(57)【要約】  【課題】  高精度かつ高速に車両を検知することが可能な車両検知装置および車両検知方法を提供すること。  【解決手段】  ピーク検出部１０は、撮像装置２から画像データを走査して、画像データの走査方向における輝度値の増減変化が所定のしきい値以上である部分をピーク点として検出し、画像データをピーク点の位置を含むピークデータに変換する。フレーム差分部３０は、ピーク検出部１０から出力されたピークデータと、ピークデータ記憶部２０に記憶されている前フレームのピークデータとを減算処理する。投影処理部４０は、減算処理されたピークデータを水平方向に投影する投影処理を行って投影データを出力する。車両判定部６０は、投影データ処理部４０からから出力された投影データと、投影データ記憶部に記憶されている前回出力された投影データとをマッチングして、その一致度に基づいて車両検知の判定を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データを走査して、前記画像データの走査方向における輝度値の増減変化が所定のしきい値以上である部分をピーク点として検出し、前記画像データを前記ピーク点の位置を含むピークデータに変換するピーク検出手段と、
前記ピークデータを記憶する第一記憶手段と、
前記ピーク検出手段から出力されたピークデータと、前記第一記憶手段に記憶されている、前記出力されたピークデータよりも前の時点のピークデータとを減算処理し、その減算処理したデータに基づいて差分データを作成する差分データ作成手段と、
前記差分データを記憶する第二記憶手段と、
前記差分データ作成手段から出力された差分データと、前記第二記憶手段に記憶されている前記差分データよりも前の時点の差分データとをマッチングして、前記差分データ間の一致度に基づいて車両検知を行う車両判定手段と、
を備える車両検知装置。
【請求項２】
前記差分データ作成手段は、前記減算処理を行ったデータを水平方向に投影する投影処理手段を有し、前記投影されたデータを前記差分データとして出力する請求項１記載の車両検知装置。
【請求項３】
前記ピークデータは、前記ピーク点の有無を示す２値のデータである請求項１または２記載の車両検知装置。
【請求項４】
前記画像データの車両が撮像されている領域の前記ピーク点の数および路面が撮像されている領域の前記ピーク点の数のうちのいずれか少なくとも一方に基づいて、前記ピーク検出手段のピークデータ判定をするための前記しきい値を制御するピーク判定しきい値制御手段をさらに備える請求項１ないし３のいずれか一項記載の車両検知装置。
【請求項５】
画像データを走査して、前記画像データの走査方向における輝度値の増減変化が所定のしきい値以上である部分における最大または最小値を示すピーク点の位置を含むピークデータを作成するステップと、
前記ピークデータを第一記憶手段に記憶するステップと、
前記作成されたピークデータと、前記第一記憶手段に記憶されている前記ピークデータよりも前の時点のピークデータとの減算処理を行って差分データを作成するステップと、
前記差分データを第二記憶手段に記憶するステップと、
前記作成された差分データと、前記第二記憶手段に記憶されている、前記差分データ作成手段から出力された前記差分データよりも前の時点の差分データとをマッチングするステップと、
前記差分データ間の一致度に基づいて車両検知を行うステップと、
を備える車両検知方法。
【請求項６】
前記差分データを作成するステップは、前記減算処理を行ったデータを水平方向に投影して、前記投影されたデータを前記差分データとして出力するステップを含む請求項５記載の車両検知方法。
【請求項７】
前記ピークデータは、前記ピーク点の有無を示す２値のデータである請求項５または６記載の車両検知方法。
【請求項８】
前記画像データの車両が撮像されている領域の前記ピーク点の数および路面が撮像されている領域の前記ピーク点の数のうちのいずれか少なくとも一方に基づいて、前記ピークデータ作成手段のピークデータ判定をするための前記しきい値を制御するステップをさらに備える請求項５ないし７のいずれか一項記載の車両検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両検知装置および車両検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラ等の撮像装置で撮像された動画または静止画の撮像信号を利用して道路を走行する車両を検知する車両検知装置があった。このような車両検知装置の一例として、例えば特許文献１には、入力された映像信号の現在のフレームの画像データと１フレーム前の画像データとの差分を求めるフレーム差分回路と、そのフレーム差分により差のあった画素数を垂直および水平方向にカウントするプロファイル処理を行うプロファイル回路とを備え、プロファイル処理されたデータに基づいて車幅や車両前縁部分等を検出して、車両の位置、速度、台数等を計測する車両検出装置が記載されている。
