(57)【要約】【課題】積雪時など路面部分の距離分布の計測精度が低下する場合であっても、車軸の検出精度の低下を防止できる。【解決手段】車軸検出装置（１０）は、路面と照射光軸が交わるように赤外線を照射する赤外線照射部（１２１）と、赤外線が照射された被写体からの反射光をそれぞれ受光して、被写体像を取得する複数の画像取得部（１２３）と、複数の画像取得部（１２３）でそれぞれ取得された複数の被写体像に基づいて、前記被写体までの距離分布を検出する距離分布検出部（１２６）と、被写体に車両が含まれない場合の該被写体までの距離分布である背景距離分布を記憶する背景距離分布記憶部（１３１）と、検出された距離分布から車両に対応する部分の距離分布を車両距離分布として抽出する車両距離分布抽出部（１３２）と、抽出された車両距離分布と記憶された背景距離分布とが位置的に連続している場合に、車軸ありと判定する判定手段と、を具備する。【選択図】図４
2013029974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
路面と照射光軸が交わるように赤外線を照射する第１の照射手段と、
前記第１の照射手段から赤外線が照射された被写体からの反射光をそれぞれ受光して、被写体像を取得する複数の取得手段と、
前記複数の取得手段でそれぞれ取得された複数の被写体像に基づいて、前記被写体までの距離分布を検出する距離分布検出手段と、
被写体に車両が含まれない場合の該被写体までの距離分布である背景距離分布を記憶する記憶手段と、
前記距離分布検出手段によって検出された距離分布から車両に対応する部分の距離分布を車両距離分布として抽出する抽出手段と、
前記抽出手段によって抽出された車両距離分布と前記記憶手段で記憶された背景距離分布とが位置的に連続している場合に、車軸ありと判定する判定手段と、
を具備することを特徴とする車軸検出装置。
【請求項２】
前記第１の照射手段とは前記路面を挟んで異なる側に設けられ、前記第１の照射手段とは異なる波長の赤外線を車幅方向に照射する第２の照射手段と、
前記第１の照射手段と同じ側で前記第２の照射手段に前記路面を挟んで相対して設けられ、前記第２の照射手段から照射された赤外線の受光量に基づいて、前記路面上を通過する車両の有無を検出する車両通過検出手段と、を更に具備し、
前記抽出手段は、前記車両通過検出手段によって前記車両が検出された場合に、前記距離分布検出手段によって検出された距離分布から車両に対応する部分の距離分布を車両距離分布として抽出することを特徴とする請求項１に記載の車軸検出装置。
【請求項３】
前記記憶手段は、前記車両通過検出手段によって前記車両が検出されなかった場合に、前記距離分布検出手段によって検出された距離分布に記憶している背景距離分布を更新することを特徴とする請求項２に記載の車軸検出装置。
【請求項４】
前記距離分布検出手段は、前記複数の取得手段でそれぞれ取得された前記複数の被写体像の画像データにおいて設定された各対応点までの距離の分布を距離分布として検出することを特徴とする請求項１から請求項３いずれか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、有料道路の料金所などに設置され、当該料金所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が押圧することにより車軸数を検出する接触式のセンサ（以下、踏板マットという）が主流である（例えば、非特許文献１）。
【０００３】
しかしながら、上述のような踏板マットでは、センサを道路に埋設する必要があるため、機器の据え付け時や交換時において長時間の車両通行止めを行わなければならない。また、踏板マットでは、接触式のセンサが用いられるため、動作回数の増加により摩耗し、定期的な交換が必要となる。このため、踏板マットに代わる車軸検出装置として、非接触式のセンサも提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。
【０００４】
例えば、特許文献１の車軸検出装置は、レーザ光源と一次元受光センサとから構成される反射型光センサを用いて、三角測量の原理にて、図１９に示すように、路面や走行車両（タイヤやボディ）までの距離分布を計測する。また、特許文献１の車軸検出装置は、図１９に示すように計測された距離分布と図２０Ａ〜２０Ｃに示すモデルデータとの比較結果に基づいて車両のタイヤ部分を検出し、タイヤ部分に接続される車軸を検出する。ここで、図２０Ａは、車軸検出装置の前方に車両が存在しない場合（すなわち、路面）の距離分布のモデルデータであり、図２０Ｂは、車軸検出装置の前方に車両のタイヤ部分が存在する場合（すなわち、車両のタイヤ部分及び路面）の距離分布のモデルデータであり、図２０Ｃは、車軸検出装置の前方に車両のボディ部分が存在する場合（すなわち、車両のボディ部分及び路面）の距離分布のモデルデータである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２３２５８７号公報
