(57)【要約】【課題】道路上における走行車両の検出精度の向上を図ることにより、一定時間内に走行した車両から排出された大気汚染物質の総和を精度よく推定することができる大気汚染物質の排出量推定装置を提供する。【解決手段】交通公害低減装置１は、道路の上方に並べた２つのＣＣＤカメラ２ａ、２ｂで撮像された撮像画像を処理し、道路面を基準とした立体画像を生成する。そして、この立体画像から道路を走行している車両を検出する。したがって、路面上における街路樹や車両の影を車両であると誤検出するのを抑えることができ、車両の検出精度の向上が図れる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路の上方に並べて配置した２つのカメラで道路上を走行している車両を撮像する撮像手段と、
上記撮像手段の２つのカメラで撮像した２つの撮像画像を用いて立体画像を生成する立体画像生成手段と、
上記立体画像生成手段が生成した立体画像から、道路を走行している車両の立体形状を検出し、この車両の車種を判別する車種判別手段と、
上記立体画像生成手段が生成した立体画像、または上記撮像手段が撮像した一方の撮像画像から、上記車種判別手段が車種を判別した車両の走行速度を検出する走行速度検出手段と、
上記車種判別手段により車種が判別され、且つ上記走行速度検出手段により走行速度が検出された車両について、大気汚染物質の排出量を推定する排出量推定手段と、を備えた大気汚染物質の排出量推定装置。
【請求項２】
上記撮像手段の２つのカメラは、上下に並べられている請求項１に記載の大気汚染物質の排出量推定装置。
【請求項３】
車種毎に、且つ走行速度別に、所定距離走行したときに排出される大気汚染物質の排出量の基準値を記憶する排出原単位記憶手段を備え、
上記排出量推定手段は、上記排出原単位記憶手段に記憶している該当する車種、および走行速度の基準値を用いて大気汚染物質の排出量を推定する請求項１または２に記載の大気汚染物質の排出量推定装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の大気汚染物質の排出量推定装置と、
上記撮像手段が撮像している道路における車両の走行方向の上流側交差点に設置されている信号機を制御する信号制御装置に対して、上記排出量推定手段により推定された車両毎の大気汚染物質の推定排出量の総和に応じた信号機の制御を指示する信号制御指示手段と、を備えた交通公害低減装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の大気汚染物質の排出量推定装置と、
上記撮像手段が撮像している道路における車両の走行方向の上流側に設置されている案内表示器に対して、上記排出量推定手段により推定された車両毎の大気汚染物質の推定排出量の総和に応じたメッセージの表示を指示する表示指示手段と、を備えた交通公害低減装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、道路を走行している車両から排出される大気汚染物質の排出量を推定する大気汚染物質の排出量推定装置、およびこの大気汚染物質の排出量推定装置を適用し、この道路の周辺における交通公害を抑える交通公害低減装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、道路を走行する車両から排出される、窒素酸化物（ＮＯｘ）、炭化水素（ＨＣ）、粒子状物質（ＰＭ）等の大気汚染物質による交通公害を抑える交通公害低減システム（ＥＰＭＳ：Ｅｎｖｉｒｏｍｅｎｔ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）の開発が進められている。
【０００３】
この交通公害低減システムは、道路に設置した排ガス計測装置により大気汚染物質量を収集し、収集した汚染物質量を基に対象地域において、最適な信号制御や光ビーコン・交通情報板等による迂回誘導・流入抑制を行うことで、交通流を分散させ、円滑化させ、大気汚染の低減による地域住民の健康への寄与、周辺住民への騒音問題の解消を行うシステムである。本システムを実現するためには、車両が排出する排ガス量を正確に計測することが重要であり、従来、排ガス量の計測のために、化学式計測装置が利用されていた。
