(57)【要約】【課題】小型でありつつも、車軸の検出距離範囲が広範囲である非接触型の車軸検出装置を提供すること。【解決手段】車両の進行方向と交差する方向から路面（２０）を撮像する第１および第２のステレオ画像取得手段（１１，１２）にて撮像したステレオ画像の視差情報に基づいて前記車両の車軸を検出する車軸検出手段を備えた車軸検出装置（１０）であって、第１のステレオ画像取得手段（１１）は、第１の焦点距離を持つ少なくとも２台以上のカメラから構成され、第２のステレオ画像取得手段（１２）は、第１の焦点距離よりも短い第２の焦点距離を持つ少なくとも２台以上のカメラから構成され、第２のステレオ画像取得手段（１２）を構成するカメラの少なくとも１台が、高さ方向において第１のステレオ画像取得手段（１１）を構成するカメラの間に配置される構成とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の進行方向と交差する方向から路面を撮像する第１および第２のステレオ画像取得手段と、前記第１および第２のステレオ画像取得手段にて撮像したステレオ画像の視差情報に基づいて前記車両の車軸を検出する車軸検出手段と、を備えた車軸検出装置であって、
前記第１のステレオ画像取得手段は、第１の焦点距離を持つ少なくとも２台以上のカメラから構成され、
前記第２のステレオ画像取得手段は、前記第１の焦点距離よりも短い第２の焦点距離を持つ少なくとも２台以上のカメラから構成され、
前記第２のステレオ画像取得手段を構成するカメラの少なくとも１台が、高さ方向において前記第１のステレオ画像取得手段を構成するカメラの間に配置されることを特徴とする車軸検出装置。
【請求項２】
前記第１のステレオ画像取得手段を構成するカメラは、前記路面に対して垂直方向に同一直線上に配置され、かつ、光軸がそれぞれ前記路面に対して平行に設定され、
前記第２のステレオ画像取得手段を構成するカメラは、前記路面に対して垂直方向に同一直線上に配置され、かつ、光軸が互いに平行で所定の俯角を有するように配置されていることを特徴とする請求項１記載の車軸検出装置。
【請求項３】
前記第１および第２のステレオ画像取得手段が撮像したステレオ画像の視差から前記路面上の車両までの距離を検出する距離検出手段と、前記距離検出手段が検出した車両までの距離が所定距離を超えていれば、前記第１のステレオ画像取得手段で撮像されたステレオ画像に基づく前記車軸検出手段の車軸検出結果を選択し、前記距離検出手段が検出した車両までの距離が所定距離を超えていなければ、前記第２のステレオ画像取得手段で撮像されたステレオ画像に基づく前記車軸検出手段の車軸検出結果を選択する選択手段と、を具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車軸検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有料道路の料金所ゲートなどに設置され、当該料金所ゲートを通過する車両の車軸を検出するための車軸検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速道路などの有料道路では、車両の車軸数に応じて通行料金が異なるため、車両の車軸を検出するための車軸検出装置が料金所ゲートに設置される。この車軸検出装置としては、路面に埋め込まれたセンサを車軸の両端に設けられた車輪（タイヤ）が押圧することで車軸を検出する接触式のセンサ（以下、踏板と記す）が主流である。
【０００３】
しかしながら、踏板は、センサを道路に埋設する必要があるため、機器据え付け時には、長時間の車両通行止めを行わなければならない。また、車輪が押圧することによる接触式であるため、動作回数の増加により摩耗し、踏板の交換が必要となる。
【０００４】
そこで、このような踏板に代わる車軸検出装置として、非接触式のセンサが提案されている。非接触式のセンサとしては、走査型のレーザ光源と光位置センサを用いる方法（例えば、特許文献１参照）や、スリット光源とイメージセンサを用いる方法（例えば、特許文献２参照）などが提案されている。
【０００５】
これらの非接触式の車軸検出装置は、走行車両の側面を撮像する必要があるため、料金所ゲートを設置するアイランド上に設置される。また、料金所ゲートを通過する車両の種類は、大型車両から二輪車までさまざまであり、それぞれ路面から車軸までの距離（高さ）が異なる。さらに、車軸検出装置から通過車両までの距離は、車種と走行位置によって変化し、車軸検出装置に求められる車軸の検出距離範囲は、近距離から遠距離まで広範囲となる。これに対して、ＡＳＶ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｓａｆｅｔｙ  Ｖｅｈｉｃｌｅ；先進安全自動車）で利用される車外監視装置であって、広範囲の立体物を検出するために、近距離撮像用のステレオカメラと遠距離撮像用のステレオカメラとを併用する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２３２５８７号公報
