(57)【要約】【課題】車番認識ミスを低減し、全体として認識時間を短縮できる簡単な構成の車番認識方法および車番認識装置の実現。【解決手段】屋外に設置され、進入する車両のナンバープレートを含む画像を撮影し、撮影する画像の輝度を複数段階で設定可能なカメラ51と、画像処理してナンバープレートの車番を認識する画像処理部61と、照度を検出する照度センサ52と、撮影パラメータの優先順位を設定する撮影条件制御部81と、を有する車番認識装置であって、撮影条件制御部は、車番の認識に成功した場合のナンバープレートの画像における背景および文字の輝度に基づいて撮影パラメータの優先順位を設定し、最後に車番の認識に成功してからの経過時間が所定値以上の場合には、カレンダ機能により昼夜判定を行い、夜の場合には、夜に対応した撮影パラメータが最優先になるように設定し、夜以外の場合には、照度センサの検出した照度に応じて撮影パラメータの優先順位を設定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋外に設置されたカメラで、進入する車両のナンバープレートを含む画像を撮影し、
前記カメラの撮影した画像データを処理して、前記ナンバープレートの車番を認識する車番認識方法であって、
前記車番の認識に成功した場合の前記ナンバープレートの画像における背景および文字の輝度に基づいて、撮影環境の照度に応じた撮影条件を規定する撮影パラメータの優先順位を設定し、
最後に前記車番の認識に成功してからの経過時間が所定値以上の場合には、カレンダ機能により昼夜判定を行い、夜の場合には、前記撮影パラメータを夜に対応したパラメータが最優先になるように設定し、夜以外の場合には、前記照度センサの検出した照度に応じて前記撮影パラメータの優先順位を設定することを特徴とする車番認識方法。
【請求項２】
屋外に設置され、進入する車両のナンバープレートを含む画像を撮影し、撮影する前記画像の輝度を複数段階で設定可能なカメラと、
前記カメラの撮影した画像データを処理して、前記ナンバープレートの車番を認識する画像処理部と、
前記カメラが撮影する付近の照度を検出する照度センサと、
前記画像処理部の処理した前記画像データおよび前記照度センサの検出した照度に基づいて、撮影環境の照度に応じた撮影条件を規定する撮影パラメータの優先順位を設定する撮影条件制御部と、を備える車番認識装置であって、
前記撮影条件制御部は、
前記画像処理部による前記車番の認識に成功した場合の前記ナンバープレートの画像における背景および文字の輝度に基づいて、前記撮影パラメータの優先順位を設定し、
最後に前記画像処理部による前記車番の認識に成功してからの経過時間が所定値以上の場合には、カレンダ機能により昼夜判定を行い、夜の場合には、夜に対応した撮影パラメータが最優先になるように設定し、夜以外の場合には、前記照度センサの検出した照度に応じて前記撮影パラメータの優先順位を設定することを特徴とする車番認識装置。
【請求項３】
前記カメラは、前記画像の輝度を、複数段階の撮影パラメータが設定可能であり、夜の場合は、撮影環境が暗い場合に対応した前記撮影パラメータを最優先とする請求項２記載の車番認識装置。
【請求項４】
前記カレンダ機能は、内蔵している時計機能が算出した算出時刻と、設定した当該車番認識装置の設置場所の緯度および経度から、日の出および日の入り時刻を算出し、前記算出時刻を前記日の出および日の入り時刻と比較して、夜であるかを判定する請求項２または３記載の車番認識装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車番認識方法および車番認識装置に関し、特に進入する車両のナンバープレートを含む画像を、屋外に設置されたカメラで撮影して画像処理によりナンバープレートの車番（ナンバー）を認識する車番認識方法および車番認識装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
駐車場等における車両の入出時の料金徴収、駐車スペースの管理等のために、車両のナンバープレートの車番（全文字）を認識（自動読み取り）する車番認識装置が使用されている。車番認識装置は、駐車場機器と連動して使用することにより、（１）利用者の駐車券紛失時に、車番検索により入場時刻の特定を可能にする対策の実現、（２）月極契約車両、事前精算済み車両の車番認識によりゲートを自動開閉することによる入出場口の渋滞緩和対策の実現、（３）車番の陸支コード別の利用率算出による利用者地域の把握等が可能になるという利点がある。
【０００３】
車番認識装置は、カメラでナンバープレートを撮影して、デジタル化された画像データを取得し、画像処理を行って文字を認識する。車番認識装置は、屋内および屋外の両方に設置される場合があり得る。車番認識装置が屋内駐車場や地下駐車場に設置される場合は、カメラで撮影する範囲に太陽光が入ることは無く、照明が設置されるため、撮影環境の照度はほとんど変化しない。一方、車番認識装置が屋外に設置される場合は、季節、時刻、天候等により、撮影環境の照度は、ゼロに近い状態から１１万ルクス（ｌｘ：ｌｍ／ｍ２）程度まで変化する場合があり得る。この場合、一般的には、最小の照度は月明かりの無い夜間に、最大の照度は夏の快晴の日中に観測され、その変化量は数万倍にも達する。
【０００４】