【特許文献１】特開平５−２５０５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の車両検知装置にあっては、フレーム差分処理を行うことにより車両を検知することから、動きのある部分、例えば輝度が変化した部分に反応してしまうため、揺れている街路樹の影や隣車線を走行する車両の影等を走行車両として誤検知する場合があった。
【０００４】
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、高精度かつ高速に車両を検知することが可能な車両検知装置および車両検知方法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】
【０００５】
本発明の車両検知装置は、
画像データを走査して、前記画像データの走査方向における輝度値の増減変化が所定のしきい値以上である部分をピーク点として検出し、前記画像データを前記ピーク点の位置を含むピークデータに変換するピーク検出手段と、
前記ピークデータを記憶する第一記憶手段と、
前記ピークデータ作成手段から出力されたピークデータと、前記第一記憶手段に記憶されている、前記出力されたピークデータよりも前の時点のピークデータとを減算処理し、その減算処理したデータに基づいて差分データを作成する差分データ作成手段と、
前記差分データを記憶する第二記憶手段と、
前記差分データ作成手段から出力された差分データと、前記第二記憶手段に記憶されている前記差分データよりも前の時点の差分データとをマッチングして、マッチングした結果に基づいて車両検知を行う車両判定手段と、
を備える。
【０００６】
この構成により、高精度かつ高速に車両を検知することが可能な車両検知装置を提供することができる。
【０００７】
また、前記差分データ作成手段は、前記減算処理を行ったデータを水平方向に投影する投影処理手段を有し、前記投影されたデータを前記差分データとして出力する。
【０００８】
この構成により、投影処理を行って１次元データに変換するので、データ量が圧縮され、マッチング処理を高速に行うことが可能となる。
【０００９】
また、前記ピークデータは、前記ピーク点の有無を示す２値のデータである。
【００１０】
この構成により、入力された画像データをピークデータに変換するので、データ量を圧縮することが可能となり、その後の処理を高速に行うことができる。
【００１１】
また、前記画像データの車両が撮像されている領域の前記ピーク点の数および路面が撮像されている領域の前記ピーク点の数のうちのいずれか少なくとも一方に基づいて、前記ピークデータ作成手段のピークデータ判定をするための前記しきい値を制御するピーク判定しきい値制御手段をさらに備える。
【００１２】
この構成により、ピーク判定しきい値を制御するので、天候や照度の変化による影響にも追従して、高精度な車両検知を行うことができる。
【００１３】
画像データを走査して、前記画像データの走査方向における輝度値の増減変化が所定のしきい値以上である部分における最大または最小値を示すピーク点の位置を含むピークデータを作成するステップと、
前記ピークデータを第一記憶手段に記憶するステップと、
前記作成されたピークデータと、前記第一記憶手段に記憶されている前記ピークデータよりも前の時点のピークデータとの減算処理を行って差分データを作成するステップと、
前記差分データを第二記憶手段に記憶するステップと、
前記差分データ作成手段から出力された差分データと前記第二記憶手段に記憶されている、前記差分データ作成手段から出力された前記差分データよりも前の時点の差分データとをマッチングするステップと、
前記マッチングした結果に基づいて車両検知を行うステップと、
を備える。
【００１４】
この構成により、高精度かつ高速に車両を検知することが可能な車両検知装置を提供することができる。
