(57)【要約】      （修正有）【課題】車軸の高精度な検出を行う車軸検知装置及び車軸検知方法を提供する。【解決手段】車軸検知装置１１０は、複数の反射部と、スキャナ部と、車軸検知部１２０と、を備える。複数の反射部は、対象物に対してそれぞれ異なる角度で設けられる。スキャナ部は、所定方向にスキャンしながら光を出射し、複数の反射部のそれぞれで反射され、対象物から反射された光に基づいて、対象物までの距離を示す距離データを計測する。車軸検知部１２０は、距離データに基づいて、車軸を検知する。【選択図】図１
2016139306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に対してそれぞれ異なる角度で設けられた複数の反射部と、
所定方向にスキャンしながら光を出射し、前記複数の反射部のそれぞれで反射され、前記対象物から反射された光に基づいて、前記対象物までの距離を示す距離データを計測するスキャナ部と、
前記距離データに基づいて、車軸を検知する車軸検知部と、
を備えた車軸検知装置。
【請求項２】
前記複数の反射部のそれぞれについて、前記スキャナ部と前記反射部の位置に基づいて、計測された前記距離データを補正する距離補正部と、をさらに備え、
前記車軸検知部は、補正後の距離データに基づいて、車軸を検知する、
請求項１に記載の車軸検知装置。
【請求項３】
前記複数の反射部のそれぞれについて、前記スキャナ部から前記反射部まで前記光が進む距離である第１距離データと、前記反射部で反射された光が前記反射部から前記スキャナ部の高さ位置を通過するまでの距離である第２距離データとを求め、計測された前記距離データから、前記第１距離データと前記第２距離データを減算する補正を行う、
請求項１に記載の車軸検知装置。
【請求項４】
前記車軸検知部は、
距離ごとに、前記距離データの発生頻度を累積したヒストグラムを生成する距離ヒストグラム生成部と、
前記ヒストグラムに基づいて、所定の閾値より頻度が高いデータをタイヤ候補のデータとして抽出するタイヤ候補抽出部と、
抽出された前記タイヤ候補のデータに基づいて車軸を検知し、軸数を計数する軸数計数部と、
をさらに備えた請求項１に記載の車軸検知装置。
【請求項５】
前記複数の反射部のそれぞれは、平面鏡である、
請求項１に記載の車軸検知装置。
【請求項６】
前記複数の反射部のそれぞれは、凹面鏡である、
請求項１に記載の車軸検知装置。
【請求項７】
前記スキャナ部は、スキャン中において、前記複数の反射部のそれぞれに向けて第１の光を出射して、前記複数の反射部の反射光を前記対象物に照射するとともに、前記複数の反射部を介さずに、前記対象物に向けて第２の光を照射する、
請求項１に記載の車軸検知装置。
【請求項８】
前記スキャナ部は、スキャン中において、前記複数の反射部のうち２つの第１の反射部のそれぞれに向けて第１の光を出射して、前記２つの第１の反射部の反射光のそれぞれを前記対象物である車両の左右それぞれのタイヤに照射して、前記左右それぞれのタイヤまでの距離データを計測し、前記複数の反射部を介さずに、前記車両の車体に向けて第２の光を照射し、前記車体の幅を計測する、
請求項１に記載の車軸検知装置。
【請求項９】
前記距離補正部は、前記第１の光から計測された前記距離データを補正し、前記第２の光から計測された前記距離データを補正しない、
請求項７または８に記載の車軸検知装置。
【請求項１０】
所定方向にスキャンしながら光を出射し、対象物に対してそれぞれ異なる角度で設けられた複数の反射部のそれぞれで反射され、前記対象物から反射された光に基づいて、前記対象物までの距離を示す距離データを計測し、
前記距離データに基づいて、車軸を検知する、
ことを含む車軸検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、車軸検知装置および車軸検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速道路などの料金所では、車両の車軸の数（タイヤの数）の違いに応じて、課金する料金が異なり得る。例えば、電子料金収受システム（ＥＴＣ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｔｏｌｌ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）ではない料金所では、車両の種類を識別する必要がある。車両の種類として、普通車両および二輪車は２軸であり、大型車両は３軸であり、特大車両は４軸である。車両のタイヤを検知することにより当該車両の車軸を検知する車軸検知装置が検討等されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３５１１８４号公報
【特許文献２】特許第３８０４４１８号公報
【特許文献３】特開２０１１−２０４０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような車軸検知装置においては、従来から、車軸の高精度な検出を行うことが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の車軸検知装置は、複数の反射部と、スキャナ部と、車軸検知部と、を備える。複数の反射部は、対象物に対してそれぞれ異なる角度で設けられる。スキャナ部は、所定方向にスキャンしながら光を出射し、複数の反射部のそれぞれで反射され、対象物から反射された光に基づいて、対象物までの距離を示す距離データを計測する。車軸検知部は、距離データに基づいて、車軸を検知する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、実施形態１にかかる車軸検知装置の機能的構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施形態１の距離計測部の概略構成の一例を示す図である。
【図３】図３は、本実施形態における反射鏡と計測対象物とレーザ光の光路との関係の一例を模式的に示す図である。
【図４】図４は、実施形態１にかかる車軸検知処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、実施形態１のレーザスキャナによるスキャンの一例を示す図である。
【図６】図６は、実施形態１において反射鏡Ｍ１で反射したレーザ光に基づく距離の補正処理の一例を説明するための図である。