駐車場等で使用される産業用カメラは、専用の高価なカメラ以外の通常の産業用カメラは、ダイナミックレンジが十分に広くない。そのため、上記の屋外などの撮影環境では、適切な輝度の画像を撮影することが難しい。輝度の調整が適切でない場合、ナンバープレートにおける文字と背景の輝度の差（コントラスト）が十分でなく、白っぽい画像または黒っぽい画像になり、文字が読み取れないという問題が発生する。一般的に、白っぽい画像は「白飛び」と、黒っぽい画像は「黒つぶれ」と呼ばれる。
【０００５】
撮影する画像の輝度を適切に調整するための撮影パラメータには、（１）露光、（２）ゲイン、（３）絞り、および（４）照明の光度の４種類が存在する。（１）露光調整は、光が撮像素子で電荷に変換される時間長を調整する。（２）ゲイン調整は、撮像素子で生成された電荷を電圧に変換する倍率を調整する。（３）絞りはカメラ本体に入射する光量を増減する。（４）照明の光度調整は、カメラで撮影する付近の照度を調整する。
【０００６】
上記の撮影パラメータのうち、「絞り」は、産業用カメラの場合、カメラ本体の機能としては用意されておらず、部品を追加する必要がある。この部品は、電子的に調整可能なものは高価であり、手動で調整する固定式のものが使用されるが、自動調整の対象にはならないので、本発明では撮影パラメータの対象外とする。また、「照明」は、照明器の光量を調整する場合には撮影パラメータの対象となるが、撮影パラメータのパラメータ数が増加すると調整アルゴリズムが複雑になるので、本発明では撮影パラメータの対象外とし、照明の光度は固定であるとする。
【０００７】
以上のように、本発明では、調整の容易な「露光」と「ゲイン」を撮影パラメータとする。
【０００８】
前述のように、屋外駐車場の車番認識装置に通常の産業用カメラを使用した場合、固定した撮影パラメータ（露光とゲイン）では良好な画像が得られない。そのため、良好な画像を得るためには複数の異なる撮影パラメータで撮影を行う。良好な画像とは、ナンバープレートの文字と文字の無い部分（背景）とのコントラストが高く、画像認識処理を行いやすい画像を指す。この複数組の撮影パラメータは、それぞれの組が担当する撮影環境の照度で良好な画像を得ることができるように設定され、複数組の撮影パラメータ全体で設置場所の撮影環境の照度の全範囲をカバーする。コスト上の制約から、カメラと画像処理部はそれぞれ１台ずつであり、撮影パラメータの異なる複数のカメラで同時に撮影して、複数の画像処理装置で並列に画像処理を行うことはできない。言い換えれば、本発明が対象とするのは、１台のカメラで撮影した画像を１つの画像処理部で処理する構成である。
【０００９】
さらに、駐車場等の入出口に設置する車番認識装置の場合、進入する車両はある程度の速度で移動しており、最初撮影した画像を処理して車番が認識できなかった場合に、より認識が容易な画像が得られる撮影パラメータに変更して再度撮影を行って画像処理を行うことができるかは、車両の移動速度による。最初撮影した画像を処理して車番が認識できなかった場合で、以降の撮影および画像処理が行えなかった場合には、車番認識ミスとなる。なお、車番認識ミスは、ナンバープレートが汚れている場合や、ナンバープレートに影が投影されている場合などにも発生する。ユーザである駐車場管理者からは、車番認識ミス発生率の低減および全体として車番認識時間を短縮することが要求されている。
【００１０】
そのため、撮影パラメータに良好な認識結果が得られると予測される具合に応じて優先順位をつけて、優先順位の撮影パラメータの順番で撮影および画像処理を行う。本発明は、この優先順位を付与する制御に関係する。
【００１１】
屋外で使用する車番認識装置については、車番認識ミスの低減、消費電力の低減等のための各種の方法が提案されている。
特許文献１は、屋外の所定場所に設置した車番認識装置で、タイマ機能を利用して昼の間は照明光量を低減して、照明装置の消費電力を低減することを記載している。
【００１２】
特許文献２、３および７は、路面上を走行する車両の車番を認識する車番認識装置で、カメラの設置地点を考慮した上で、タイマ機能を利用して、太陽光が撮影に対して順光または逆光になるかを判定し、判定結果および路面の画像に基づいて絞り調整により画像の輝度を調整することを記載している。さらに、引用文献２は、直前の所定期間に撮影した画像データを参考に絞りを調整することを記載している。
【００１３】
特許文献４は、車載用車番認識装置で、車両のライト点灯状態を検出し、その検出結果に応じてカメラのゲインを調整することを記載している。
特許文献５は、路面上を走行する車両の車番を認識する車番認識装置で、タイマ機能を利用して、太陽光が撮影に対して順光または逆光になるかを判定し、判定結果および路面の画像に基づいて絞り調整により画像の輝度を調整することを記載している。
特許文献６は、車番認識装置で、測定した周囲の照度に応じてカメラの露出感度を調整することを記載している。
【００１４】
以上のように、これまで、直前の所定期間に撮影した画像データを参考に絞りを調整すること、検出した周囲の照度に応じて絞りを調整すること、設置地点の情報と時刻に応じて絞りを調整すること、などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００３−３００４３７号公報
【特許文献２】特開２００５−３５４７４６号公報
【特許文献３】特開平８−１２４０８２号公報
【特許文献４】特開２００９−０７１５２１号公報
【特許文献５】特開平４−３６４６００号公報
【特許文献６】特開平３−２７６３７９号公報
