(57)【要約】【課題】太陽光の西日や日出等の影響を軽減することができる道路状況把握装置を提供することである。【解決手段】実施形態に係る道路状況把握装置は、車両が走行する道路上の画像を画角が調整可能な撮像手段により撮像し、この撮像された画像に対し所定の画像処理を施すことにより前記道路の状況を判定する道路状況把握装置において、前記撮像手段により撮像された画像に太陽光等の影響による過飽和状態が生じているか否かを検出する検出手段と、この検出手段により前記撮像手段により撮像された画像に過飽和状態が生じていると検出された場合、前記撮像手段の画角を変更し、前記撮像手段により撮像された画像に過飽和状態が生じない位置に調整する画角調整手段とを具備している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両が走行する道路上の画像を画角が調整可能な撮像手段により撮像し、この撮像された画像に対し所定の画像処理を施すことにより前記道路の状況を判定する道路状況把握装置において、
前記撮像手段により撮像された画像に太陽光等の影響による過飽和状態が生じているか否かを検出する検出手段と、
この検出手段により前記撮像手段により撮像された画像に過飽和状態が生じていると検出された場合、前記撮像手段の画角を変更し、前記撮像手段により撮像された画像に過飽和状態が生じない位置に調整する画角調整手段と、
を具備したことを特徴とする道路状況把握装置。
【請求項２】
前記画角調整手段は、前記撮像手段の画角を変更した後、一定時間経過すると前記撮像手段の画角を変更前の元の画角に戻すことを特徴とする請求項１記載の道路状況把握装置。
【請求項３】
前記画角調整手段が前記撮像手段の画角を変更した際のパラメータおよび時期時刻を対応させて記憶しておく記憶手段をさらに具備し、
前記画角調整手段は、前記検出手段が前記記憶手段に記憶された時期時刻と同じ時期時刻に前記撮像手段により撮像された画像に過飽和状態が生じていることを検出した場合、前記記憶手段に記憶された当該時期時刻と対応する前回画角変更時のパラメータを適用して前記撮像手段の画角を変更することを特徴とする請求項１記載の道路状況把握装置。
【請求項４】
前記検出手段が特定の時刻以外で前記撮像手段により撮像された画像に過飽和状態が生じていることを検出した場合、太陽光以外による異常が生じたと判断し、上位装置に対し異常を通知する異常通知手段をさらに具備したことを特徴とする請求項１記載の道路状況把握装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、道路の状況を判定する道路状況把握装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速道路等の有料道路などにおいて、路側に設置されたカメラで道路上の画像を撮像し、撮像された画像から所定の画像処理等によって道路上を走行する車両を検出し、検出した車両の位置、速度等の情報から現在の道路状況（道路渋滞、停止車両、低速車両等）を判定する道路状況把握装置が知られている。
【０００３】
このような道路状況把握装置では、コスト上の問題等もあり、可視カメラを使用している。しかしながら、可視カメラでは、太陽光の西日や日出等によりハレーション（過飽和状態）が画像上に発生し、正しく道路状況を把握できない可能性がある。西日等の影響を軽減するためには、カメラの画角の変更、あるいは、カメラにフードを設置するなどがあるが、高速道路上のため、前記対策を行なうためには道路を封鎖する必要があり、容易には行なえない。また、画角変更中はサービスを停止する必要がある。  
