂは、タイヤシルエット抽出部１１３ａによって抽出されたタイヤシルエットＤｔ（図５、図６）の長辺ａ、短辺ｂを参照して車両Ａの走行速度を算出する。ここで、タイヤシルエットＤｔの横軸は時間軸であり、タイヤシルエットＤｔの縦軸は高さ方向の空間軸であるから、タイヤシルエットＤｔの横軸［ｓ］の幅（例えば、長辺ａ）と、縦軸［ｍ］の幅（短辺ｂ）に基づいて、ｂ／ａ［ｍ／ｓ］を算出することで、車両Ａの走行速度を取得することができる。
【００７８】
（判別処理部の機能）
図９は、第２の実施形態に係る判別処理部の機能を説明する図である。
第２の実施形態に係る判別処理部１１５は、走行速度取得部１１４Ｂによって取得された走行速度の車種区分別の統計データＦを参照することで、新たに取得された車両Ａについての走行速度に基づいて、当該車両Ａが属する車種区分を判別する。
ここで、統計データＦは、予め記録媒体１１６に記録された情報であって、料金収受設備１（図１）を走行する多数の車両Ａの走行速度の統計データである。この統計データＦは、走行速度取得部１１４Ｂが逐次取得する車両Ａの走行速度に基づいて生成される。
【００７９】
また、統計データＦには、車種区分別に分類された走行速度の確率分布関数が記録される。例えば、図９に示すように、統計データＦには、「大型車」についての走行速度の確率分布関数ｆ１と、「特大車」についての走行速度の確率分布関数ｆ２と、が記録されている。
確率分布関数ｆ１は、「大型車」に属する車両Ａについての走行速度の統計データＦから特定される確率分布関数である。同様に、確率分布関数ｆ２は、「特大車」に属する車両Ａについての走行速度の統計データＦから特定される確率分布関数である。
【００８０】
一般に、「大型車」に属する車両よりも「特大車」に属する車両の方が、牽引する積荷の重量が大きい。そのため、慣性の法則に従い、「特大車」に属する車両Ａの方が減速に要する負荷が大きくなり、急峻に停止することが困難となる。
一方、車両検知器１０を通過する全ての車両Ａは、料金収受処理を行うために、車両検知器１０の下流側に配置された料金自動収受機１Ｂで停止する必要がある。そうすると、料金自動収受機１Ｂで停止するために、「特大車」に属する車両Ａは、「大型車」に属する車両Ａよりも早い段階で減速を開始する必要がある。したがって、車両検知器１０を通過する時点における走行速度は、統計的に、「特大車」の方が「大型車」よりも“低速”となる（図９参照）。
【００８１】
ここで、まず、判別処理部１１５は、第１の実施形態と同様に、正規化車体シルエットＤａ’（図６（ｂ））と参照パターンＤｒｅｆ（図７（ａ）〜（ｃ））との対比の結果に基づいて、車両Ａの車種区分を判別する処理を行う。しかし、上述したように、前方側６メートルの射影（正規化車体シルエットＤａ’）のみでは、車両Ａが「大型車」に属するか、「特大車」に属するか、までを判別することが困難な場合がある。
【００８２】
そこで、判別処理部１１５は、正規化車体シルエットＤａ’と参照パターンＤｒｅｆとの対比に基づいて、車両Ａが「大型車」か「特大車」の何れかに属することを判別した場合には、更に、走行速度取得部１１４Ｂにより取得された車両Ａの走行速度と、記録媒体１１６に記録された統計データＦと、を参照して、車両Ａの車種区分を判別する。
具体的には、判別処理部１１５は、取得した走行速度を確率分布関数ｆ１、ｆ２の各々に代入し、当該走行速度が出現する確率が最も高い車種区分を特定することで、車両Ａが「大型車」に属するか「特大車」に属するかを判別する。
【００８３】
（作用効果）
以上、第２の実施形態に係る車種判別装置１Ａによれば、走行速度取得部１１４Ｂは、車両Ａの走行速度を取得し、判別処理部１１５は、正規化車体シルエットＤａ’と参照パターンＤｒｅｆとの対比の結果に加え、更に、取得された走行速度に基づいて、車両Ａが属する車種区分を判別する。
このようにすることで、正規化車体シルエットＤａ’と参照パターンＤｒｅｆとの対比の結果だけでは車種区分を一意に判別できなかった場合であっても、更に、車両Ａの走行速度を車種区分の判別用の情報として用いることで、車種区分を詳細に判別することができる。
【００８４】
また、第２の実施形態に係る車種判別装置１Ａによれば、料金収受設備１において過去に取得された走行速度の車種区分別の統計データＦを参照することで、新たに取得された車両Ａについての走行速度に基づいて、当該車両Ａが属する車種区分を判別する。