【特許文献７】特開２００９−２３９５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、これまで提案されている方法では、車番認識ミスを十分に低減することができず、全体として車番認識時間を十分に短縮することができなかった。
本発明は、簡単な構成で、車番認識ミスを低減した車番認識方法および車番認識装置の実現および全体として車番認識時間を短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の車番認識方法および車番認識装置は、上記課題を解決するため、直前に検出したナンバープレートの輝度に関する情報、時刻、設置場所の緯度および経度から算出した日の出と日の入り時刻に基づく昼夜判定結果、および照度センサで検出した周囲の照度を利用して、簡単なアルゴリズムで撮影パラメータの優先順位を設定することにより、車番認識ミスを低減する。
【００１８】
すなわち、本発明の車番認識方法は、屋外に設置されたカメラで、進入する車両のナンバープレートを含む画像を撮影し、カメラの撮影した画像データを処理して、ナンバープレートの車番を認識する車番認識方法であって、車番の認識に成功した場合のナンバープレートの画像における背景および文字の輝度に基づいて、撮影環境の照度に応じた撮影条件を規定する撮影パラメータの優先順位を設定し、最後に車番の認識に成功してからの経過時間が所定値以上の場合には、カレンダ機能により昼夜判定を行い、夜の場合には、撮影パラメータを夜に対応したパラメータが最優先になるように設定し、夜以外の場合には、照度センサの検出した照度に応じて撮影パラメータを設定することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の車番認識装置は、屋外に設置され、進入する車両のナンバープレートを含む画像を撮影し、撮影する画像の輝度を複数段階で設定可能なカメラと、カメラの撮影した画像データを処理して、ナンバープレートの車番を認識する画像処理部と、カメラが撮影する付近の照度を検出する照度センサと、画像処理部の処理した画像データおよび照度センサの検出した照度に基づいて、撮影環境の照度に応じた撮影条件を規定する撮影パラメータの優先順位を設定する撮影条件制御部と、を備える車番認識装置であって、撮影条件制御部は、画像処理部による車番の認識に成功した場合のナンバープレートの画像における背景および文字の輝度に基づいて、撮影パラメータの優先順位を設定し、最後に画像処理部による車番の認識に成功してからの経過時間が所定値以上の場合には、カレンダ機能により昼夜判定を行い、夜の場合には、夜に対応した撮影パラメータが最優先になるように設定し、夜以外の場合には、照度センサの検出した照度に応じて撮影パラメータの優先順位を設定することを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、（１）直前に検出したナンバープレートの輝度に関する情報、（２）時刻、設置場所の緯度および経度から算出した日の出と日の入り時刻に基づく昼夜判定結果、および（３）照度センサで検出した周囲の照度を、有機的に利用する簡単な撮影パラメータの優先順位設定アルゴリズムで、車番認識ミスを低減すると共に、全体として車番認識時間が短縮される。
【００２１】
カメラは、画像の輝度を、複数段階の撮影パラメータで設定可能であり、夜の場合は、撮影環境が暗い場合に対応した撮影パラメータを最優先とする。
【００２２】
また、カレンダ機能は、内蔵している時計機能が算出した算出時刻と、設定された車番認識装置の設置場所の緯度および経度から、日の出および日の入り時刻を算出し、算出時刻を日の出および日の入り時刻と比較して、夜であるかを判定する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、産業用カメラに備わった一般的な機能を利用し、周囲の照度を検出する照度センサを付加するだけで、簡単な演算処理で確実に車番が認識でき、全体として車番認識時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の実施形態の駐車場システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、実施形態のカメラ装置において実現される車番認識装置の構成を示す図である。
【図３】図３は、直前に撮影したナンバープレートの文字と背景の輝度に応じて次回の撮影パラメータを決定するアルゴリズムに従って撮影パラメータを切り替えるようにした場合で、ナンバープレートを定位置に固定し、５分間隔で連続撮影した画像を処理してナンバープレートの背景と文字を認識し、確実に背景または文字の領域であると判定された複数個所の輝度の変化を示す図である。
【図４】図４は、実施形態の撮影パラメータ優先順位設定部における優先順位設定処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、本発明の実施形態の駐車場システムの構成を示す図であり、（Ａ）は駐車場システムの全体構成を、（Ｂ）は入口ゲート、出口ゲート、事前精算機およびそれらを制御する管理装置からなる駐車場システムの制御系の構成を示す図である。
【００２６】
図１の（Ａ）に示すように、実施形態の駐車場システムは、周囲を柵で囲まれ、内部に多数の駐車スペースを有する駐車場１と、柵の１箇所に設けられた入口ゲート２と、柵の１箇所に設けられた出口ゲート３と、事前精算機４と、を有する。