さらに、あらかじめ対策をしていたとしても、季節により太陽光の位置等は変化するため、システム完成後にハレーションの影響を受ける可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−４０９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、太陽光の西日や日出等の影響を軽減することができる道路状況把握装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係る道路状況把握装置は、車両が走行する道路上の画像を画角が調整可能な撮像手段により撮像し、この撮像された画像に対し所定の画像処理を施すことにより前記道路の状況を判定する道路状況把握装置において、前記撮像手段により撮像された画像に太陽光等の影響による過飽和状態が生じているか否かを検出する検出手段と、この検出手段により前記撮像手段により撮像された画像に過飽和状態が生じていると検出された場合、前記撮像手段の画角を変更し、前記撮像手段により撮像された画像に過飽和状態が生じない位置に調整する画角調整手段とを具備している。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態に係る道路状況把握装置の構成を概略的に示す模式図。
【図２】太陽光の西日や日出等の影響を軽減する動作を説明するフローチャート。
【図３】太陽光の西日や日出等の影響を軽減する動作を説明するフローチャート。
【図４】時刻テーブルの具体例を示す図。
【図５】ハレーションが生じた取得画像の具体例を示す図。
【図６】ハレーションが生じた取得画像の具体例を示す図。
【図７】ハレーションが生じた取得画像の具体例を示す図。
【図８】カメラの画角調整前の元の取得画像の具体例を示す図。
【図９】カメラの画角調整後の取得画像の具体例を示す図。
【図１０】図９の画像に対し画像処理範囲を自動設定した状態を示す図。
【図１１】メモリに保存するパラメータの具体例を示す図。
【図１２】カメラの画角調整前の元の取得画像の具体例を示す図。
【図１３】カメラの画角調整後の取得画像の具体例を示す図。
【図１４】基準画像の具体例を示す図。
【図１５】入力画像の具体例を示す図。
【図１６】差分画像の具体例を示す図。
【図１７】Ｎフレーム目の差分画像の具体例を示す図。
【図１８】Ｎ−１フレーム目の差分画像の具体例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態に係る道路状況把握装置について図面を参照して説明する。  
図１は、本実施形態に係る道路状況把握装置の構成を概略的に示すものである。図１において、道路１１は高速道路等の有料道路（以降、単に道路と略称する）で、車両１２が図示矢印ａ方向に走行するものとする。
【０００９】
道路１１の側部には、撮像手段としてのビデオカメラ（以降、単にカメラと略称する）１３が設置されている。カメラ１３は、道路１１上に設定された撮像範囲１４内の画像を常時一定間隔（たとえば、３３ｍｓごと）で撮像してフレーム画像として出力するもので、可動部１５に装着されている。  
可動部１５は、たとえば、電動式雲台であり、後述する画角調整部１７からの制御信号に基づき動作して、カメラ１３の向きを上下左右に変更することにより画角を変更するようになっている。
【００１０】
カメラ１３から出力されたフレーム画像は画像処理部１６に送られる。画像処理部１６は、カメラ１３からの画像を入力として、後で詳細を説明する各種画像処理および判定処理等を行ない、その処理結果等を画角調整部１７および道路状況判定部１８に送る。
【００１１】
画角調整部１７は、画像処理部１６からの指示に基づき可動部１５を制御する。道路状況判定部１８は、画像処理部１６からの処理結果に基づき道路１１における道路状況等を判定する。
【００１２】
ここで、道路状況判定部１８により判定する道路状況とは、たとえば、「渋滞」、「低速車両」、「停止車両」、「通常状態」の４状態とする。「渋滞」とは道路１１が車両１２で渋滞している状態、「低速車両」とは道路１１上にあらかじめ定められた所定値以下の速度で走行する車両１２が存在する状態、「停止車両」とは道路１１上に停止している車両１２が存在する状態、「通常状態」とは「渋滞」、「低速車両」、「停止車両」ではない状態を示すものとする。
【００１３】
道路状況判定部１８は、通信回線１９を介して上位装置（ホストコンピュータ）２０に接続されている。
【００１４】
次に、このような構成において本実施形態に係る道路状況把握装置の動作を説明する。  
まず、太陽光の西日や日出等の影響を軽減する動作について図２および図３に示すフローチャートを参照して説明する。
【００１５】