【００１５】
前記差分データを作成するステップは、前記減算処理を行ったデータを水平方向に投影して、前記投影されたデータを前記差分データとして出力するステップを含む。
【００１６】
この構成により、投影処理を行って１次元データに変換するので、データ量が圧縮され、マッチング処理を高速に行うことが可能となる。
【００１７】
前記ピークデータは、前記ピーク点の有無を示す２値のデータである。
【００１８】
この構成により、入力された画像データをピークデータに変換するので、データ量を圧縮することが可能となり、その後の処理を高速に行うことができる。
【００１９】
前記画像データの車両が撮像されている領域の前記ピーク点の数および路面が撮像されている領域の前記ピーク点の数のうちのいずれか少なくとも一方に基づいて、前記ピークデータ作成手段のピークデータ判定をするための前記しきい値を制御するステップをさらに備える。
【００２０】
この構成により、ピーク判定しきい値を制御するので、天候や照度の変化による影響にも追従して、高精度な車両検知を行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、高精度かつ高速に車両を検知することが可能な車両検知装置および車両検知方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、本発明の実施形態を説明するための車両検知装置を示す概略構成図である。図１に示すように、本発明の実施形態の車両検知装置１は、ピーク検出部１０と、ピークデータ記憶部２０と、フレーム差分処理部３０と、投影処理部４０と、投影データ記憶部５０と、車両判定部６０と、出力部７０と、ピーク判定しきい値制御部８０とを備える。
【００２３】
ピーク検出部１０は、撮像装置２から入力される１フレーム分の映像信号の画像データについて水平方向に走査する。そして、走査した水平方向の輝度値の増減変化がピーク判定しきい値以上である部分をピーク点として検出し、そのピーク点の位置含むデータ（以下、ピークデータ）を出力する。ピーク検出部１０で出力されたピークデータはフレーム差分部３０へ出力されると共にピークデータ記憶部２０へも出力される。
【００２４】
ピークデータ記憶部２０は、ピーク検出部１０から出力されたピークデータを記憶する。このピークデータ記憶部２０は、少なくとも１フレーム分のピークデータが記憶可能であればよい。
【００２５】
フレーム差分部３０は、ピークデータ記憶部２０から、ピーク検出部１０から出力されたピークデータより１フレーム前のピークデータを読み出して、ピーク検出部１０から出力されたピークデータと、その１フレーム前のピークデータとの減算処理を行い、その差分データを出力する。
【００２６】
投影処理部４０は、フレーム差分部３０から出力された差分データを水平方向に投影した投影データを生成して出力する。この投影データは、例えば、その水平方向１ラインにおけるピークの数を投影したものである。この投影処理部４０で出力された投影データは車両判定部６０へ出力されると共に投影データ記憶部５０へも出力される。
【００２７】
投影データ記憶部５０は、投影処理部４０から出力された投影データを記憶する。この投影データ記憶部５０は、少なくとも投影処理部４０から出力される１回分（１時点分）の投影データが記憶可能であればよい。
【００２８】
車両判定部６０は、マッチング部６１とマッチング結果判定部６２とを有する。マッチング部６１は、投影データ記憶部５０から投影処理部４０から出力された投影データより１回前に出力された（一時点前の）投影データを読み出し、投影処理部４０から出力された投影データと、読み出した前回の投影データとのマッチング処理を行う。このマッチング方法の一例としては、例えばＤＰ（Dynamic Programming）マッチングが挙げられる。マッチング結果判定部６２は、マッチング部６１によってマッチングされた結果と、所定のマッチングしきい値とを比較して車両が撮像エリアに進入したか否かを判定する。
【００２９】
出力部７０は、車両判定部６０によって判定された判定結果を出力する。ピーク判定しきい値制御部８０は、ピーク検出部１０のピーク検出のためのしきい値を制御する。
【００３０】