ここで、高速道路の各所に設けられた料金所を走行する車両の走行速度は、同一の車種区分に属する車両であっても、料金収受設備１の立地条件（例えば、坂道やカーブの有無）に応じてそれぞれ大きく異なる。しかし、上記のようにすることで、料金収受設備１を走行する車両の実際の統計データＦに基づいて車両Ａの車種区分を判別するので、走行速度の相違に基づく車種区分の判別精度を向上させることができる。
【００８５】
（第２の実施形態の変形例）
第２の実施形態に係る車種判別装置１Ａの具体的な態様は、上述のものに限定されることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を加えることは可能である。
【００８６】
ここで、第２の実施形態に係る車種判別装置１Ａによれば、走行速度取得部１１４Ｂは、タイヤシルエット抽出部１１３ａによって抽出されたタイヤシルエットＤｔを参照して車両Ａの走行速度を算出するものとして説明したが、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。
例えば、走行速度取得部１１４Ｂは、車線Ｌの路側に別途設けられたドップラー速度計等を通じて、車両Ａの走行速度を取得するものであってもよい。
【００８７】
なお、上述の各実施形態では、車両検知器１０は、対向する投光部Ｓ１から投光された光線Ｐを受光部Ｓ２が受光するか否か（車体等によって遮光されていないか否か）に基づいて、車両Ａの存在を検知する“透過型”の車両検知器として説明したが、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。
例えば、他の実施形態に係る車両検知器１０は、投光部Ｓ１と受光部Ｓ２とが同じアイランドＩ上に設けられ、受光部Ｓ２は、投光部Ｓ１が投光した光線Ｐの反射光（光線Ｐが車体等によって反射されたもの）を受光可能なように配置される。
この場合、車種判別装置１Ａの主制御部１１は、上述の各実施形態に係る遮光領域取得部１１０に替えて、“反射領域取得部”を備えるものとする。
ここで、上記反射領域取得部（領域取得部）は、複数の受光部Ｓ２における上記反射光の受光の有無を示す検出信号の入力を受け付けて、光線Ｐが反射されているか否かを判定し、複数の受光部Ｓ２が高さ方向に並べて配置された領域全体のうち反射されている光線Ｐに対応する受光部Ｓ２が占める所定領域である“反射領域”を取得する。
また、当該他の実施形態に係る車種判別部１１１は、上記反射領域取得部によって取得された複数の“反射領域”を時間軸上に並べることで車両Ａの射影を示す車体シルエットＤａ（図３（ｂ）参照）を取得する。
このように、車両検知器１０は、車体等によって反射された光線Ｐ（反射光）の受光の有無を検出することで車両Ａの存在を検知する“反射型”の車両検知器であってもよい。
【００８８】
なお、上述の各実施形態においては、車種判別装置１Ａの主制御部１１の各種機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各種処理を行うものとしている。ここで、上述した主制御部１１の各種処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって上記各種処理が行われる。また、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
また、主制御部１１は、単一の装置で構成される態様に限定されず、主制御部１１が有する各種機能構成が、ネットワークで接続される複数の装置に渡って具備される態様であってもよい。
【００８９】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００９０】
１  料金収受設備
１Ａ  車種判別装置
１Ｂ  料金自動収受機
１０  車両検知器
１０１  投光塔
１０２  受光塔
１１  主制御部
１１０  遮光領域取得部（領域取得部）
１１１  車種判別部
１１２  車体シルエット取得部
１１３  正規化処理部
１１３ａ  タイヤシルエット抽出部
１１３ｂ  縦横比演算部
１１４Ａ  タイヤサイズ取得部
１１４Ｂ  走行速度取得部
１１５  判別処理部
１１６  記録媒体
Ｓ１  投光部
Ｓ２  受光部
Ｐ  光線
Ｃ  遮光領域
Ｄａ  車体シルエット
Ｄｔ  タイヤシルエット
Ｄｒｅｆ  参照パターン
Ｄｒｅｆ１  非重複パターン
Ｄｒｅｆ２  重複パターン
Ｅ  タイヤ境界パターン
Ｆ  統計データ
ｆ１、ｆ２  確率分布関数
【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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