【特許文献２】特開２００３−２０３２９１号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】富士時報  ２０１０、Ｖｏｌ．８３、Ｎｏ．２、Ｐ．１２４−１２７
【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、特許文献１の車軸検出装置では、路面に積雪がある場合など路面状態が通常ではない場合、三角測量の原理を用いた路面までの距離の計測精度が低下するため、図１９に示すような距離分布（特に、路面部分に対応する距離分布）を計測できなくなってしまう。このように、従来の非接触式の車軸検出装置では、積雪時など路面部分の距離分布の計測精度が低下する場合、路面部分の距離分布が図２０Ｂに示すモデルデータと一致しないことから、車両のタイヤ部分を検出できず、ひいては、車軸を検出できない場合があるという問題点があった。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、積雪時など路面部分の距離分布の計測精度が低下する場合であっても、車軸の検出精度の低下を防止可能な非接触式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】
本発明の第１側面に係る車軸検出装置は、路面と照射光軸が交わるように赤外線を照射する第１の照射手段と、前記第１の照射手段から赤外線が照射された被写体からの反射光をそれぞれ受光して、被写体像を取得する複数の取得手段と、前記複数の取得手段でそれぞれ取得された複数の被写体像に基づいて、前記被写体までの距離分布を検出する距離分布検出手段と、被写体に車両が含まれない場合の該被写体までの距離分布である背景距離分布を記憶する記憶手段と、前記距離分布検出手段によって検出された距離分布から車両に対応する部分の距離分布を車両距離分布として抽出する抽出手段と、前記抽出手段によって抽出された車両距離分布と前記記憶手段で記憶された背景距離分布とが位置的に連続している場合に、車軸ありと判定する判定手段と、を具備することを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、距離分布検出手段によって検出された距離分布から車両に対応する部分の距離分布を車両距離分布として抽出し、抽出された車両距離分布と上記背景距離分布との位置的な連続性によって車軸の有無を判定する。このため、距離分布検出手段によって検出された距離分布のうち路面部分の距離分布は、車軸の有無の判定に用いられることがない。したがって、積雪等の影響により路面部分の距離分布の計測精度が低下する場合であっても、車軸の検出精度の低下を防止できる。
【００１１】
本発明の第１側面に係る車軸検出装置においては、前記第１の照射手段とは前記路面を挟んで異なる側に設けられ、前記第１の照射手段とは異なる波長の赤外線を車幅方向に照射する第２の照射手段と、前記第１の照射手段と同じ側で前記第２の照射手段に前記路面を挟んで相対して設けられ、前記第２の照射手段から照射された赤外線の受光量に基づいて、前記路面上を通過する車両の有無を検出する車両通過検出手段と、を更に具備し、前記抽出手段は、前記車両通過検出手段によって前記車両が検出された場合に、前記距離分布検出手段によって検出された距離分布から車両に対応する部分の距離分布を車両距離分布として抽出してもよい。
【００１２】
この構成によれば、車両通過検出手段によって車両が検出された場合に、距離分布検出手段によって検出された距離分布から車両に対応する部分の距離分布を車両距離分布として抽出する。したがって、抽出手段が、被写体に車両が含まれない距離分布に対して無駄な抽出処理を行うのを防止でき、処理効率を向上させることができる。
【００１３】
本発明の第１側面に係る車軸検出装置においては、前記記憶手段は、前記車両通過検出手段によって前記車両が検出されなかった場合に、前記距離分布検出手段によって検出された距離分布に記憶している背景距離分布を更新してもよい。
【００１４】
この構成によれば、車両通過検出手段によって車両が検出されなかった場合に、記憶手段に背景距離分布が記憶される。したがって、記憶手段に、被写体に車両が含まれる場合の距離分布が背景距離分布として記憶されることによって、車軸の検出精度が低下するのを防止できる。