【００２７】
図１の（Ｂ）に示すように、入口ゲート２は、光電センサ２３および２４と、駐車券発行機２５と、カメラ装置２６と、ゲートバー２８の開閉を行うゲート装置２７と、を有する。出口ゲート３は、光電センサ３３および３４と、全自動精算機３５と、カメラ装置３６と、ゲートバー３８の開閉を行うゲート装置３７と、を有する。入口ゲート２の駐車券発行機２５、カメラ装置２６およびゲート装置２７と、出口ゲート３の全自動精算機３５、カメラ装置３６およびゲート装置３７と、事前精算機４は、通信経路４１を介して管理装置４０に通信可能に接続される。通信経路４１は、例えば、ＲＳ４８５インターフェースで実現される。
【００２８】
入口ゲート２の光電センサ２３および２４は、一方の光電センサ２４が、他方の光電センサ２３に向かって赤外線等の光線を出力する。光電センサ２３と２４間に遮蔽物が存在しない状態では、光電センサ２３が光線を受信しており、高レベルの受光信号を出力する。これに対して、光電センサ２３と２４間に車両５等が間に進入して光線を遮断すると、光電センサ２３における受信信号が低レベルに変化するので、車両５等の入口ゲート２への進入を検出できる。光電センサ２３は、受信信号の変化量が閾値以上であることを検出すると、カメラ装置２６にゲートへの進入発生を通知する。なお、車両以外に、人間等が光電センサ２３および２４の間に進入すると、同様にカメラ装置にゲートへの進入発生が通知されることになる。ただし、後述するように、光電センサ２３に応じてカメラ装置２６が動作しても、ナンバープレートを認識できないだけなので特に問題は生じない。出口ゲート３の光電センサ３３および３４の動作も同様である。
【００２９】
カメラ装置２６および３６は、光電センサ２３と２４および３３と３４からゲートへの進入発生を通知されると、車両のナンバープレートを含む画像を撮影し、付属の画像処理部が車番を認識する処理を行う。そして、車番を認識すると、認識した車番を管理装置４０に通知する。上記のように、ゲートに車両以外のものが進入した場合やナンバープレートが汚れている場合には、車番を認識することはなく、車番の認識不能を通知する。
【００３０】
駐車券発行機２５は、入口ゲート２に進入した車両の関係者により操作され、操作に応じて駐車券を発行し、発行に関係するデータを管理装置４０に通知する。管理装置４０は、発行した駐車券とカメラ装置２６の認識した車番を関連付けて記憶し、それらの情報を管理する。なお、駐車券発行機２５は、操作が行われると、管理装置４０と通信を行い、条件が満たされた場合に管理装置４０からの指示に応じて駐車券を発行するようにしてもよい。この場合も、管理装置４０は、発行した駐車券とカメラ装置２６の認識した車番を関連付けて記憶し、それらの情報を管理する。
【００３１】
全自動精算機３５は、出口ゲート３に進入した車両の関係者により駐車券が挿入された上で操作され、挿入された駐車券の情報が管理装置４０に通知される。この時、カメラ装置３６は、認識した車両の車番を通知するので、入口ゲート２に入った時に発行した駐車券と関連付けて記憶された車番と一致するかを確認し、一致していれば経過時間に応じた料金を全自動精算機３５に通知する。全自動精算機３５は、通知された料金を表示し、精算が終了されると、精算終了を管理装置４０に通知する。
【００３２】
ゲート装置２７および３７は、管理装置４０からの指令に応じて開閉動作を行う。
【００３３】
事前精算機４は、駐車券が挿入された上で操作され、挿入された駐車券の情報が管理装置４０に通知される。管理装置４０は、駐車券が発行されてからの経過時間に応じた料金を事前精算機４に通知する。事前精算機４は、通知された料金を表示し、精算が終了されると、精算終了を管理装置４０に通知する。
【００３４】
次に、駐車場の入出車動作時の動作および処理について説明する。
駐車場を利用する車両５は、入口ゲート２から進入する。この時、実施形態の駐車場システムでは、入口ゲート２に設けられたカメラ装置２６に付属した車番認識装置が、進入する車両５のナンバープレートの画像から車番を認識する。認識された車番は管理装置４０に通知され、認識した車番が月極契約の車両の車番に含まれるか判定される。
【００３５】
含まれる場合、すなわち月極契約の車両の場合には、管理装置４０がゲート装置２７にゲートバーを上げるように指示するので、月極契約の車両は、駐車場１内に入ることができ、あらかじめ決められている駐車スペースまたは空いている駐車スペースに駐車する。この時、管理装置４０は、進入した月極契約の車両の車番に進入時刻を関連付けて記憶し、それらの情報を管理する。
【００３６】
月極契約の車両に含まれない場合、すなわち月極契約以外の車両５は、入口ゲート２の駐車券発行機２５で駐車券の発券を受けると、管理装置４０がゲートバー２８を上げるようにゲート装置２７に指示するので、駐車場１内に入り空いている駐車スペースに駐車する。この時、管理装置４０は、発行した駐車券とカメラ装置２６の認識した車番を関連付けて記憶し、それらの情報を管理する。
【００３７】
月極契約の車両５が駐車場１から出る場合は、出口ゲート３に進入すると、カメラ装置３６に付属した車番認識装置が、進入する車両のナンバープレートの画像から車番を認識する。認識した車番が月極契約の車両の車番に含まれるか判定され、含まれる場合、すなわち月極契約の車両の場合には、管理している情報に基づいてその車番の月極契約の車両が駐車場１に進入した状態であることを確認した上で、ゲートバー３８を挙げるようにゲート装置３７に指示する。このようにして、月極契約の車両は、駐車場１の外に出る。