図２は、本発明の実施形態を説明するための車両検知方法を示すフローチャートである。まず、図２に示すように、撮像装置２から、画像データが入力される（ステップＳ２０１）と、ピーク検出部１０によって、入力された画像データを水平方向に走査してピーク点の検出を行い、ピークデータを生成する（ステップＳ２０２）。生成されたピークデータは、ピークデータ記憶部２０に記憶される（ステップＳ２０３）。
【００３１】
ここで、図３（ａ）および図３（ｂ）は車両が撮像された撮像画像と、その撮像画像の水平ラインＩＩＩにおける輝度値を示す概念図である。図３（ａ）に示すように、画像３００には、車両３１０が撮像されている。そして、図３（ｂ）に示すように、水平ラインＩＩＩにおける輝度値を左側から探索し、まず、輝度が所定のピーク判定しきい値ＴＨ以上変化したか否かを判定する。そして、ピーク判定しきい値ＴＨ以上変化した場合、さらに輝度値を右側へ探索し、その輝度変化が最大となる点を仮のピーク点とする。図３（ｂ）の例では、左側から探索して、しきい値ＴＨ以上増加しており、かつその輝度値が最大となる地点Ａを仮のピーク点とする。
【００３２】
そして、さらに輝度値を右側へ探索し、輝度値が仮のピーク点からピーク判定しきい値ＴＨ以上変化している場合に、その仮のピーク点を正式なピーク点として確定する。図３（ｂ）の例では、点Ａから輝度ＴＨ以上減少しているので、点Ａを正式なピーク点として確定する。
【００３３】
次に、確定したピーク点からの輝度変化が最大となる点を次の仮のピーク点とする。図３（ｂ）の例では、点Ａから輝度ＴＨ以上減少したところから、その輝度が最小となる地点Ｂを仮のピーク点とする。
【００３４】
そして、さらに輝度値を右側へ検索し、輝度値が仮のピーク点からピーク判定しきい値ＴＨ以上変化している場合に、その仮のピーク点を正式なピーク点として確定する。図３（ｂ）の例では、点Ｂから右側へ向って輝度値がピーク判定しきい値ＴＨ以上増加しているので、点Ｂを正式なピーク点として確定する。このようなピーク検出を、順次右側へ向かって行い、水平ラインＩＩＩが終了すると、他の水平ラインについてピーク検出を実行する。
【００３５】
次に、隣車線を走行する車両の影が撮像された場合について説明する。図４（ａ）および図４（ｂ）は車両の影が撮像された撮像画像と、その撮像画像の水平ラインＩＶにおける輝度値を示す概念図である。図４（ａ）に示すように、画像４００には、車両の影４１０が撮像されている。図４（ｂ）に示すように、水平ラインＩＶにおける輝度値を左側から探索し、まず、輝度がピーク判定しきい値ＴＨ以上変化した点Ｄを仮のピーク点とする。しかし、点Ｄから、ピーク判定しきい値ＴＨ以上変化しないまま水平ラインＩＶにおけるピーク検出が終了するため、点Ｄはピーク点として検出されない。
【００３６】
このように、車両の影に起因する輝度値変化がピーク検出しきい値ＴＨ以上であったとしても、その画像データの水平ラインＩＶにはピーク点が存在しないと判定されることになる。したがって、ピークデータで処理する場合には、車両判定の元となる画像データからピークデータに変換することにより、車両の影による誤検知を防ぐことができる。
【００３７】
また、入力された画像データは、例えば多値の画像データであり、生成されたピークデータは、例えば位置とその位置におけるピークの有無を表す２値のデータである。このように、入力された多値の画像データを２値のピークデータに変換することにより、高速にその後の処理を行うことができる。なお、ピークデータに含まれる位置情報としては、水平方向の画素毎に示してもよいし、水平方向を所定数のブロックに分割し、そのブロックにおけるピークの有無を判定してもよい。
【００３８】
図２に戻り、本実施形態の車両検知方法の説明を続ける。ピーク検出部１０によりピーク検出がなされると、フレーム差分部３０により、ピーク検出部１０により出力されたピークデータと、ピークデータ記憶部２０に記憶されている１フレーム前のピークデータとの減算処理を行い、差分データを生成する（ステップＳ２０４）。
【００３９】
そして、投影処理部４０により、差分データを水平方向に投影する投影処理を行い、投影データを生成する（ステップＳ２０５）。生成された投影データは、投影データ記憶部５０に記憶される（ステップＳ２０６）。
【００４０】
図５および図６は、画像入力、フレーム差分、および投影処理を示す概念図であり、図５は車両が撮像された場合、図６は街路樹等の影が撮像された場合をそれぞれ示している。
【００４１】