【００１５】
本発明の第１側面に係る車軸検出装置においては、前記距離分布検出手段は、前記複数の取得手段でそれぞれ取得された前記複数の被写体像の画像データにおいて設定された各対応点までの距離の分布を距離分布として検出してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、積雪時など路面部分の距離分布の計測精度が低下する場合であっても、車軸の検出精度の低下を防止可能な非接触式の車軸検出装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施の形態に係る車軸検出装置の概要を説明するための図である。
【図２】本実施の形態に係る車軸検出装置の概要を説明するための図である。
【図３】本実施の形態に係る車軸検出装置（発光塔）の詳細機能構成図である。
【図４】本実施の形態に係る車軸検出装置（受光塔）の詳細機能構成図である。
【図５】本実施の形態に係る距離分布を説明するための図である。
【図６】本実施の形態に係る距離分布を説明するための図である。
【図７】本実施の形態に係る距離分布を説明するための図である。
【図８】本実施の形態に係る車軸検出を説明するための図である。
【図９】本実施の形態に係る車軸検出を説明するための図である。
【図１０】本実施の形態に係る車軸検出装置の動作を示すフローチャートである。
【図１１】本実施の形態に係る距離分布を説明するための図である。
【図１２】本実施の形態に係る車両距離分布の取得方法を説明するための図である。
【図１３】本実施の形態に係る車両距離分布の取得方法（続き）を説明するための図である。
【図１４】本実施の形態に係る背景距離分布の取得方法を説明するための図である。
【図１５】本実施の形態に係る背景距離分布の取得方法（続き）を説明するための図である。
【図１６】本実施の形態に係る背景距離分布の取得方法（続き）を説明するための図である。
【図１７】本実施の形態に係る車軸の検出方法を説明するための図である。
【図１８】本実施の形態に係る車軸の検出方法による効果を説明するための図である。
【図１９】従来の車軸検出装置を説明するための図である。
【図２０】従来の車軸検出装置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本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及び２は、本実施の形態に係る車軸検出装置の概要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を構成する発光塔１０ａ及び受光塔１０ｂは、路面２０の両側のアイランド２１ａ及び２１ｂ上に路面２０を挟んで相対して配置される。
【００１９】
具体的には、車軸検出装置１０は、発光塔１０ａから照射された第１の波長の赤外線が受光塔１０ｂに到達する光量に基づいて発光塔１０ａ及び１０ｂの間を通過する車両の有無を検出する車両通過検出系１１（後述）と、受光塔１０ｂから照射された第２の波長の赤外線を受光した被写体からの反射光を受光して被写体までの距離分布を取得する距離分布検出系１２（後述）と、取得した距離分布に基づいて車軸の検出処理を行う車軸検出系１３（後述）とから構成される。
【００２０】
図１に示すように、発光塔１０ａ及び受光塔１０ｂの間に車両が存在しない場合、発光塔１０ａからの第１の波長の赤外線は、路面２０上を透過して受光塔１０ｂに到達する。一方、図２に示すように、発光塔１０ａ及び受光塔１０ｂとの間に車両が存在する場合、発光塔１０ａからの第１の波長の赤外線は、車両によって遮光される。受光塔１０ｂは、図１又は図２に示すような第１の波長の赤外線の光量変化に基づいて、発光塔１０ａ及び受光塔１０ｂの間の車両の有無を検出する。
【００２１】
また、受光塔１０ｂは、照射光軸が路面２０と交わるように、第１の波長とは異なる第２の波長の赤外線を照射して、当該赤外線を受光した被写体からの反射光を受光して被写体像を取得する。図１に示すように、発光塔１０ａ及び受光塔１０ｂの間に車両が存在しない場合、受光塔１０ｂは、路面２０の被写体像（すなわち、車両を含まない被写体像）を受光する。一方、図２に示すように、発光塔１０ａ及び受光塔１０ｂとの間に車両が存在する場合、受光塔１０ｂは、第２の波長の赤外線を受光した車両の被写体像を取得する。受光塔１０ｂは、取得した被写体像の距離分布に基づいて、車軸の有無を検出する。
【００２２】
次に、本実施の形態に係る構成される車軸検出装置の詳細機能構成について説明する。図３及び４は、本実施の形態に係る車軸検出装置の詳細機能構成図である。なお、図３及び４は、機能構成を模式的に示すものにすぎず、各構成が配置される位置関係を示すものではない。