【００３８】
月極契約以外の車両５が駐車場１から出る場合は、２通りの料金精算方法がある。１つは、出口ゲート３の全自動精算機３５で精算する通常の料金精算方法である。この場合、駐車場１を出る車両５が出口ゲート３に進入すると、カメラ装置３６に付属した車番認識装置が車番を認識する。認識した車番は月極契約の車両の車番に含まれないので、ゲートバー３８は下りたままである。駐車券を全自動精算機に挿入して料金精算が終了すると、管理装置４０は、料金精算を確認した上で、ゲートバー３８を挙げるようにゲート装置３７に指示する。このようにして、車両５は、駐車場１の外に出る。
【００３９】
もう１つの方法は、事前精算機４を利用する方法である。この場合、駐車場１を出る車両の関係者は事前精算機４に駐車券を挿入して精算を行う。管理装置４０は、事前精算機４での料金精算を確認した上で、精算が終了した駐車券に対応付けされた車番を、精算済み車番として記憶する。
【００４０】
事前精算を済ました車両５が出口ゲート３に進入すると、カメラ装置３６に付属した車番認識装置が車番を認識し、認識した車番を管理装置４０に通知する。管理装置４０は、通知された車番が精算済み車番に含まれるか判定し、含まれる場合、すなわち精算済み車両の場合には、ゲートバー３８を挙げるようにゲート装置３７に指示する。このようにして、精算済み車両は、駐車場１の外に出る。なお、含まれない場合には、上記の通常の料金精算方法を行うことになる。
【００４１】
以上が、実施形態の駐車場システムの説明であり、このようなシステム自体は広く使用されており、各種の変形例も知られている。本発明の車番認識装置および車番認識方法は、カメラ装置２６および３６において実現される。また、本発明の車番認識装置および車番認識方法は、駐車場システムの実施形態以外の変形例にも適用可能である。
【００４２】
図２は、実施形態のカメラ装置２６および３６において実現される車番認識装置の構成を示す図である。
図２の（Ａ）に示すように、実施形態の車番認識装置は、カメラ５１と、照度センサ５２と、撮影条件制御部６１と、画像処理部６２と、を有する。撮影条件制御部６１および画像処理部６２は、処理回路６０内に実現される。処理回路６０は、ＣＰＵを含むコンピュータとして実現され、撮影条件制御部６１および画像処理部６２は、処理回路６０内にハードウエアおよびファームウエアにより実現されることが望ましい。なお、図示していないが、カメラ装置２６および３６には、車番認識装置を含めた全体の制御を行うカメラ制御部が設けられている。カメラ制御部は、光電センサ２３および３３からの信号に応じて、画像処理部６２が、カメラ５１から受信したデジタル画像データに対して車番認識処理を実行するように制御する。
【００４３】
カメラ５１は、入口および出口ゲートに進入する車両のナンバープレートを撮影するように撮影方向および画像サイズが設定されている。ここでは、カメラ５１は、広く使用されている産業用ＴＶカメラであり、詳しい説明は省略する。ここでは、カメラ５１は、撮影した画像のデジタル画像データを常時出力しているが、上記のカメラ制御部からの制御信号に応じて、光電センサ２３および３３がゲートへの進入物を検出した時にのみデジタル画像データを出力することも可能である。また、カメラ５１は、赤外線カメラであり、必要に応じて撮影範囲を赤外線で照明する照明装置を設けることが望ましい。照明装置は、光電センサ２３および３３がゲートへの進入物を検出した時に発光するフラッシュ型であってもよい。
【００４４】
さらに、カメラ５１は、撮影する画像の輝度を調整するパラメータとして露光およびゲインを調整する。実施形態では、露光およびゲインを適宜組み合わせて、撮影環境が明るい状態の時の撮影パラメータ１と、撮影環境が中間状態の時の撮影パラメータ２と、撮影環境が暗い状態の時の撮影パラメータ３と、を定める。カメラ５１は、設定された優先順位に従って３つの撮影パラメータを選択し、順次撮影を行う。ただし、撮影可能な回数は、車両の移動速度により決定される。なお、上記のカメラ制御部が、撮影パラメータに応じてカメラ５１の撮影を制御するようにしてもよい。
【００４５】
照度センサ５２は、カメラ５１の上部に設けられ、カメラ５１の撮影範囲付近の照度を検出し、検出した照度データを撮影条件制御部６１に出力する。照度センサ５２は、カメラ５１の撮影範囲である車両の進入路付近の照度を検出するように、ある程度の指向性を有することが望ましい。
【００４６】
図２の（Ｂ）は、照度センサ５２の構成例を示す図である。照度センサ５２は、フォトダイオード７１と、増幅器（アンプ）７２と、抵抗７３と、Ａ／Ｄ変換器７４と、を有する。フォトダイオード７１は、入射する赤外線量に対応した流れる電流を変化させる。増幅器（アンプ）７２および抵抗７３で形成される増幅回路は、フォトダイオード７１に流れる電流を、対応する電圧に変換して出力する。Ａ／Ｄ変換器７４は、増幅回路の出力するアナログ電圧を、対応するデジタル照度データに変換する。
【００４７】