【特許文献２】特開平８−２９３０９０号公報
【特許文献３】特開平１１−３９５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ステレオカメラで撮像したステレオ画像の視差に基づいて車両までの距離分布を精度よく測定するには、ステレオカメラを構成する撮像装置の間隔（基線長）を十分長くとる必要がある。しかしながら、検出距離範囲を広げるために近距離撮像用、遠距離撮像用と複数のステレオカメラを併用すると、それぞれの基線長を確保する必要があり、装置が大型化するという課題がある。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、小型でありつつも、車軸の検出距離範囲が広範囲である非接触型の車軸検出装置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】
【０００９】
本発明の車軸検出装置は、車両の進行方向と交差する方向から路面を撮像する第１および第２のステレオ画像取得手段と、前記第１および第２のステレオ画像取得手段にて撮像したステレオ画像の視差情報に基づいて前記車両の車軸を検出する車軸検出手段と、を備えた車軸検出装置であって、前記第１のステレオ画像取得手段は、第１の焦点距離を持つ少なくとも２台以上のカメラから構成され、前記第２のステレオ画像取得手段は、前記第１の焦点距離よりも短い第２の焦点距離を持つ少なくとも２台以上のカメラから構成され、前記第２のステレオ画像取得手段を構成するカメラの少なくとも１台が、高さ方向において前記第１のステレオ画像取得手段を構成するカメラの間に配置されることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、近距離撮像用の第２のステレオ画像取得手段を構成するカメラのうち少なくとも１台を、高さ方向において、遠距離撮像用の第１のステレオ画像取得手段を構成するカメラの間に配置するため、遠距離撮像用、近距離撮像用それぞれのカメラ間の基線長を十分長く確保しつつも、車軸検出装置の高さ方向の小型化を実現できる。したがって、小型でありつつも、車軸の検出距離範囲が広範囲である非接触型の車軸検出装置を提供することが可能となる。
【００１１】
また、上記車軸検出装置において、前記第１のステレオ画像取得手段を構成するカメラは、前記路面に対して垂直方向に同一直線上に配置され、かつ、光軸がそれぞれ前記路面に対して平行に設定され、前記第２のステレオ画像取得手段を構成するカメラは、前記路面に対して垂直方向に同一直線上に配置され、かつ、光軸が互いに平行で所定の俯角を有するように配置されていることが好ましい。この構成により、車軸検出装置の奥行き方向の小型化を実現できる。また、近距離撮像用の第２のステレオ画像取得手段を構成するカメラを路面に対して斜め上方に、路面との一定距離を確保して配置することができるため、雨天時における泥はねの影響を低減することが可能となる。
【００１２】
さらに、上記車軸検出装置において、前記第１および第２のステレオ画像取得手段が撮像したステレオ画像の視差から前記路面上の車両までの距離を検出する距離検出手段と、前記距離検出手段が検出した車両までの距離が所定距離を超えていれば、前記第１のステレオ画像取得手段で撮像されたステレオ画像に基づく前記車軸検出手段の車軸検出結果を選択し、前記距離検出手段が検出した車両までの距離が所定距離を超えていなければ、前記第２のステレオ画像取得手段で撮像されたステレオ画像に基づく前記車軸検出手段の車軸検出結果を選択する選択手段と、を具備することが好ましい。この構成により、車軸検出装置に対して遠距離を車両が通過したか、近距離を車両が通過したか判定し、それぞれの場合に適した車軸検出結果を選択することができるため、車軸の検出範囲として近距離から遠距離までをカバーでき、広範囲での車軸検出が可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、小型でありつつも、車軸の検出距離範囲が広範囲である非接触型の車軸検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態に係る車軸検出装置の設置状態を説明するための図である。
【図２】上記実施の形態に係る車軸検出装置の機能構成図である。
【図３】上記実施の形態に係る車軸検出装置における第１のステレオ画像取得手段および第２のステレオ画像取得手段の配置を説明するための図である。