【０００４】
しかし、化学式計測装置は、設置する場所、地形、風（風向、風速）等の影響を受けやすい上、タイムラグがあり、また高価であるため、設置台数が抑えられており、実際に自動車が排出する排ガスの総排出量を正確に計測することができなかった。
【０００５】
一方、平成１０年６月５日に環境庁大気保全局の「自動車排ガス原単位及び総量に関する調査」報告書において、車種（軽乗用車、乗用車、小型貨物車、普通貨物車、バス、特殊車の７車種分類）毎に、１ｋｍ走行したときの大気汚染物質の排出量（排出原単位）が走行速度別に明らかにされた。また、ＣＣＤカメラで撮像した画像を処理して、道路を走行している車両の台数、車種、および走行速度を検出する画像型の交通流計測装置がすでに提案されている。このことから、道路を走行している車両毎に、この画像型の交通流計測装置で車種および走行速度を検出し、上記報告書で明らかにされた排出原単位を用いて、この車両が排出する排ガスの排出量を推定し、さらに車両毎に推定した排ガスの排出量の総和を算出することにより、排ガスの総排出量を推定することが考えられる。
【０００６】
また、特許文献１では、光スリット光を道路上に照射し、スリット光の変化映像をカメラで撮像することにより、車種と加速度を求め、大気汚染物質を推定することが提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−１４３８８７号公報
【０００８】
【発明解決しようとする課題】
しかしながら、従来の画像型の交通流計測装置は、１つのＣＣＤカメラで撮像した撮像画像（２次元画像）を処理して、道路を走行している車両を検出する構成であるため、道路を走行している車両の立体形状を検出することができず、路面上における街路樹や車両の影を、走行している車両として検出する誤検出の発生頻度が高い。このため、一定時間内に道路を走行した車両から排出された大気汚染物質の総和を精度よく検出することができず、その結果、交通公害を低減するための周辺道路における信号機の制御や、ドライバに対する迂回ルートの案内表示が適正に行えず、交通公害の発生を十分に抑えることができない。
【０００９】
また、上記特許文献１で提案されている技術は、昼間の強い太陽光がある状態で、道路上のスリット光をカメラで撮像するには、非常に強力なスリット光の照射装置が必要になり現実的ではなかった。
【００１０】
この発明の目的は、道路上における走行車両の検出精度の向上を図ることにより、一定時間内に道路を走行した車両から排出された大気汚染物質の総和を精度よく推定することができる大気汚染物質の排出量推定装置を提供することにある。
【００１１】
また、この発明は、交通公害を低減するための周辺道路における信号機の制御や、ドライバに対する迂回ルートの案内表示が適正に行え、交通公害の発生を十分に抑えることができる交通公害低減装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（１）この発明の大気汚染物質の排出量推定装置は、上記課題を解決するために以下の構成を備えている。
【００１３】
道路上を走行している車両を、該道路の上方に並べて配置した２つのカメラで撮像する撮像手段と、
上記撮像手段の２つのカメラで撮像した２つの撮像画像を用いて、道路上を走行している車両の立体形状を検出する立体形状検出手段と、
上記立体形状検出手段が検出した車両の立体形状に基づいて、この車両の車種を判別する車種判別手段と、
上記撮像手段が撮像した撮像画像から、道路上を走行している車両の走行速度を検出する走行速度検出手段と、
上記立体形状検出手段によりその立体形状が検出された車両毎に、上記車種判別手段により判別された車種、および走行速度検出手段により検出された走行速度に基づいて、大気汚染物質の排出量を推定する排出量推定手段と、を備えている。
【００１４】