画像処理部６２は、カメラ５１の撮影したデジタル画像データを受信し、受信したデジタル画像データに対して車番認識処理を実行する。ここで行う車番認識処理は、公知の車番認識アルゴリズムを使用した広く使用されている処理であり、詳しい説明は省略する。ただし、画像処理部６２は、認識したナンバープレートにおける背景と文部の平均的な輝度レベルを示すデータを生成してプレート輝度情報として出力する。背景と文字の平均的な輝度レベルは、例えば、確実に背景または文字であると判定された領域内の複数個所の輝度レベルの平均値である。
【００４８】
図２の（Ｃ）は、コンピュータとして実現され撮影条件制御部６１の機能ブロック図である。
図示のように、撮影条件制御部６１は、撮影パラメータ優先順位設定部８１と、タイマ８２と、昼夜判定処理部８３と、を有する。
【００４９】
タイマ８２は、コンピュータ内のカレンダ機能で実現され、時刻を算出する。通常のコンピュータに内蔵されるカレンダ機能を利用し、半年に１回程度較正を行えば、最大誤差５分以内の精度で時刻を算出可能である。昼夜判定処理部８３は、タイマ８２の算出した時刻および実施形態の駐車場システムの設置場所の緯度および経度から、分単位の精度で、日の出と日の入り時刻を算出し、その時点が夜であるか否かを判定し、判定結果を出力する。実施形態の駐車場システムの設置された場所の緯度および経度は、システムの設置時に、システムの設置者により、ＧＰＳ機能が搭載された携帯端末等により検出された駐車場システムの設置場所の緯度および経度を入力される。また、車番認識装置にＧＰＳ受信装置を内蔵して、設置場所の緯度および経度を検出するようにしてもよい。
【００５０】
昼夜判定処理部８３において緯度、経度および時刻から日の出と日の入り時刻を算出する処理は、ファームウエアで行われ、コンピュータの演算処理能力にほとんど影響せずに実行することが可能である。この処理は、短い演算時間で実行することが可能であり、コンピュータのほかの処理に悪影響を及ぼすことは無い。
【００５１】
撮影パラメータ優先順位設定部８１は、画像処理部６２からの車番認識の成否情報およびプレート輝度情報、Ｉ／Ｏポート６３を介して受信した照度センサ５２からの照度データ、および昼夜判定処理部８３の夜であるか否かの判定結果に基づいて、撮影パラメータの優先順位を設定し、設定した優先順位をカメラ５１に出力する。カメラ５１は、優先順位に応じて撮影パラメータを選択して撮影を行う。なお、上記のカメラ制御部が、優先順位に応じてカメラ５１の撮影パラメータを設定するようにしてもよい。
【００５２】
次に撮影パラメータおよび撮影パラメータの優先順位の設定アルゴリズムを説明する。
前述のように、実施形態では、撮影する画像の輝度を調整するパラメータとして露光およびゲインを調整する。ここで、実施形態では、露光およびゲインを適宜組み合わせて、撮影環境が明るい状態の時の撮影パラメータ１、撮影環境が中間状態の時の撮影パラメータ２、および撮影環境が暗い状態の時の撮影パラメータ３の３段階の撮影パラメータを設定し、設定された優先順位にしたがって撮影パラメータを選択して撮影を行う。しかし、撮影パラメータは３段階に限定されず、４段階以上であってもよい。
【００５３】
本実施形態では、直前に撮影して車番の認識に成功した画像におけるナンバープレートの文字と文字のない部分である背景の輝度情報を主として利用し、それを利用したのでは不備な場合を、夜であるか否かの情報および照度データを、有機的に組み合わせて撮影パラメータの優先順位を適切に設定する。ただし、プレートの輝度情報に関して、直前のデータだけでなく、定められた一定時間内の過去のデータを利用することも可能である。例えば、一定時間内の過去のプレートの輝度データに、経過時間に応じた重み付け係数を乗じた値を加算し、加算した値をプレートの輝度情報としてもよく、次の式で算出する。
重みを付けた輝度＝前回の輝度×前回からの経過時間の重み＋前々回の輝度×前々回からの経過時間の重み＋…＋最終回の輝度×最終回からの経過時間の重み
まず、直前に撮影したナンバープレートの情報を利用する方法を説明する。
【００５４】
この直前に撮影したナンバープレートの情報を利用する方法では、撮影パラメータの優先順位の設定は、直前に撮影して認識したナンバープレートの画像から、ナンバープレートの文字のない部分である背景の輝度と文字の輝度を抽出し、この輝度が基準となる輝度よりも暗いようであれば、次回の撮影ではより明るく撮影できる撮影パラメータを採用し、逆に、輝度が基準よりも明るいようであれば、次回の撮影ではより暗く撮影できる撮影パラメータを採用する。
【００５５】
図３は、上記の主設定アルゴリズムに従って撮影パラメータを切り替えるようにした場合で、業務用ナンバープレートを定位置に固定し、５分間隔で連続撮影した画像を処理してナンバープレートの背景と文字を認識し、確実に背景または文字の領域であると判定された複数個所の輝度の変化を示す図である。図３において、実線が文字の輝度を、点線が背景の輝度を示す。横軸は時間（分）で、午前９時を基点とする経過時間を表し、９時２０分に最初の処理が行われ、９時間処理が行われ、１８時２０分に終了した場合を示す。縦軸は、輝度レベルを示し、８ビットのデータで０〜２５５レベルを取り得る。
【００５６】
まず、２０分経過時点において、撮影パラメータ２で動作を開始する。開始から１４５分（１１時５分）に、文字の輝度が上限の閾値（２４０）を超えたので、撮影パラメータ１に切り替える。
【００５７】
開始から２４５分（１３時５分）に、背景の輝度が下限の閾値（１６）より低下したので、撮影パラメータ２に戻した。
開始から４９０分（１７時１０分）に、背景の輝度が下限の閾値（１６）より低下したので、撮影パラメータ３に切り替わった。