【図４】複数のステレオ画像取得手段を搭載した車軸検出装置の参照例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係る車軸検出装置の設置状態を説明するための図である。図１に示すように、車軸検出装置１０は、有料道路などの料金所ゲートに設置され、車両進行方向に向かって料金所ゲートを通過する車両の車軸を検出する。具体的には、料金所ゲートでは、路面２０の両側にアイランド２１ａ，２１ｂが配置されている。一方のアイランド２１ａに、収受員の作業スペースであるブース２２が設けられ、他方のアイランド２１ｂの車両進入口近くに、車軸検出装置１０が設けられる。なお、車軸検出装置１０は、ブース２２に対向するアイランド２１ｂではなく、ブース２２と同様のアイランド２１ａに設けられてもよい。
【００１６】
図２は、車軸検出装置１０の機能構成図である。図２に示すように、車軸検出装置１０は、第１のステレオ画像取得手段１１と、第２のステレオ画像取得手段１２と、距離検出手段１３と、車軸検出手段１４と、車軸検出結果選択手段１５と、を含んで構成される。
【００１７】
第１のステレオ画像取得手段１１および第２のステレオ画像取得手段１２は、車両の進行方向と交差する方向から、車両が走行する路面２０および路面２０上に存在する対象物を撮像する。例えば、第１のステレオ画像取得手段１１は、焦点距離ｆ１を持つ２台以上の撮像装置を含んで構成される。また、第２のステレオ画像取得手段１２は、焦点距離ｆ２を持つ２台以上の撮像装置を含んで構成される。以下においては、第１のステレオ画像取得手段１１および第２のステレオ画像取得手段１２を構成する撮像装置がＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）カメラから構成される場合について示すが、これらの撮像装置の構成についてはＣＣＤカメラに限定されるものではない。焦点距離ｆ１とｆ２との間には、ｆ１＞ｆ２という関係が成り立つ。すなわち、第１のステレオ画像取得手段１１は遠距離撮像用に用いられ、第２のステレオ画像取得手段１２は近距離撮像用に用いられる。なお、第１のステレオ画像取得手段１１を構成するＣＣＤカメラ、第２のステレオ画像取得手段１２を構成するＣＣＤカメラの配置については後述する。
【００１８】
距離検出手段１３は、第１の距離検出手段１３ａおよび第２の距離検出手段１３ｂを具備している。第１の距離検出手段１３ａは、第１のステレオ画像取得手段１１にて撮像したステレオ画像の視差から、三角測量の原理に基づいて路面２０に沿った撮像視野内における距離分布を計測する。特に、路面２０上に車両が存在する場合には、当該車両までの距離分布を測定するとともに、車両までの距離Ａを計測する。遠距離撮像用の第１のステレオ画像取得手段１１では、近距離を車両が通過した場合には、ＣＣＤカメラの撮像視野範囲外となるため、路面２０および路面２０に接する通過車両の車輪を撮像することができない。しかしながら、この場合でも、車両本体は撮像可能であるため、第１の距離検出手段１３ａは、車両までの距離Ａを計測できる。
【００１９】
第２の距離検出手段１３ｂは、第２のステレオ画像取得手段１２にて撮像したステレオ画像の視差から、三角測量の原理に基づいて路面２０に沿った撮像視野内における距離分布を計測する。近距離撮像用の第２のステレオ画像取得手段１２では、遠距離を車両が通過した場合には、ＣＣＤカメラの撮像視野範囲外となるため、路面２０および路面２０に接する通過車両の車輪を撮像することができない。
【００２０】
車軸検出手段１４は、距離検出手段１３が計測した距離分布から、路面２０上に車両が存在する場合には、車両の車軸を検出する。例えば、第１の距離検出手段１３ａ（第２の距離検出手段１３ｂ）が計測した路面２０に沿った撮像視野内における距離分布を、横軸に第１のステレオ画像取得手段１１（第２のステレオ画像取得手段１２）からの距離をとり、縦軸に路面２０からの垂直方向の高さをとった２次元平面上にプロットする。撮像視野内に車両が存在しなければ、車両進行方向と直交する方向に直線状に連続して高さ方向（路面２０から垂直方向）は一定の距離分布が得られる。一方、撮像視野内に車両が存在すれば、路面２０部分の距離分布は車両進行方向と直交する方向（横軸）に連続して高さ方向（縦軸）は一定となるが、車両部分では高さ方向に距離測定値が現れる距離分布になる。特に、１つの車軸を有する車輪は路面２０から連続して垂直方向に延在するので、距離分布は車両進行方向と直交方向に連続する一定高さの距離分布と、路面２０に接している車輪の下端から上端までの高さ方向に連続する一定距離の距離分布とが、検出できる。路面２０と路面２０に接している車輪の下端とは連続しているので、路面２０の距離分布と車輪部分の距離分布とは車輪の下端に相当する位置で連続している。車軸検出手段１４はかかる連続位置を検出することにより、車軸を検出したと判断する。