【００２３】
図３及び４に示すように、車両通過検出系１１は、発光塔１０ａ内に設けられる赤外線照射部１１１ａ及び１１１ｂ、照明制御部１１２、受光塔１０ｂ内に設けられる赤外線受光部１１３ａ及び１１３ｂ、車両通過検出部１１４から構成される。
【００２４】
図３に示すように、発光塔１０ａに設けられる赤外線照射部１１１ａ及び１１１ｂは、路面２０に対して垂直方向に直線状に並べて配置され、車幅方向でかつ路面２０に対して平行に、第１の波長の赤外線を照射する。赤外線照射部１１１ａ及び１１１ｂは、例えば、赤外線ＬＥＤとコリメートレンズとを組み合わせて構成される。また、赤外線照射部１１１ａ及び１１１ｂは、トラックや乗用車など車種が異なっても車両の通過を検出できるように、各車種のボディ部分に対応する高さに設置されてもよい。なお、図３では、２つの赤外線照射部１１１ａ及び１１１ｂが設けられているが、赤外線照射部１１１の数は、これに限られるものではない。
【００２５】
照明制御部１１２は、受光塔１０ｂから照射される赤外線とは異なる波長（第１の波長）の赤外線が照射されるように赤外線照射部１１１ａ及び１１１ｂを制御する。具体的には、照明制御部１１２は、第１の波長の変調信号を赤外線照射部１１１ａ及び１１１ｂに入力する。
【００２６】
図４に示すように、受光塔１０ｂに設けられる赤外線受光部１１３ａ及び１１３ｂは、発光塔１０ａの赤外線照射部１１１ａ及び１１１ｂに相対するように設置される。赤外線受光部１１３ａ及び１１３ｂは、例えば、集光レンズ１１３１とフォトダイオード１１３２と信号処理回路１１３３から構成される。フォトダイオード１１３２から出力される電気信号は信号処理回路１１３３において検波増幅されて、車両通過検出部１１４に入力される。
【００２７】
車両通過検出部１１４は、赤外線受光部１１３ａ及び１１３ｂからの入力信号に基づいて、発光塔１０ａ及び受光塔１０ｂの間の通過車両の有無を判別する。図１に示すように、発光塔１０ａ及び受光塔１０ｂの間に通過車両が存在しない場合、第１の波長の赤外線は赤外線受光部１１３ａ及び１１３ｂに到達するので、赤外線受光部１１３ａ及び１１３ｂにおける第１の波長の赤外線の受光量が増大する。一方、発光塔１０ａ及び受光塔１０ｂの間に通過車両が存在する場合、第１の波長の赤外線は通過車両によって遮光されるので、赤外線受光部１１３ａ及び１１３ｂにおける第１の波長の赤外線の受光量が低下する。そこで、車両通過検出部１１４は、赤外線受光部１１３ａ及び１１３ｂからの入力信号が示す第１の波長の赤外線の受光量に基づいて、発光塔１０ａ及び受光塔１０ｂの間の通過車両の有無を判別する。例えば、車両通過検出部１１４は、第１の波長の赤外線の受光量が所定値未満である場合、通過車両を検出する。車両通過検出部１１４は、当該検出結果を示す車両通過情報を距離分布検出系１２の距離分布検出部１２６（後述）に出力する。
【００２８】
距離分布検出系１２は、受光塔１０ｂ内に設けられる赤外線照射部１２１ａ及び１２１ｂ、照明制御部１２２、画像取得部１２３ａ及び１２３ｂ、バンドパスフィルタ１２４ａ及び１２４ｂ、Ａ／Ｄ変換部１２５ａ及び１２５ｂ、距離分布検出部１２６から構成される。
【００２９】
受光塔１０ｂ内に設けられる赤外線照射部１２１ａ及び１２１ｂは、照射光軸が路面２０と交わるように、所定角度傾けて配置され、第１の波長とは異なる第２の波長の赤外線を照射する。赤外線照射部１２１ａ及び赤外線照射部１２１ｂとしては、例えば、所定の配光角を有するハイパワー赤外線ＬＥＤモジュールなどが用いられる。なお、図４では、２つの赤外線照射部１２１ａ及び１２１ｂが設けられているが、赤外線照射部１２１の数は、これに限られるものではない。
【００３０】
照明制御部１２２は、発光塔１０ａから照射される赤外線とは異なる波長（第２の波長）の赤外線が照射されるように赤外線照射部１２１ａ及び１２１ｂを制御する。具体的には、照明制御部１２２は、第２の波長の変調信号を赤外線照射部１２１ａ及び１２１ｂに入力する。
【００３１】
画像取得部１２３ａ及び１２３ｂは、赤外線照射部１２１ａ及び１２１ｂの下方に、画像取得部１２３ａ及び１２３ｂのカメラ光軸が並行となるように所定の間隔で配置される。画像取得部１２３ａ及び１２３ｂは、それぞれ、赤外線照射部１２１ａ及び１２１ｂにより第２の波長の赤外線が照射された被写体からの反射光を受光して被写体像を取得する。画像取得部１２３ａ及び１２３ｂとしては、例えば、赤外線領域に感度を有するＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラなどが用いられる。また、２つの画像取得部１２３ａ及び１２３ｂは、ステレオカメラとして機能する。なお、図４では、２つの画像取得部１２３ａ及び１２３ｂが設けられているが、画像取得部１２３の数は、これに限られるものではない。また、画像取得部１２３の位置は、赤外線照射部１２１の下方に限られるものではなく、例えば、赤外線照射部１２１の上方に設けられてもよいし、赤外線照射部１２１と画像取得部１２３とが上方から交互に配置されてもよい。