図５において、画像５０１、５０２、５０３は１フレームごとの画像であり、画像５０２は画像５０１の１フレーム後の画像、画像５０３は画像５０２の１フレーム後の画像とする。画像５０１ないし画像５０３はピーク検出され、ピークデータに変換される。
【００４２】
そして、ピークデータに変換された画像５０１および画像５０２、画像５０２および画像５０３がそれぞれ減算処理され、差分データ５１０、５１１となる。そして、差分データ５１０、５１１における水平ライン毎に投影処理し、投影データ５２０、５２１が求められる。ここで、この投影処理は、例えば水平ライン毎のピーク点の数を積算する処理である。
【００４３】
図６においても同様に、画像６０１、６０２、６０３は１フレームごとの画像であり、画像６０２は画像６０１の１フレーム後の画像、画像６０３は画像６０２の１フレーム後の画像とする。画像６０１ないし画像６０３はピーク検出され、ピークデータに変換される。そして、ピークデータに変換された画像６０１および画像６０２、画像６０２および画像６０３がそれぞれ減算処理され、差分データ６１０、６１１となる。そして、差分データ６１０、６１１における水平ライン毎に投影処理し、投影データ６２０、６２１が求められる。
【００４４】
このように、差分データを一次元の投影データに変換することによりデータ量が減少するので、その後の処理を高速にすることができる。
【００４５】
再び図２に戻り、本実施形態の車両検知方法の説明を続行する。投影処理部４０により投影データが出力されると、車両判定部６０のマッチング部６１は、投影処理部４０から入力された投影データと、投影データ記憶部５０に記憶されている前回投影データとのマッチングを行い、これらの一致度を求める（ステップＳ２０７）。
【００４６】
そして、マッチング結果判定部６２は、マッチング部６１により求められた一致度とマッチングしきい値（ＭＴＧ）とを比較する（ステップＳ２０８）。そして一致度が所定のしきい値より大きければ車両ありと判定し（ステップＳ２０９）、所定のしきい値以下であれば車両なしと判定する（ステップＳ２１０）。
【００４７】
すなわち、図５において、車両が撮像された場合、フレーム差分を取ったデータである投影データ５２０、５２１は、車両速度は１フレームごとにおいて著しく変化することはないので、これらの投影データ５２０、５２１の形状はほぼ一致することになる。
【００４８】
一方、街路樹の影はランダムな動きをするため、フレーム差分を取ったデータである投影データ６２０、６２１もランダムに変化することになり、その投影データ６２０および６２１の形状の一致度は低くなる。
【００４９】
このように、投影データ間でマッチングを行い、その一致度に基づいて、車両の検知を行うので、街路樹の影等を誤検知することなく、高精度に車両検知を行うことができる。
【００５０】
なお、この投影データに基づいて、撮像された車両の車頭位置を判定し、その車両の走行する向き、走行速度等を求めることも可能である。
【００５１】
次に、ピーク検出用のピーク判定しきい値ＴＨの制御について説明する。撮像された画像データにおいて、本実施形態の車両検知装置ではそのピーク点を検出してピークデータに変換し、そのピークデータのフレーム毎の差分を取って車両検知を行うので、画像データにおける路面が撮像されている部分におけるピークは極力検出されないことが好ましい。
【００５２】
しかしながら、その撮像対象となった場所の環境や、天候の変化、街灯等の照度変化等により、同一の路面に対してもピーク検出に影響が出る。そこで、本実施形態の車両検知装置はピーク判定しきい値制御部８０を用いて、ピーク判定しきい値ＴＨ（図３）を制御することにより、ピーク検出の影響を抑制する。
【００５３】
ここで、ピーク判定しきい値ＴＨが小さいと、路面等の、車両以外が撮像されている部分の細かい輝度値変化もピークとして検出されてしまう。したがって、ピーク判定しきい値はある程度大きくする必要がある。
【００５４】
一方、ピーク判定しきい値ＴＨが大きい場合には、車両以外が撮像されている部分の輝度値変化をピークとして検出しないかわりに、車両が撮像されている部分の輝度値変化もピークとして検出しなくなってしまう。
【００５５】
そこで、車両が撮像されている部分の輝度値変化は、路面等の車両以外が撮像されている部分の輝度値変化よりも大きいことから、ピーク判定しきい値制御部８０は、車両が撮像された部分についてはピークが存在せず、車両が撮像された部分についてはピークが存在するようにピーク判定しきい値を制御する。
【００５６】