この構成では、撮像手段の２つのカメラを道路の上方に並べて配置している。立体形状検出手段が、この２つのカメラで撮像した２つの撮像画像の視差を求め、ここで求めた視差に基づいて道路上を走行している車両の立体形状（車幅、車長、車高）を検出する。車種判別手段が、ここで検出された車両の立体形状から、車種を判別する。
【００１５】
また、走行速度検出手段が、車両の走行速度を検出する。車両の走行速度は、一方のカメラで撮像された撮像画像から検出することもできるし、立体形状検出手段が検出した車両の立体形状を基に検出することもできる。排出量推定手段が、検出された車両の車種、および走行速度に基づいて、この車両から排出された大気汚染物質の排出量を推定する。
【００１６】
このように、２つのＣＣＤカメラで撮像した２つの撮像画像から、道路を走行している車両の立体形状を検出するので、路面上における街路樹や車両の影を、走行している車両として誤検出するのを防止できる。また、車両の立体形状に基づいて車種を判別する構成としたので、車種の判別精度も向上できる。したがって、道路を走行した車両から排出された大気汚染物質の総和を精度よく推定することができる。
【００１７】
また、上記撮像手段の２つのカメラを上下に並べることで、２つの撮像画像に  おいて左右方向の視差がなく、左右に並べた場合よりも撮像した車両の車幅の検出にかかる処理が簡単に行え、処理時間の短縮が図れる。
【００１８】
さらに、車種毎に、且つこの車両の走行速度別に、所定距離走行したときに排出する大気汚染物質の排出量の基準値である排出原単位を記憶する排出原単位記憶手段を備え、
上記排出量推定手段は、車両毎に、上記排出原単位記憶手段が記憶している該当する車種、および走行速度の排出原単位を用いて大気汚染物質の排出量を推定する構成とすることで、検出した車両から排出される大気汚染物質の排出量を簡単に推定でき、処理時間の短縮が図れる。
【００１９】
（２）また、この発明の交通公害低減装置は、上記（１）の大気汚染物質の排出量推定装置と、
上記撮像手段が撮像している道路における車両の走行方向の上流側交差点に設置されている信号機を制御する信号制御装置に対して、一定時間内において上記排出量推定手段により推定された車両毎の大気汚染物質の推定排出量の総和に応じた信号機の制御を指示する信号制御指示手段と、を備えている。
【００２０】
この構成では、上述したように一定時間内に道路を走行した車両から排出された大気汚染物質の総和を精度よく推定することができるので、周辺道路における信号機の制御が適正に行え、交通公害を十分に抑えることができる。
【００２１】
また、上記（１）の大気汚染物質の排出量推定装置と、
一定時間内において上記排出量推定手段により推定された車両毎の大気汚染物質の推定排出量の総和が予め定められた量を超えたときに、上記撮像手段が撮像している道路における車両の走行方向の上流側に設置されている案内表示器に対して、この道路を迂回することを促すメッセージの表示を指示する誘導指示手段と、を備えることで、ドライバに対する迂回ルートの案内表示が適正に行え、交通公害を十分に抑えることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態である交通公害低減装置を適用した交通公害低減システムについて説明する。また、この実施形態の交通公害低減装置には、この発明にかかる大気汚染物質の排出量推定装置（以下、単に排出量推定装置と言う。）が適用されている。
【００２３】
図１は、この発明の実施形態である交通公害低減システムを示す図である。図１において、１が交通公害低減装置である。この交通公害低減装置１は、交差点  Ａ−交差点Ｂ間の道路を走行した車両毎に、この車両から排出された大気汚染物質の排出量を推定し、その総和を算出する。２ａ〜２ｄは、それぞれ交差点Ａ〜Ｄに設置された信号機を制御する信号制御装置である。３は、交差点Ａの上流に設置された案内表示器である。この案内表示器３は、ドライバに対する渋滞情報の表示や、迂回経路の案内表示を行う。
【００２４】