【００３２】
具体的には、画像取得部１２３ａ及び１２３ｂは、それぞれ、カメラレンズ１２３１、受光素子１２３２、信号処理回路１２３３などから構成される。カメラレンズ１２３１の前方（路面２０側）には、赤外線のみを透過して外乱光の影響を排除するバンドパスフィルタ１２４ａ及び１２４ｂが配置される。例えば、図４に示すように、赤外線照射部１２１ａ及び１２１ｂから照射された赤外線は、被写体（路面２０や車両（不図示）など）によって反射される。当該被写体からの反射光は、バンドパスフィルタ１２４及びカメラレンズ１２３１を介して受光素子１２３２に撮像される。信号処理回路１２３３は、受光素子１２３２からの出力信号に基づいて被写体の撮像信号を生成する。
【００３３】
Ａ／Ｄ変換部１２５ａ及び１２５ｂは、画像取得部１２３ａ及び１２３ｂで生成された撮像信号をデジタル信号の画像データに変換し、距離分布検出部１２６に出力する。なお、画像取得部１２３ａ及び１２３ｂにおいて、デジタル信号が生成される場合（例えば、デジタルカメラが用いられる場合）は、Ａ／Ｄ変換部１２５ａ及び１２５ｂは、省略されてもよい。また、図４では、Ａ／Ｄ変換部１２５ａ及び１２５ｂが設けられているが、画像取得部１２３の数に対応してＡ／Ｄ変換部１２５の数が変更されてもよい。
【００３４】
距離分布検出部１２６は、Ａ／Ｄ変換部１２５ａ及び１２５ｂから入力された２つの画像データから複数の対応点を抽出し、各対応点までの距離を三角測量の原理を用いて演算する。ここで、対応点とは、ステレオカメラで取得された画像データ間において被写体の同じ部分を示す画素又は領域である。また、距離分布検出部１２６は、演算された各対応点までの距離の分布を距離分布として検出する。なお、距離分布検出部１２６は、三角測量の原理の代わりに、ＴＯＦ（Time Of Flight）の原理を用いて被写体までの距離分布を検出してもよい。
【００３５】
図５〜７は、本実施の形態に係る距離分布を説明するための図である。図５は、通過車両が被写体に含まれない場合に検出される距離分布の一例である。図５に示す場合、距離分布検出部１２６は、路面２０を被写体とする画像データを取得し、路面２０の各対応点までの距離を距離分布として検出する。また、図６は、通過車両のボディ部分が被写体に含まれる場合に検出される距離分布の一例である。図６に示す場合、距離分布検出部１２６は、通過車両のボディ部分と路面２０とを被写体とする画像データを取得し、通過車両のボディ部分の各対応点までの距離と路面２０の各対応点までの距離を距離分布として検出する。また、図７は、通過車両のタイヤ部分が被写体に含まれる場合に検出される距離分布の一例である。図７に示す場合、距離分布検出部１２６は、通過車両のタイヤ部分と路面２０とを被写体とする画像データを取得し、通過車両のタイヤ部分の各対応点までの距離と路面２０の各対応点までの距離を距離分布として検出する。
【００３６】
また、距離分布検出部１２６は、検出した距離分布を示す距離分布情報を車軸検出系１３の背景距離分布記憶部１３１（後述）又は車両距離分布抽出部１３２（後述）に出力する。具体的には、車両通過検出部１１４において通過車両が検出された場合、距離分布検出部１２６は、距離分布情報を車両距離分布抽出部１３２に出力する。一方、車両通過検出部１１４において通過車両が検出されなかった場合、距離分布検出部１２６は、距離分布情報を背景距離分布記憶部１３１に入力する。
【００３７】
車軸検出系１３は、受光塔１０ｂ内に設けられる背景距離分布記憶部１３１、車両距離分布抽出部１３２、車軸判定部１３３から構成される。
【００３８】
背景距離分布記憶部１３１は、距離分布検出部１２６から入力された距離分布情報を最新の背景距離分布として記憶する。具体的には、背景距離分布記憶部１３１は、距離分布検出部１２６から入力された距離分布に基づいて、背景距離分布記憶部１３１に記憶されている背景距離分布情報を更新する。
【００３９】