【００５８】
図３に示すように、３段階のパラメータを切り替えることにより、全体として、文字および背景の輝度が０と２５５近辺で飽和せず、文字と背景のコントラストが十分な大きさであり、画像処理により文字を認識可能であることが分かる。
【００５９】
なお、図３では、優先順位をもっとも高くする撮影パラメータの設定について説明したが、優先順位の２番目および３番目については、たとえば以下のように設定する。撮影パラメータ１または３を最優先にする場合には、撮影パラメータ２を優先順位の２番目とし、残りを３番目とする。撮影パラメータ２が最優先である場合には、例えば、文字と背景の輝度レベルの平均値が、中間値（１２８）以上の場合には撮影パラメータ１を優先順位の２番目とし、撮影パラメータ３を優先順位の３番目とし、また、文字と背景の輝度レベルの平均値が、中間値（１２８）未満の場合には撮影パラメータ３を優先順位の２番目とし、撮影パラメータ１を優先順位の３番目とする。
【００６０】
この設定アルゴリズムでは、直前に撮影した画像から輝度の変化を検出し、その変化に撮影パラメータを追従させる。この方法は、最終的な文字認識の対象となるナンバープレートの輝度をピンポイントで取得するため、制御の精度が高く、この方法に従って撮影パラメータの優先順位が制御された場合には、認識ミスの発生率を小さくできる。
【００６１】
しかし、この方法には次のような問題がある。（１）何らかの原因でナンバープレートおよび車番が認識できなかった場合に、追従すべき環境の照度が不明になる。（２）車両の進入の時間間隔が撮影環境の照度の変化に対して十分に短ければ、その間の変化は小さいので追従が正しく行えるが、時間間隔が長い場合には、その間に撮影環境が大きく変わる可能性が高く、追従が正しく行えない場合が生じる。（３）（２）と関連するが、車両の進入がない時間帯が長い場合にも、追従が正しく行えない場合が生じる。
【００６２】
（１）の具体例としては、ナンバープレートの汚れがひどくて車番が認識できない場合や、文字の一部を隠すような枠または飾りなどがナンバープレートに付けられているために車番が認識できない場合である。また、ナンバープレートの一部に建物などの影が投影されている場合である。
【００６３】
（２）の具体例としては、雲の流れが速く、日向と日陰が頻繁に繰り返される場合である。（３）の具体例としては、夜間閉店するショッピングセンターなどで、前日の夜間に入場および退場した車両の画像に基づいて設定した撮影パラメータが、翌日の朝に入場および退場する車両の撮影に使用される場合である。
【００６４】
このように、直前に撮影した画像から輝度の変化を検出し、その変化に撮影パラメータを追従させる主設定アルゴリズムに基づく優先順位設定方法は、以上の（１）から（３）の場合などに車番認識ミスが発生する可能性が高くなる。
【００６５】
次に、昼夜判定の長所および短所について説明する。
昼夜判定は、ナンバープレートの状態や車両進入の時間間隔による影響は受けないという長所を有する。
【００６６】
しかし、（１）天候の情報がないため、天候の影響が除外できない、（２）地形や建物による影の影響が除外できない、（３）昼夜の判定はできるが、撮影環境の照度が数値として得られるわけではない、という短所を有する。
【００６７】
また、照度データを利用する方法の長所および短所について説明する。
照度データの利用は、（１）ナンバープレートの状態や車両進入の時間間隔による影響は受けない、（２）天候や影の影響も含めて計測できる、という長所を有する。
【００６８】
しかし、（１）ナンバープレートの輝度をピンポイントで測定せずに周辺の照度を測定するので、車両や地面の色の影響を受け、制御の精度が低く、（２）ヘッドライトの影響を受ける、という短所を有する。
【００６９】
本実施形態では、以上説明した長所および短所を有する３つの方法を有機的に利用して、簡単な撮影パラメータの優先順位設定アルゴリズムで車番認識ミスを低減する。具体的には、直前に撮影して車番の認識に成功した画像におけるナンバープレートの文字と文字のない部分である背景の輝度情報を主として利用し、それを利用したのでは不備な場合は、夜であるか否かの情報および照度データを利用して撮影パラメータの優先順位を適切に設定する。
【００７０】
図４は、実施形態の撮影パラメータ優先順位設定部８１における優先順位設定処理を示すフローチャートである。
Ｓ１１では、光電センサ２３と２４および３３と３４が、車両の進入の検出動作を行い、進入した場合にはＳ１２に進み、進入していない場合にはＳ２１に進む。
Ｓ１２で、カメラ５１が、進入した車両のナンバープレートを含む画像を、設定されている優先順位に従って撮影し、画像処理部６２が、ナンバープレートおよび車番の認識を行う。
【００７１】
Ｓ１３で、車番の認識が成功したか失敗したかを判定し、成功の場合はＳ１４に進み、失敗の場合はＳ１６に進む。
Ｓ１４では、画像処理部６２が、ナンバープレートの背景および文字の輝度（プレート輝度）を算出し、撮影パラメータ優先順位設定部８１に送信する。
【００７２】
Ｓ１５では、撮影パラメータ優先順位設定部８１が、前述のアルゴリズムに従って撮影パラメータの優先順位を設定し、Ｓ１１に戻る。具体的には、ナンバープレートの背景の輝度と文字の輝度が、基準となる輝度よりも暗いようであれば、１段階明るく撮影する撮影パラメータを最優先とし、逆に、輝度が基準よりも明るいようであれば、１段階暗く撮影する撮影パラメータを最優先とする。これにより、撮影環境の照度変化に追従して撮影ができる。通常時は、Ｓ１１からＳ１５の動作を繰り返すことになる。