交通公害低減装置１は、一定時間（例えば、５分）毎に、交差点Ａ−交差点Ｂ間の道路を走行した車両毎に、この車両から排出された大気汚染物質の排出量を推定し、その総和に基づいて交差点Ａ〜Ｄの信号制御装置２（２ａ〜２ｄ）に信号機の制御を指示する。交通公害低減装置１は、例えば青、黄、赤が一巡する時間であるサイクルや、信号機が一巡する間に通行権が与えられる時間（青、黄の合計時間）であるスプリットを信号制御装置２に指示する。
【００２５】
また、交通公害低減装置１は、上記一定時間内において交差点Ａ−交差点Ｂ間の道路を走行した車両から排出された大気汚染物質の排出量の総和が予め定められた量を超えたとき、交差点Ａの上流に設置されている案内表示器３に、ドライバに対して交差点Ａ−交差点Ｂ間の道路を迂回することを促すメッセージや、迂回経路の表示を指示する。
【００２６】
なお、この実施形態では、交通公害低減装置１が信号制御装置２や案内表示器３に対して直接指示する構成としているが、図示していない管制センタを介して、信号制御装置２に対する信号機の制御や、案内表示器３に対する表示の指示を行う構成としてもよい。具体的には、交通公害低減装置１が信号制御装置２や案内表示器３に対する指示を管制センタに通知し、管制センタが信号制御装置２や案内表示器３に対して指示する構成としてもよい。
【００２７】
図２は、この発明の実施形態である交通公害低減装置の構成を示すブロック図である。この実施形態の交通公害低減装置１は、本体の動作を制御する制御部１１と、車種毎に１ｋｍ走行したときの大気汚染物質の排出量（排出原単位）を記憶する排出原単位記憶部１２と、道路を走行する車両を撮像する撮像部１３と、撮像部１３で撮像された画像を処理して車両の立体形状を検出する車両形状検出部１４と、車両形状検出部１４で検出された車両の立体形状から車種を判別する車種判別部１５と、撮像部１３で撮像された車両の走行速度を検出する走行速度検出部１６と、信号制御装置２や案内表示器３に対する指示を出力する通信部１７と、を備えている。
【００２８】
排出原単位記憶部１２には、車種毎に、且つ車両の走行速度別に１ｋｍ走行したときに排出される、ＮＯｘ、ＨＣ、ＰＭの排出原単位がそれぞれ記憶されている（図３参照）。図３（Ａ）はＮＯｘの排出原単位であり、図３（Ｂ）はＨＣの排出原単位であり、図３（Ｃ）はＰＭの排出原単位である。
【００２９】
撮像部１３には、２つのＣＣＤカメラ１３ａ、１３ｂが設けられている。この２つのＣＣＤカメラ１３ａ、１３ｂは、路面から約８ｍの高さに取り付けられている。また、ＣＣＤカメラ１３ａ、１３ｂは、上下に並べられており、その間隔が数十ｃｍである。また、撮像部１３にはＣＣＤカメラ１３ａ、１３ｂ毎に、撮像された画像を一時的に記憶する画像メモリ（不図示）が設けられている。
【００３０】
車両形状検出部１４は、２つのＣＣＤカメラ１３ａ、１３ｂで撮像された２つの撮像画像を処理し、車両の立体形状を検出する。具体的には、２つの撮像画像に対して、それぞれ水平方向の特徴点の抽出を行い、２つの撮像画像における特徴点のずれから視差を算出する。そして、ここで算出した視差に基づいて道路面を基準とした３次元座標に変換することにより、撮像された車両の立体形状を検出する。
【００３１】
車種判別部１５は、車両形状検出部１４で検出された車両の立体形状から、車種（バス、普通貨物車、特殊車、小型貨物車、軽貨物車、乗用車、軽乗用車）を判別する。具体的には、車種毎に車両サイズ（車幅、車長、車高の大きさの範囲）を記憶しており、車両サイズが車両形状検出部１４で検出された車両の立体形状から得られる車幅、車長、車高を全て満足する車種であると判別する。
【００３２】
走行速度検出部１６は、車両形状検出部１４で３次元座標に変換された車両の立体形状のフレーム間における移動量を検出することもできるし、走行速度を検出してもよいし、一方のＣＣＤカメラ１２ａ（または１２ｂ）で撮像された撮像画像のフレーム間における移動量を検出して走行速度を検出することもできる。
【００３３】