【００２１】
車軸検出結果選択手段１５は、第１のステレオ画像取得手段１１で撮像したステレオ画像より検出した車軸検出結果Ａ１と、第２のステレオ画像取得手段１２で撮像したステレオ画像より検出した車軸検出結果Ｂ１とのいずれかを選択する。より具体的には、第１の距離検出手段１３ａが計測した車両までの距離Ａが、あらかじめ設定された所定距離を超えている場合には、遠距離撮像用の第１のステレオ画像取得手段１１を構成するＣＣＤカメラの撮像視野範囲内を車両が通過したため、路面２０および路面２０に接する通過車両の車輪を撮像できたと判定し、車軸検出結果Ａ１を選択する。一方、距離Ａが、あらかじめ設定された所定距離を超えていない場合には、遠距離撮像用の第１のステレオ画像取得手段１１を構成するＣＣＤカメラの撮像視野範囲外を車両が通過したため、路面２０および路面２０に接する通過車両の車輪は近距離撮像用の第２のステレオ画像取得手段１２によって撮像されたと判定し、車軸検出結果Ｂ１を選択する。選択された車軸検出結果は上位システムに出力される。上位システムでは、例えば、車軸検出結果に基づいて請求料金に関する情報を特定する。この構成により、車軸検出装置１０によれば、車軸の検出範囲として近距離（０．２５ｍ程度）から遠距離（４ｍ程度）までをカバーでき、広範囲での車軸検出が可能となる。
【００２２】
ここで、第１のステレオ画像取得手段１１を構成するＣＣＤカメラ、第２のステレオ画像取得手段１２を構成するＣＣＤカメラの配置について説明する。図３は、車軸検出装置１０における第１のステレオ画像取得手段１１および第２のステレオ画像取得手段１２の配置を説明するための図である。図３においては、一例として、図１に示すように、車軸検出装置１０がアイランド２１ｂに設けられる場合を想定する。なお、図３では、第１のステレオ画像取得手段１１および第２のステレオ画像取得手段１２は、それぞれ２台のＣＣＤカメラで構成されているが、ＣＣＤカメラの数はこれに限られない。第１のステレオ画像取得手段１１および第２のステレオ画像取得手段１２は、それぞれ少なくとも２台以上のＣＣＤカメラで構成することができる。
【００２３】
第１のステレオ画像取得手段１１を構成するＣＣＤカメラ１１１，１１２は、路面２０に対して垂直方向に同一直線上に配置されている。また、ＣＣＤカメラ１１１，１１２は、ＣＣＤカメラ１１１，１１２のレンズ間の距離（基線長）がＢＬ１となるように所定間隔隔てて配置されている。また、ＣＣＤカメラ１１１，１１２それぞれの光軸１１１ａ，１１２ａは、それぞれ路面２０に対して平行に設定されている。言い換えると、ＣＣＤカメラ１１１，１１２は、光軸１１１ａ，１１２ａが互いに平行であって水平になるように配置されている。
【００２４】
第２のステレオ画像取得手段１２を構成するＣＣＤカメラ１２１，１２２は、路面２０に対して垂直方向に同一直線上に配置されている。また、ＣＣＤカメラ１２１，１２２は、ＣＣＤカメラ１２１，１２２のレンズ間の距離（基線長）がＢＬ２となるように所定間隔隔てて配置されている。また、ＣＣＤカメラ１２１，１２２それぞれの光軸１２１ａ，１２２ａは、互いに平行で所定の俯角αを有するように配置されている。言い換えると、ＣＣＤカメラ１２１，１２２は、それぞれの光軸１２１ａ，１２２ａが互いに平行であって、共通する角度で路面２０に向くように配置されている。焦点距離の短いＣＣＤカメラ１２１，１２２に俯角αを持たせ、路面２０に対して斜め上方に配置することにより、車両が車軸検出装置１０に対して近距離を通過した際も路面２０および路面２０に接する車輪の撮像が可能となる。また、雨天時などに車両の通過によりはねた泥が車軸検出装置１０にかかり撮像装置（ＣＣＤカメラ）の視界を塞ぐといった、泥はねの影響を低減することが可能となる。
【００２５】
車軸検出装置１０においては、第２のステレオ画像取得手段１２を構成するＣＣＤカメラ１２１、１２２のうち１台（図３においては、ＣＣＤカメラ１２２）が、第１のステレオ画像取得手段１１を構成するＣＣＤカメラ１１１，１１２の間に配置されている。特に、図３においては、第１のステレオ画像取得手段１１および第２のステレオ画像取得手段１２を構成する４台のＣＣＤカメラは、互いに交互になるように、高さ方向に路面２０に近い順から、ＣＣＤカメラ１２１，１１１，１２２，１１２と配置されている。
【００２６】
また、車軸検出装置１０において、近距離撮像用の第２のステレオ画像取得手段１２を構成するＣＣＤカメラ１２１，１２２は、路面２０に対して垂直方向に同一直線上に並ぶように配置されている。より具体的には、ＣＣＤカメラ１２１，１２２における路面２０と反対側の端部に位置オフセットＺ２（＝ＢＬ２×ｔａｎα）を持たせることにより、同一直線上に並ぶように配置されている。