車両距離分布抽出部１３２は、距離分布検出部１２６から入力された距離分布情報を分析し、当該距離分布情報が示す距離分布から車両に対応する部分の距離分布を車両距離分布として抽出する。具体的には、車両距離分布抽出部１３２は、入力された距離分布情報が示す距離分布と背景距離分布記憶部１３１で記憶された背景距離分布（車両が存在しない場合の路面２０の距離分布）とを比較して、車両に対応する部分の距離分布を車両距離分布として抽出する。例えば、図６に示す距離分布情報が入力された場合、車両距離分布抽出部１３２は、路面２０と交わるライン上で距離分布が連続する部分（すなわち、車両のボディに対応する部分）を車両距離分布として抽出する。図６において、抽出された車両距離分布は路面２０と位置的に連続していない。また、図７に示す距離分布情報が入力された場合、車両距離分布抽出部１３２は、路面２０と交わるライン上で距離分布が連続する部分（すなわち、車両のタイヤに対応する部分）を車両距離分布として抽出する。図７において、抽出された車両距離分布は路面２０と位置的に連続している。なお、図６及び図７では、車両距離分布として、路面２０と交わる直線ライン上の連続する距離分布を抽出しているがこれに限られるものではない。例えば、車両距離分布として、路面２０と延長線が交わる所定領域内で所定密度以上の距離分布が抽出されてもよい。
【００４０】
車軸判定部１３３は、車両距離分布抽出部１３２によって抽出された車両距離分布と背景距離分布記憶部１３１によって記憶されている背景距離分布との比較結果に基づいて、車軸の有無を判定する。具体的には、車軸判定部１３３は、上述の車両距離分布と背景距離分布とが位置的に連続しているか否かに基づいて、車軸の有無を判定する。
【００４１】
図８及び９は、本実施の形態に係る車軸検出を説明するための図である。図８に示すように、車両距離分布抽出部１３２によって抽出された車両距離分布と背景距離分布記憶部１３１によって記憶されている背景距離分布とが空間位置的に連続していない場合、車軸判定部１３３は、被写体が車両のボディ部分であると判断する。一方、図９に示すように、車両距離分布抽出部１３２によって抽出された車両距離分布と背景距離分布記憶部１３１によって記憶されている背景距離分布とが空間位置的に連続している場合、車軸判定部１３３は、被写体が車両のタイヤ部分であると判断する。車両のタイヤ部分は車軸に設置されているので、車軸判定部１３３は、車両のタイヤ部分を検出することにより、車軸ありと判定する。
【００４２】
次に、以上のように構成された車軸検出装置の動作について説明する。図１０は、本実施の形態に係る車軸検出装置の動作を示すフローチャートである。以下のフローは、発光塔１０ａから第１の波長の赤外線が照射されるとともに、受光塔１０ｂから第２の波長の赤外線が照射されることを前提とする。
【００４３】
図１０に示すように、受光塔１０ｂの車両通過検出部１１４は、現在の車両通過情報を取得する（ステップＳ１０１）。上述のように、車両通過情報は、発光塔１０ａから照射された第１の波長の赤外線の受光量に基づいて検出される通過車両の有無を示すものである。
【００４４】
受光塔の１０ｂの距離分布検出部１２６は、現在の距離分布情報を取得する（ステップＳ１０２）。上述のように、距離分布情報は、受光塔１０ｂから照射された第２の波長の赤外線の反射光に基づいて演算される各対応点までの距離の分布を示すものである。
【００４５】
距離分布検出部１２６は、ステップＳ１０１で取得された車両通過情報に基づいて通過車両の有無を判断する（ステップＳ１０３）。通過車両が存在しないと判断された場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、背景距離分布記憶部１３１は、距離分布検出部１２６から入力された距離分布情報を最新の背景距離分布として記憶する（ステップＳ１０４）。一方、通過車両が存在すると判断された場合（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、車両距離分布抽出部１３２は、距離分布検出部１２６から入力された距離分布情報と背景距離分布記憶部１３１で記憶された背景距離分布とを比較して、車両距離分布を抽出する（ステップＳ１０５）。具体的には、車両距離分布抽出部１３２は、図８及び９に示すように、入力された距離分布情報が示す距離分布から車両に対応する部分の距離分布を車両距離分布として抽出する。
【００４６】
車軸判定部１３３は、抽出された車両距離分布と背景距離分布記憶部１３１によって記憶されている背景距離分布とが位置的に連続しているか否かに基づいて、車軸の有無を検出する（ステップＳ１０６）。具体的には、図８に示すように、当該車両距離分布と当該背景距離分布とが位置的に連続していない場合、車軸判定部１３３は、車両のボディ部分であると判断する。一方、図９に示すように、当該車両距離分布と当該背景距離分布とが位置的に連続している場合、車軸判定部１３３は、車両のタイヤ部分であると判断し、車軸を検出する。
【００４７】