次に、この発明の実施形態である交通公害低減装置１の動作について説明する。この実施形態の交通公害低減装置１は、図４に示す立体画像生成処理を繰り返している。まず、この立体画像生成処理について説明する。交通公害低減装置１は、撮像部１３において２つのＣＣＤカメラ１２ａ、１２ｂで撮像された撮像画像を所定の時間間隔、例えば５００ｍｓ間隔、で画像メモリに記憶している。車両形状検出部１４が、この所定時間間隔で画像メモリに撮像画像が記憶される毎に、この２つの画像における水平方向の特徴点を抽出し、２つの撮像画像における特徴点のずれから視差を算出する（ｓ１）。ＣＣＤカメラ１２ａ、１２ｂは上下に並べているので、これら２つのＣＣＤカメラ１２ａ、１２ｂで撮像された撮像画像において、左右方向における視差のずれがなく、ｓ１にかかる処理が簡単に行える。そして、ここで算出した視差に基づいて道路面を基準とした３次元座標に変換した立体画像を生成する（ｓ２）。
【００３４】
この実施形態の交通公害低減装置１は、この立体画像生成処理を繰り返し、時間的に連続する立体画像を生成する。
【００３５】
また、交通公害低減装置１は、上記立体画像生成処理で生成された時間的に連続する立体画像において、撮像されている車両を追跡しながら、図５に示す車種判別および走行速度検出の処理を実行する。道路上に予め定めた車両検知位置に位置する車両について車幅、車長、車高を検出する（ｓ１１）。そして、車種毎に記憶している車両サイズを基に、車両形状検出部１４で検出された車両の車種を判別する（ｓ１２）。また、ｓ１２で車種を判別した車両について、時間的に連続する立体画像における道路上の位置の変化を検出し、この車両の走行速度を検出する（ｓ１３）。
【００３６】
なお、ｓ１２、ｓ１３では、すでに車種、および走行速度を検出した車両については、再度車種、および走行速度を検出する必要はない。
【００３７】
また、交通公害低減装置１は、上記車種判別、および走行速度検出処理により、車種が判別された車両について、図６に示す大気汚染物質の排出量推定処理を実行する。交通公害低減装置１は、車種が判別された車両について、ＮＯｘの排出量を算出する（ｓ２１）。具体的には、ｓ１２で判別された車種、およびｓ１３で検出された走行速度に該当するＮＯｘの排出量原単位を排出原単位記憶部１２から読み出し、これに交差点Ａ−Ｂ間の距離を掛けた値を、この車両から排出されるＮＯｘの排出量として算出する。言い換えれば、この車両が交差点Ａ−Ｂ間を走行したときに、排出したＮＯｘの排出量を算出する。
【００３８】
同様に、交通公害低減装置１は、車種が判別された車両について、ＨＣ、およびＰＭの排出量を算出する（ｓ２２、ｓ２３）。ＨＣ、およびＰＭの排出量の算出も、ｓ１２で判別された車種、およびｓ１３で検出された走行速度に該当するＨＣ、およびＰＭの排出量原単位を排出原単位記憶部１２から読み出し、これに交差点Ａ−Ｂ間の距離を掛けた値を、この車両から排出されるＨＣ、およびＰＭの排出量として算出する。
【００３９】
交通公害低減装置１は、制御部１１のメモリに交差点Ａ−Ｂ間におけるＮＯｘ、ＨＣ、Ｐｍの排出量の総和を記憶する領域、および車種毎に車両台数を記憶する領域が設けられている。交通公害低減装置１は、制御部１１のメモリに記憶しているＮＯｘ、ＨＣ、Ｐｍの排出量の総和に、ｓ２１〜ｓ２３で算出した、ＮＯｘ、ＨＣ、Ｐｍの排出量を加算する（ｓ２４）。このメモリに記憶されているＮＯｘ、ＨＣ、Ｐｍの排出量の総和、および車種毎に車両台数は、後述するように、一定時間間隔（５分間隔）でリセットされる。また、制御部１１のメモリに記憶している該当する車種の車両台数を１カウントアップする（ｓ２５）。
【００４０】
さらに、交通公害低減装置１は、予め定められた一定時間間隔で（ここでは、５分間隔とする。）、図７に示す車両の流入調整処理を実行する。この車両の流入調整処理は、交差点Ａ−Ｂ間の道路を走行した車両から排出された大気汚染物質の排出量が予め定められた閾値よりも大きくなって、この交差点Ａ−Ｂ間において交通公害が発生すると予測されるときに、交差点Ａ−Ｂ間の道路に流入する車両の台数を抑える処理である。
【００４１】
交通公害低減装置１は、最近５分間において、交差点Ａ−Ｂ間において、ＮＯｘ、ＨＣ、ＰＭのいずれかの排出量の総和が予め定められている閾値を超えているかどうかを判定する（ｓ３１〜ｓ３３）。上記閾値は、大気汚染物質であるＮＯｘ、ＨＣ、Ｐｍ毎に設定されている。交通公害低減装置１は、ＮＯｘ、ＨＣ、  Ｐｍのいずれにおいても排出量の総和が閾値を超えていないと判定すると、信号制御装置２に対して通常の制御で信号を切り換えることを指示する（ｓ３４）。また、案内表示器３に対しては特に表示にかかる指示を行わない。