カメラ１３は、道路１１上に設定された撮像範囲１４内の画像を常時一定間隔で撮像し、撮像したフレーム画像を画像処理部１６へ順次送る。画像処理部１６は、カメラ１３で撮像されたフレーム画像ごとに以下の画像処理を行なう。
【００１６】
たとえば、取得された画象全体にハレーション（いわゆる白飛び）が生じている場合を考える。画像全体がハレーションしてしまった場合、取得した画像の各画素の輝度値は非常に高い値（たとえば、「２５５」に近い値）になるので、まず取得した画像からあらかじめ定められた閾値よりも高い輝度値を検出する（ステップＳ１）。
【００１７】
次に、高い輝度値の検出が一定フレーム数以上継続するか否かを判定し（ステップＳ２）、高い輝度値の検出が一定フレーム数以上継続しない場合は、たとえば、ノイズあるいは他の車両のライトによるものと判断して（ステップＳ３）、ステップＳ１に戻る。
【００１８】
ステップＳ２において、高い輝度値の検出が一定フレーム数以上継続した場合、図示省略の時計部から現在時刻を取得し（ステップＳ４）、取得した現在時刻と画像処理部１６内に設けられた時刻テーブルＴ１（図４参照、これは一例として１２月のデータを示している）の時刻情報とを比較することにより、現在時刻が夕方あるいは早朝のような時間帯であるか否かを判定し（ステップＳ５）、現在時刻が夕方あるいは早朝のような時間帯であるとき、当該ハレーションを太陽光による影響と認識する（ステップＳ６）。
【００１９】
すなわち、たとえば、取得した１フレーム目の画像が図５、Ｎ−１フレーム目の画像が図６、Ｎフレーム目の画像が図７で、画像全体がハレーション（図面では車線で表現）しているものとすると、図５〜図７に示すように一定時間（フレーム数）連続してハレーションが継続し、かつ、時刻が西日や日出の影響を受けそうな時間帯の場合、太陽光が原因でのハレーションと判断するものである。
【００２０】
これは、一瞬のハレーションであればノイズや車のライトによる一時的なものと判断し、夕方、早朝以外の時刻に発生したものは西日等ではなく別要因と判断するためである。なお、本実施形態では、一例として画像全体がハレーション（いわゆる白飛び）している場合を想定したが、画像の一部分がハレーションしている場合であっても適用可能である。
【００２１】
ステップＳ５において、現在時刻が夕方あるいは早朝のような時間帯でないときは、太陽光以外の別要因による異常が生じたと判断し、道路状況判定部１８を介して上位装置２０に対し異常信号を通知する（ステップＳ７）。
【００２２】
ステップＳ６において、ハレーションを太陽光による影響と認識すると、画角調整部１７へ画角調整指示が送られる。画角調整部１７では、以前にカメラ１３の画角調整を行なったか否かを判定する（ステップＳ８）。ここでは、以前に画角の調整を行なっていないものとして説明を進める。
【００２３】
ステップＳ８における判定の結果、画角の調整を行なっていない場合、画角調整部１７は可動部１５に対し制御信号を送ることにより可動部１５を駆動し、カメラ１３の画角の変更を行ない、ハレーションが発生しない位置に調整する（ステップＳ９）。
【００２４】
すなわち、カメラ１３の画角変更を行ないながら、このときの取得画像に対しステップＳ１と同様の高い輝度値検出を行ない、高い輝度値が検出されなくなった時点で画角の変更を停止する。
【００２５】
次に、調整した画角の位置（画角調整量）があらかじめ定められた一定値以上か否かを判定し（ステップＳ１０）、画角調整量が一定値以上でない場合は、内部処理で調整可能範囲であると判断して、自動的にパラメータ（ここでのパラメータは画像処理範囲を指す）の調整を行なう（ステップＳ１１）。
【００２６】
すなわち、たとえば、画角調整前の元の取得画像が図８で、画角調整後（カメラ１３の画角をやや下向きに調整）の取得画像が図９であるとすると、この場合は内部処理で調整可能範囲であると判断して、図１０に示すように画像処理範囲Ｅ１を自動で設定する。
【００２７】
次に、変更した画角の位置と各パラメータとハレーション検出時刻を画角調整部１７内に設けられたメモリＭ１に保存する（ステップＳ１２）。なお、元の調整位置とパラメータはあらかじめメモリＭ１に保存しておく。
【００２８】