【００７３】
Ｓ１６では、前回と同じ撮影パラメータの優先順位を維持し、Ｓ１１に戻る。この場合は、前述のようなナンバープレートの汚れ等でナンバープレートおよび文字を認識できなかったと考えられる。このような画像で新たに撮影パラメータの優先順位を設定すると、好ましくない撮影パラメータの優先順位に設定される恐れがある。そこで、この場合は撮影パラメータの優先順位を変更せず、次回の撮影も同じ撮影パラメータの優先順位で撮影を行うようにする。なお、認識に失敗した場合、経過時間は車両の進入が無かったものとして計測を続ける。
【００７４】
Ｓ２１では、進入無し時間が閾値を超えたかを判定し、超えていればＳ２２に進み、超えていなければＳ１１に戻る。
通常時の動作は、車両進入の時間間隔が撮影環境の照度の変化する時間より短いことを前提としている。長時間車両の進入が無い場合、撮影環境の照度が大きく変化してしまい、前回のナンバープレートの文字と背景の輝度が参考にできない。このために、前回の車両進入からの経過時間を計測し、決められた閾値を超えた場合は、「復帰時の動作」に関するＳ２２からＳ２６の別の処理を実行する。
【００７５】
Ｓ２２では、昼夜判定処理部８３が、日の出または日の入り時刻を算出する。
Ｓ２３では、昼夜判定処理部８３が、タイマ８２の出力する現在の時刻と算出した日の出または日の入り時刻を比較し、現在が夜であるか、言い換えれば太陽が出ていない暗い状態であるかを判定し、夜であればＳ２４に進み、それ以外であればＳ２５に進む。
【００７６】
Ｓ２４では、暗い状態の撮影パラメータである撮影パラメータ３を最優先に設定し、Ｓ１１に戻る。この場合、太陽は出ていないので、もし照度データが明るいという照度を示しても、それはヘッドライト等の外乱によるものと考えられる。そのため、夜には、照度データおよび気象条件にかかわらず、撮影パラメータ３に設定される。
【００７７】
Ｓ２５では、撮影パラメータ優先順位設定部８１が、照度データを読み取る。
Ｓ２６では、照度データに基づいて、撮影パラメータの優先順位を設定し、Ｓ１１に戻る。この場合、照度データが第１の閾値より高ければ（明るい場合）、撮影パラメータ１を最優先とし、照度データが第１の閾値より低く且つ第２の閾値より高ければ（中位の明るさの場合）、撮影パラメータ２を最優先とし、照度データが第２の閾値より低ければ（暗い場合）、撮影パラメータ３を最優先とする。
【００７８】
以上、実施形態の駐車場システムおよびそこで使用される車番認識装置について説明したが、説明した駐車場システムにおいて、優先順位を動的に変更する本実施形態の車番認識装置を使用した場合と、撮影パラメータの優先順位が撮影パラメータ３、２、１の順に固定されている車番認識装置を使用した場合と、を使用して、２４時間定点観測を行った結果を説明する。この観測は春行われ、観測時の天候は晴れであり、２４時間の間に、８９９台の車両が駐車場に入出場した。
【００７９】
上記の観測の結果によれば、本実施形態の車番認識装置を使用した場合には、ほとんどの場合に１回の撮影で認識に成功し、認識に要した時間は約０．５秒であり、長くても０．８秒程度であった。これに対して、優先順位を固定した場合は、認識時間が１．６〜２秒の間の回数が約５３０回であり、認識時間が０．５〜１．２秒の間の回数が約２５０回であり、認識時間が２秒以上の場合が約１００回であった。１．６〜２秒の認識時間は２回の撮影で認識に成功した場合に対応し、０．５〜１．２秒の認識時間は１回の撮影で認識に成功した場合に対応し、２秒以上の認識時間は３回の撮影で認識に成功した場合に対応する。
【００８０】
以上の通り、実施形態の車番認識装置を使用することにより、０．８秒以内でほとんどの車両の車番を認識することができ、車番認識ミスを低減でき、全体として車番認識時間が短縮された。
【００８１】
以上、実施形態を説明したが、各種の変形例が可能であるのはいうまでもない。例えば、前述の通り、撮影パラメータは４段階以上でもよく、その場合には、撮影に成功した場合のナンバープレートの輝度情報および照度データを判定する閾値の個数を増加させ、夜と判定された場合の撮影パラメータを最も暗い場合に対応させる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、屋外に設置されたカメラで撮影した画像からナンバープレートの車番を認識する車番認識装置および車番認識方法に適用可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１    駐車場
２    入口ゲート
３    出口ゲート
４    事前精算機
２３，２４，３３，３４    光電センサ
２５    駐車券発行機
２６，３７    カメラ装置
２７，３７    ゲート装置
３５    全自動精算機
４０    管理装置
４１    通信経路
５１    カメラ
５２    照度センサ
６０    処理回路
６１    撮影条件制御部
６２    画像処理部
８１    撮影パラメータ優先順位設定部
８２    タイマ
８３    昼夜判定処理部
【図１】
2013171452.tif 000003
【図２】
2013171452.tif 000004
【図３】
2013171452.tif 000005
【図４】
2013171452.tif 000006