【００２７】
ここで、図４を参照して、複数のステレオ画像取得手段を搭載した車軸検出装置について説明する。図４に示す車軸検出装置３０は、本願の車軸検出装置１０と同様に、第１のステレオ画像取得手段３１および第２のステレオ画像取得手段３２を備えており、それぞれＣＣＤカメラを２台ずつ備えている。また、車軸検出装置３０においては、車軸検出装置１０と同様に、第１のステレオ画像取得手段３１を構成するＣＣＤカメラ３１１，３１２のレンズ間の距離（基線長）がＢＬ１となるように配置されるとともに、第２のステレオ画像取得手段３２を構成するＣＣＤカメラ３２１，３２２のレンズ間の距離（基線長）がＢＬ２となるように配置されている。
【００２８】
一方、第２のステレオ画像取得手段３２を構成するＣＣＤカメラ３２１，３２２は、いずれも第１のステレオ画像取得手段３１を構成するＣＣＤカメラ３１１，３１２の間に配置されることなく、４台のＣＣＤカメラは、高さ方向に路面２０に近い順から、ＣＣＤカメラ３２１，３２２，３１１，３１２となるように配置されている。また、第２のステレオ画像取得手段３２を構成するＣＣＤカメラ３２１，３２２は、位置オフセットＺ２を持たずに配置されている。そのため、ＣＣＤカメラ３１２，３２２は、路面２０に対して垂直方向に同一直線上には配置されていない。
【００２９】
車軸検出装置１０と車軸検出装置３０とを比較すると、車軸検出装置１０では、第２のステレオ画像取得手段１２を構成するＣＣＤカメラ１２１，１２２のうち１台を、第１のステレオ画像取得手段１１を構成するＣＣＤカメラ１１１，１１２の間に配置することにより、基線長ＢＬ１および基線長ＢＬ２を確保しつつも、車軸検出装置１０の高さ方向の小型化を実現していることがわかる。また、車軸検出装置１０では、第２のステレオ画像取得手段１２を構成するＣＣＤカメラ１２１，１２２を、位置オフセットＺ２を持たせて配置することにより、ＣＣＤカメラ１２１，１２２を路面２０に対して垂直方向に同一直線上に配置することができるため、車軸検出装置１０の奥行き方向の小型化を実現していることがわかる。したがって、車軸検出装置１０によれば、高さ方向および奥行き方向の小型化を実現しつつも、精度よく距離分布を測定できる基線長を確保することができる。
【００３０】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、さまざまに変更して実施可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更が可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施可能である。
【００３１】
例えば、上記実施の形態においては、車軸検出装置１０は、遠距離撮像用の第１のステレオ画像取得手段１１と、近距離撮像用の第２のステレオ画像取得手段１２とを備える構成について説明しているが、この構成に限定されず、適宜変更が可能である。例えば、車軸検出装置１０は、３つ以上のステレオ画像取得手段を備える構成であってもよい。この場合でも、任意のステレオ画像取得手段を構成する２台以上のＣＣＤカメラのうちの１台を、別のステレオ画像取得手段を構成する２台以上のＣＣＤカメラの間に配置することにより、十分な基線長を有するようにＣＣＤカメラを配置しつつも、車軸検出装置１０全体の小型化を実現できる。
【００３２】
また、任意のステレオ画像取得手段を構成するＣＣＤカメラが３台以上である場合には、これらのＣＣＤカメラのうちの１台のみを別のステレオ画像取得手段を構成するＣＣＤカメラの間に配置する構成に限定されず、任意のバリエーションでＣＣＤカメラを配置することができる。例えば、任意のステレオ画像取得手段を構成するＣＣＤカメラのうちの２台を、別のステレオ画像取得手段を構成するＣＣＤカメラの間に配置する構成であってもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１０  車軸検出装置
１１  第１のステレオ画像取得手段
１１１，１１２  ＣＣＤカメラ
１２  第２のステレオ画像取得手段
１２１，１２２  ＣＣＤカメラ
１３（１３ａ，１３ｂ）  距離検出手段
１４  車軸検出手段
１５  車軸検出結果選択手段
２０  路面
２１ａ，２１ｂ  アイランド
２２  ブース
【図１】
2013097585.tif 000003
【図２】
2013097585.tif 000004
【図３】
2013097585.tif 000005
【図４】
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