ここで、メモリＭ１に保存するパラメータの具体例について説明すると、たとえば、図１１に示すように、カメラ１３の画角調整前と画角調整後の「カメラの向き」、「画像処理範囲」、「画像上の距離データ」、「ハレーション検出時刻」をメモリＭ１に保持する。たとえば、「カメラの向き」は可動部（雲台）１５の基準位置からの変更した角度、「画像処理範囲内」は画像内の処理領域の座標値、「画像上の距離データ」は画像上の座標間の距離を保持すればよい。なお、図１１は、ハレーション検出時刻が２０１０年１２月１７日１６時０４分で、画角調整量が少なかった場合の保存パラメータの具体例を示している。
【００２９】
次に、図示省略の時計部から現在時刻を取得し（ステップＳ１３）、取得した現在時刻と画像処理部１６内に設けられた時刻テーブルＴ１の時刻情報とを比較することにより、現在時刻が夕方あるいは早朝のような時間帯であるか否かを判定し（ステップＳ１４）、現在時刻が夕方あるいは早朝のような時間帯（日出）以外になると、カメラ１３の画角とパラメータを調整前の値に変更し（ステップＳ１５）、動作を終了する。
【００３０】
すなわち、カメラ１３の画角調整後、前述のどちらの場合にせよ、検出精度が元の位置と比較して低下していると考えられるので、太陽光の影響を受けないタイミングで元に戻す必要がある。例として、２０１０年１２月１７日、１６時０４分にハレーションを検出した場合を考える。図４に示した１２月の時刻テーブルＴ１を見ると、１７時３０分を境に夕方から夜間へと切換わっている。そのため、１７時３０分の時点で画角とパラメータを調整前のものに変更する。
【００３１】
ステップＳ１０における判定の結果、画角調整量が一定値以上である場合は、内部処理で調整不可能範囲であると判断して、上記パラメータの調整を自動的に行なえないため、道路状況判定部１８を介して上位装置２０に調整した画角位置が一定量を超えた旨の信号を送るとともに、画角調整後の画像を出力する（ステップＳ１６）。
【００３２】
すなわち、たとえば、画角調整前の元の画像が図１２で、画角調整後（カメラ１３の画角を大きく下向きに調整）の画像が図１３であるとすると、この場合は内部処理で調整可能範囲（元々撮像していた範囲と共通する箇所がない場合、内部処理で調整不可能である）であると判断する。
【００３３】
調整した画角位置が一定量を超えた旨の信号を上位装置２０が受信すると、監視員が現状の画角を確認し、たとえば、画角補正ツールにて手動でパラメータ（ここでのパラメータは撮像範囲内の測量データ、画素間の距離、画像処理範囲等）を作成し（ステップＳ１７）、作成したパラメータに変更して（ステップＳ１８）、ステップＳ１２へ進み、上記同様な動作を繰り返す。
【００３４】
ステップＳ８における判定の結果、前回、カメラ１３の画角の調整を行なっていた場合、前回の画角変更日時が現在日時と乖離しているか否かを判定し（ステップＳ１９）、乖離している場合はステップＳ９へ進み、上記同様な動作を繰り返す。
【００３５】
ステップＳ１９における判定の結果、前回の画角変更日時が現在日時と乖離していない場合、前日同様のパラメータ設定で運用可能と判断して、前日変更時のパラメータを適用することによりカメラ１３の画角調整を行なう（ステップＳ２０）。
【００３６】
具体例に基づき説明すると、たとえば、前日（２０１０年１２月１７日１６時０４分）に続き２０１０年１２月１８日の１６：００に高い輝度値の検出が一定フレーム数以上継続した場合を考える。図４に示した１２月の時刻テーブルＴ１から、夕方であることがわかる。ここで、前日の変更時刻と本日の検出時刻には乖離が見られないため、前日同様のパラメータ設定で運用可能と考えられる。そのため、図１１に示した前日変更時のパラメータを適用する。
【００３７】
次に、パラメータを変更した後の取得画像に対しステップＳ１，Ｓ２と同様な処理により高い輝度値の検出が一定フレーム数以上継続するか否かを判定し（ステップＳ２１）、高い輝度値の検出が一定フレーム数以上継続しない場合はステップＳ１２進み、高い輝度値の検出が一定フレーム数以上継続する場合はステップＳ９進み、上記同様な動作を繰り返す。
【００３８】
次に、道路状況の判定処理の一例について簡単に説明する。  