【００４２】
一方、ＮＯｘ、ＨＣ、Ｐｍのいずれかにおいて、排出量の総和が閾値を超えていると、信号制御装置２に対して、信号制御装置２に対して交差点Ａ−Ｂ間の道路への車両の流入台数を制限する制御（流入制限制御）で信号を切り換えるように指示する（ｓ３５）。この流入制限制御では、信号のサイクルや、スプリットを変換し、ドライバが交差点Ａ−Ｂ間の道路を迂回するように誘導する。また、案内表示器３に対して、交差点Ａ−Ｂ間の道路を迂回することをドライバに促すメッセージの表示を指示する（ｓ３６）。この指示にしたがって、案内表示器３においては、図８に示すメッセージが表示される。
【００４３】
交通公害低減装置１は、ｓ３４、またはｓ３６の処理を完了すると、制御部１１のメモリに記憶しているＮＯｘ、ＨＣ、Ｐｍの排出量の総和および、車種毎の車両台数をリセットし（ｓ３７）。本処理を終了する。
【００４４】
このように、この実施形態の交通公害低減装置１は、２つのＣＣＤカメラ１２ａ、１２ｂで撮像画像を処理し、道路上を走行している車両の立体形状（車幅、車長、車高）を検出する構成としたので、路面上の街路樹や車両の影等を誤って車両であると検出することがなく、道路上を走行している車両を精度よく検出することができるとともに、この車両の車種判別の精度の向上も図れる。
【００４５】
また、交差点Ａ−Ｂ間の道路において、交通公害が発生すると予測されるときに、上流側の信号制御装置２に対して信号機の制御を、車両の流入を制限する流入制限制御に切り換えるように指示するので、交差点Ａ−Ｂ間の道路において交通公害が発生するのを十分に防止できる。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、道路を走行する車両を２つのＣＣＤカメラで撮像した撮像画像から生成した立体画像を用いて検出するので、車両の検出精度の向上が図れるとともに、この車両の車種判別の精度の向上も図れる。
【００４７】
また、大気汚染物質の排出量を精度よく推定することができるので、交通公害の発生を十分に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】交通公害低減システムを示す図である。
【図２】この発明の実施形態である交通公害低減装置１の構成を示すブロック図である。
【図３】排出原単位記憶部に記憶されている、ＮＯｘ、ＨＣ、ＰＭの排出原単位を説明する図である。
【図４】この発明の実施形態である交通公害低減装置における立体画像生成処理を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施形態である交通公害低減装置における車種判別、走行速度検出にかかる処理を示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施形態である交通公害低減装置における排出量推定処理を示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施形態である交通公害低減装置における流入量調整処理を示すフローチャートである。
【図８】表示器におけるメッセージの表示例を示す図である。
【符号の説明】
１−交通公害低減装置
２−信号制御装置
３−案内表示器
１１−制御部
１２−排出原単位記憶部
１３−撮像部
１３ａ、ｂ−ＣＣＤカメラ
１４−車両形状検出部
１５−車種判別部
１６−走行速度検出部
１７−通信部
【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】
2005004425.tif 000007
【図６】
2005004425.tif 000008
【図７】
2005004425.tif 000009
【図８】
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