具体的には、ピーク判定しきい値制御部８０は、ピークデータ記憶部２０からピークデータを読み出し、車両が撮像された部分（以下、車両エリア）と路面等の車両以外が撮像された部分（以下、路面エリア）を検出する。この車両エリアと路面エリアの検出は、例えば、ピークデータを水平方向に投影し、垂直方向に連続してピークが検出されている部分の先頭位置を車頭として検出し、車頭位置を基準に車両エリアおよび路面エリアを検出する。
【００５７】
そして、ピーク判定しきい値制御部８０は、路面エリアにおけるピーク点の数および車両エリアにおけるピーク点の数を測定する。そして、路面エリアにおけるピーク点の数が所定値より多い場合にはピーク判定しきい値を上げて、路面エリアにおけるピーク検出の感度を下げるようにする。一方、車両エリアにおけるピーク点の数が所定値より少ない場合には、ピーク判定しきい値を下げることにより、車両エリアにおけるピーク検出の感度を上げるようにする。
【００５８】
なお、ピーク判定しきい値制御部８０は、ピーク判定しきい値を、計測されたピーク点の数から所定の関数に基づいて算出してもよいし、ピーク判定しきい値制御用のテーブルを記憶し、計測されたピーク点の数からそのテーブルを参照して求めてもよい。
【００５９】
また、ピーク判定しきい値制御部８０は、マッチング結果判定部６２からの車両判定結果に基づいて、車両１台ごとにピーク判定しきい値ＴＨを制御してもよい。その場合、車両１台ごとに制御し、車両の通過後、車両が撮像されていない時点にピーク判定しきい値を変更すればよい。
【００６０】
このように、ピーク判定しきい値ＴＨを制御することにより、天候や照度の変化による影響にも追従して、高精度な車両検知を行うことができる。
【００６１】
以上のような本発明の実施形態の車両検知装置および車両検知方法によれば、入力された映像データのピーク検出を行ってフレーム差分を行っているので、隣車線を走行する車両の影等による誤検知を回避することができる。また、入力された映像データをピークデータに変換することにより、データ量を圧縮することができるので、高速な処理が可能となる。
【００６２】
また、フレーム差分を行ったデータをマッチングしているので、検出されたものの動きが車両であるか否かを判定することができ、街路樹の影等による誤検知を回避することができる。さらに、フレーム差分を行ったデータを、投影処理を行って１次元データに変換するので、マッチング処理を高速に行うことが可能となる。
【００６３】
なお、本実施形態では、撮像装置と車両検出装置が別々に設けられている場合の例を示したが、これらは一体的に構成されていてもよい。
【００６４】
また、車両検知処理を１フレーム毎に行った場合を例にとって説明したが、必ずしもフレーム毎に行う必要はなく、車両検知を行う道路の制限速度等に応じて、例えば所定時間毎や所定フレーム毎のように、処理の頻度を減少させてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、高精度かつ高速に車両を検知することが可能な効果を有し、車両検知装置および車両検知方法等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施形態を説明するための車両検知装置を示す概略構成図
【図２】本発明の実施形態を説明するための車両検知方法を示すフローチャート
【図３】車両が撮像された撮像画像と、その撮像画像の水平ラインＩＩＩにおける輝度値を示す概念図
【図４】車両の影が撮像された撮像画像と、その撮像画像の水平ラインＩＶにおける輝度値を示す概念図
【図５】画像入力、フレーム差分、および投影処理を示す概念図
【図６】画像入力、フレーム差分、および投影処理を示す概念図
【符号の説明】
【００６７】
１  車両検知装置
２  撮像装置
１０  ピーク検出部
２０  ピークデータ記憶部
３０  フレーム差分部
４０  投影処理部
５０  投影データ記憶部
６０  車両判定部
６１  マッチング部
６２  マッチング結果判定部
７０  出力部
【図１】
2005228041.tif 000003
【図２】
2005228041.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005228041.tif 000007
【図６】
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