カメラ１３は、道路１１上に設定された撮像範囲１４内の画像を常時一定間隔で撮像し、撮像したフレーム画像を画像処理部１６へ順次送る。画像処理部１６は、カメラ１３で撮像されたフレーム画像ごとに所定の画像処理を行なうことにより道路１１を走行する車両１２を検出する。
【００３９】
具体的に説明すると、たとえば、まず、あらかじめ撮像範囲１４内の車両１２等が存在しない路面のみの画像（図１４参照）を基準画像として図示しないメモリに保持しておく。この状態で、カメラ１３で撮影された画像が入力されると、当該入力画像（図１５参照）とあらかじめメモリに保持された基準画像（図１４参照）との間で各画素の輝度値の差を求めることで輝度の差分画像を取得し（図１６参照）、差分がある箇所を車両領域（車両１２）とする。
【００４０】
次に、画像処理部１６は、現在フレームの差分画像とそれよりも１フレーム前の差分画像とを比較することにより、車両１２の走行速度および進行方向を検出する。  
すなわち、たとえば、Ｎフレーム目の差分画像（現在フレームの差分画像、図１７参照）とＮ−１フレーム目の差分画像（１フレーム前の差分画像、図１８参照）とを比較することにより、車両１２の移動方向（進行方向）および移動量を求めるとともに、求めた移動量から車両１２の走行速度を求め、これら求めたデータを道路状況判定部１８へ送る。なお、図１７において、比較のため、Ｎ−１フレーム目の車両位置を破線で示している。
【００４１】
また、画像処理部１６は、得られた差分画像と撮像範囲１４内の車線面積（道路１１の面積）とから車両領域の占有率（道路１１における車両１２の占める割合）を算出し、道路状況判定部１８へ送る。
【００４２】
次に、道路状況判定部１８は、上記求められた車両領域の位置、移動方向（進行方向）、走行速度、車両領域の占有率に基づき道路１１の状況として少なくとも道路渋滞、停止車両、低速車両、通常状態の４状態を判定する。
【００４３】
具体的に説明すると、たとえば、上記のようにして取得された車両領域の位置、車両領域の占有率、走行速度等に基づき道路１１が渋滞しているか否かの判定を行なうとともに、取得された走行速度等に基づき停止車両、低速車両の判定を行なう。
【００４４】
なお、道路状況判定処理の詳細については、たとえば、特願２００８−２０７０３４号等に記載されているので、それを参照されたい。
【００４５】
以上述べた少なくとも１つの実施形態の道路状況把握装置によれば、カメラから得られる画像に太陽光の西日や日出等の影響によるハレーション（白飛び）が発生した場合、それを検出して自動的にカメラの画角調整を行なうことで、画像のハレーションを防止でき、また一定時間経過後にカメラを元の画角に戻すことで、常に安定して画像処理を継続させることが可能となる。
【００４６】
また、前回画角変更時のパラメータと時期時刻をテーブルとして保持しておくことで、同時期同時刻にカメラからの取得画像が連続してハレーションした場合、前回画角変更時と同様のハレーションの原因と判断して、前回画角変更時のパラメータを適用することで、画角調整時間を著しく短縮可能となる。
【００４７】
さらに、夕方、日出等、直接カメラに太陽光が直射する可能性がある時刻以外で連続してハレーションした場合、カメラに太陽光以外の異常が生じたと判断し、その旨を上位装置に送ることで、ハレーションの原因を切分け可能となる。
【００４８】
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、変更を行なうことができる。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である。
【符号の説明】
【００４９】
１１…道路、１２…車両、１３…ビデオカメラ（撮像手段）、１４…撮像範囲、１５…可動部、１６…画像処理部、１７…画角調整部、１８…道路状況判定部。
【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】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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