このように、車軸判定部１３３は、距離分布検出部１２６で検出された距離分布のうち車両に対応する部分の距離分布である車両距離分布と、路面２０の距離分布である背景距離分布とが位置的に連続するか否かによって、車軸を検出する。発光塔１０ａ及び受光塔１０ｂの間に車両のタイヤ部分が存在する場合、路面２０の状態が通常であれば、図７に示すような距離分布が取得される。一方、同様の場合であっても、路面２０上の積雪等の影響により路面２０のコントラスト値が低下すると、図１１に示すように、路面２０上の距離分布が取得されず、路面２０に対して垂直な距離分布のみが取得される。車軸判定部１３３は、車両に対応する部分の距離分布のみを車両距離分布として車軸の検出に用いるため、図１１に示すように積雪等の影響により路面２０の距離分布の演算精度が低下する場合であっても、車軸の検出精度の低下を防止できる。
【００４８】
ここで、図１２〜図１８を参照し、車軸判定部１３３による車軸検出方法についてさらに詳述する。図１２及び図１３は、車両距離分布の取得方法を詳述するための図である。また、図１４〜図１６は、背景距離分布の取得方法を詳述するための図である。なお、図１２〜図１６において、横軸は、被写体の対象点までの検出距離を示し、縦軸は、被写体の対象点の相対的な高さを示すものとする。
【００４９】
被写体に車両が存在する場合、被写体（すなわち、路面２０及び車両）の距離分布が、例えば、図１２Ａに示される。図１２Ａにおいて、路面２０に対応する距離データは、画像取得部１２３で撮像される路面２０との高さが略一定となるため、所定高さ付近で分布する。一方、車両に対応する距離データは、画像取得部１２３で撮像された車両までの距離が略一定となるため、所定の検出距離付近で分布する。また、図１２Ａにおいては、路面２０又は車両に対応する距離データの一部は、上記所定高さ付近又は上記所定距離付近以外で誤検出される。このような誤検出データは、車両の検出精度を低下させる原因となることから、図１２Ｂに示されるように除去される。次に、図１２Ｃに示すように、例えば、高さ方向に５ｃｍ単位、検出距離方向に２５０ｃｍ単位の領域が設定される。なお、高さ方向の領域単位は、車両のボディ部分と路面２０との間の不連続部分が検出される程度の間隔に設定される。
【００５０】
次に、図１３Ａに示すように、車軸距離分布抽出部１３２は、検出距離方向の領域（以下、検出距離領域という）単位で高さ方向に距離データ数を積算し、最大積算値が所定の閾値以上であるか否かによって車両の有無を判定する。例えば、図１３Ａでは、距離検出領域ａの積算値が最大積算値であり当該最大積算値が所定の閾値以上であるので、車軸距離分布抽出部１３２は、距離検出領域ａに車両が存在すると判定する。また、図１３Ｂに示すように、車軸距離分布抽出部１３２は、距離検出領域ａの距離データを抽出し、高さ方向の領域（以下、高さ領域という）単位で距離データ数を積算する。また、車軸距離分布抽出部１３２は、積算値が所定の閾値以上であるか否かによって、図１３Ｃに示すように、距離検出領域ａにおける高さ領域単位での車両の検出有無を二値化して、車両距離分布とする。
【００５１】
一方、被写体に車両が存在しない場合、被写体（すなわち、路面２０）の距離分布が、例えば、図１４Ａに示される。上述のように、路面２０に対応する距離データは、所定高さ付近で分布する。また、図１４Ａにおいては、路面２０に対応する距離データの一部は、上記所定高さ付近以外で誤検出される。このような誤検出データは、車軸の検出精度を低下させる原因となることから、図１４Ｂに示されるように除去される。次に、図１４Ｃに示すように、例えば、高さ方向に５ｃｍ単位、検出距離方向に２５０ｃｍ単位の領域が設定される。
【００５２】
次に、図１５Ａに示すように、背景距離分布記憶部１３１は、検出距離領域単位で高さ方向に距離データ数を積算する。図１５Ａでは、最大積算値が所定の閾値を超えないので、車両が存在しないと判定する。また、図１５Ｂに示すように、背景距離分布記憶部１３１は、高さ領域単位で検出距離方向に距離データ数を積算し、積算値が所定の閾値以上であるか否かによって、図１６Ａに示すように、路面２０が存在する高さ領域ｂを検出する。さらに、背景距離分布記憶部１３１は、高さ領域ｂにおいて検出距離領域単位で高さ方向に距離データ数を積算し、積算値が所定の閾値以上であるか否かによって、図１６Ｂに示すように、高さ領域ｂにおける検出距離単位での路面２０の検出有無を二値化する。背景距離分布記憶部１３１は、検出結果を背景距離分布として記憶する。
【００５３】
図１７は、車軸の検出方法を説明するための図である。図１７に示すように、車軸判定部１３３は、背景距離分布記憶部１３１で記憶される背景距離分布（図１６Ｂ参照）と車両距離分布抽出部１３２で抽出された車両距離分布（図１３Ｃ参照）とを突合し、背景距離分布と車両距離分布とが位置的に連続するか否かを判定する。車軸判定部１３３は、背景距離分布と車両距離分布とが位置的に連続する場合、車両のタイヤ部分であると判断し、タイヤ部分に接続される車軸を検出する。
【００５４】
このような車軸の検出方法によれば、車軸は、背景距離分布と車両距離分布との位置的な連続性によって検出されるので、図１８Ａに示すように、路面２０と車両との接触部分の距離データの抜けがなければ、路面２０又は車両の距離データの一部が外乱光の影響により抜ける場合であっても、車軸有りと検出できる。したがって、外乱光の影響等による車軸の検出精度の低下を軽減できる。図１２Ｂや図１４Ｂを参照して説明したように誤検出データは除去されるので、図１８Ｂに示すように、外乱光等の影響により距離データが誤検出される場合であっても、車軸の検出精度が低下するのを防止できる。
【００５５】
なお、車軸判定部１３３は、背景距離分布と車両距離分布とが図１７に示すように完全に連続しなくとも、両者の隙間が所定値未満（例えば、０ｃｍ〜５ｃｍの１つの高さ領域）であれば、両者が位置的に連続していると判断し、車軸有りと検出してもよい。一方、車軸判定部１１０は、両者の隙間が上記所定値以上であれば、両者が位置的に連続しないと判断し、車両のボディ部分であると判断してもよい。
【００５６】
本実施の形態に係る車軸検出装置１０によれば、距離分布検出部１２６によって検出された距離分布から車両に対応する部分の距離分布を車両距離分布として抽出し、抽出された車両距離分布と上記背景距離分布との位置的な連続性によって車軸の有無を判定する。このため、距離分布検出部１２６によって検出された距離分布のうち路面部分の距離分布は、車軸の有無の判定に用いられることがない。したがって、積雪等の影響により路面部分の距離分布の計測精度が低下する場合であっても、車軸の検出精度の低下を防止できる。
【００５７】
また、本実施の形態に係る車軸検出装置１０によれば、車両通過検出部１１４によって車両が検出された場合に、距離分布検出部１２６によって検出された距離分布から車両に対応する部分の距離分布を車両距離分布として抽出する。したがって、車両距離分布抽出部１３２が、被写体に車両が含まれない距離分布に対して無駄な抽出処理を行うのを防止でき、処理効率を向上させることができる。
【００５８】
また、本実施の形態に係る車軸検出装置１０によれば、車両通過検出部１１４によって車両が検出されなかった場合に、背景距離分布記憶部１３１に記憶している背景距離分布が更新される。したがって、背景距離分布記憶部１３１に、被写体に車両が含まれる場合の距離分布が背景距離分布として記憶されることによって、車軸の検出精度が低下するのを防止できる。
【００５９】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。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することが可能である。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することが可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１０…車軸検出装置、１０ａ…発光塔、１０ｂ…受光塔、２０…路面、２１ａ…アイランド、２１ｂ…アイランド、１１…車両通過検出系、１２…距離分布検出系、１３…車軸検出系、１１１、１１１ａ、１１１ｂ…赤外線照射部、１１２…照明制御部、１１３、１１３ａ、１１３ｂ…赤外線受光部、１１３１…集光レンズ、１１３２…フォトダイオード、１１３３…信号処理回路、１１４…車両通過検出部、１２１、１２１ａ、１２１ｂ…赤外線照射部、１２２…照明制御部、１２３、１２３ａ、１２３ｂ…画像取得部、１２３１…カメラレンズ、１２３２…受光素子、１２３３…信号処理回路、１２４、１２４ａ、１２４ｂ…バンドパスフィルタ、１２５、１２５ａ、１２５ｂ…Ａ／Ｄ変換部、１２６…距離分布検出部、１３１…背景距離分布記憶部、１３２…車両距離分布抽出部、１３３…車軸判定部
【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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【図１９】
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【図２０】
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