【図７】図７は、実施形態１において反射鏡Ｍ２で反射したレーザ光に基づく距離の補正処理の一例を説明するための図である。
【図８】図８は、実施形態１の距離計測の計測結果の例を示す図である。
【図９】図９は、実施形態１の計測領域設定部が設定する領域の範囲の一例を示す模式図である。
【図１０】図１０は、実施形態１のレーザスキャナでタイヤおよび車両の距離を計測する例の模式図である。
【図１１】図１１は、実施形態１のレーザスキャナでタイヤおよび車両の距離を計測した結果に対する頻度分布の例を示す模式図である。
【図１２】図１２は、実施形態１の距離ヒストグラム生成部の動作原理の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、実施形態１のタイヤ候補抽出部の動作原理の一例を示す模式図である。
【図１４】図１４は、実施形態２の距離計測部の構成の一例を示す図である。
【図１５】図１５は、実施形態３の距離計測部の構成の一例を示す図である。
【図１６】図１６は、実施形態４の距離計測部の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
（実施形態１）
図１は、実施形態１にかかる車軸検知装置の機能的構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の車軸検知装置１００は、図１に示すように、距離計測部１１０と、距離補正部１０１と、座標変換部１０２と、計測領域設定部１０３と、車軸検知部１２０とを主に備えている。
【０００８】
距離計測部１１０は、計測対象物である車両のタイヤまでの距離を計測し、計測した距離を距離データとして出力する。図２は、実施形態１の距離計測部１１０の概略構成の一例を示す図である。なお、車軸検知装置１００の本体は、図２に示す距離計測部１１０に接続されて構成されている他、距離計測部１１０が車軸検知装置１００の本体と一体で構成されていてもよい。
【０００９】
図２に示すように、距離計測部１１０は、計測対象物Ｔ（本実施形態では走行する車両のタイヤＴ）の側方に設置される。距離計測部１１０は、図２に示すように、反射鏡Ｍと、レーザスキャナＬとを備えている。
【００１０】
反射鏡Ｍは、３つの反射鏡Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３で構成され、各反射鏡Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３は平面鏡となっている。また、図２に示すように、３つの反射鏡Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３のそれぞれは、計測対象物Ｔに対する反射面の角度が異なるように配置されている。具体的には、反射鏡Ｍ１は、反射鏡Ｍ全体の最上部に設けられ、反射面を、図２における斜め下方に向けて設置されている。反射鏡Ｍ２は、反射鏡Ｍ全体の中央に設けられ、反射面を、図２における右側方に向けて設置されている。反射鏡Ｍ３は、反射鏡Ｍ全体の最下部に設けられ、反射面を、図２における斜め上方に向けて設置されている。
【００１１】
反射鏡Ｍは、レーザスキャナＬの走査（スキャン）に伴う回転角度（スキャン角度）に従って、反射する鏡が反射鏡Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３のいずれかに変わるように設計されている。ここで、３つの反射鏡Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を総称する場合には、反射鏡Ｍと称する。
【００１２】
レーザスキャナＬは、３つの反射鏡Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を図２における垂直方向Ａ（上下方向）にスキャンしながらレーザ光を出射する。ここで、垂直方向は所定方向の一例である。レーザスキャナＬは約１６０度のスキャン角度を有し、これが反射光Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３で３つに分割されることになる。レーザ光は、３つの反射鏡Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３のそれぞれで反射されて対象物を照射する。レーザスキャナＬは、計測対象物Ｔから反射されたレーザ光を受光して、受光したレーザ光に基づいて、計測対象物Ｔまでの距離を示す距離データを計測する。
【００１３】
図３は、本実施形態における反射鏡Ｍと計測対象物Ｔとレーザ光の光路との関係の一例を模式的に示す図である。図３（ａ）は、距離計測部１１０を上方から見た状態を示している。レーザスキャナＬは上下方向Ａにスキャンしながら計測対象物Ｔとの距離を計測するので、反射鏡Ｍで反射される投影光（レーザ光）がレーザスキャナＬ自身で遮断されないように斜めに投光して、計測対象物Ｔとの距離を計測するように設計されている。
【００１４】
図３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、距離計測部１１０を側方から見た状態を示している。また、図３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、レーザスキャナＬのスキャン角度にしたがって反射鏡Ｍによる光路が変化する様子を示している。図３（ｂ）のスキャン角度θ1の範囲では、レーザスキャナＬから出射されたレーザ光は、最上部の斜め下方に向けられた反射鏡Ｍ１で反射し、計測対象物Ｔの距離を計測する。図３（ｃ）のスキャン角度θ2の範囲では、レーザスキャナＬから出射されたレーザ光は、中央の反射鏡Ｍ２で反射し、計測対象物Ｔの距離を計測する。図３（ｄ）のスキャン角度θ3の範囲では、レーザスキャナＬから出射されたレーザ光は、最下部の斜め上方に向けられた反射鏡Ｍ３で反射し、計測対象物Ｔの距離を計測する。これにより、レーザスキャナＬの１回のスキャンに対して、スキャン角度は１／３に減少するものの、計測対象物Ｔに対するスキャン回数は３倍に増加することになる。
【００１５】
距離計測部１１０、距離補正部１０１、座標変換部１０２、計測領域設定部１０３、車軸検知部１２０の詳細について、以下説明する。図４は、実施形態１にかかる車軸検知処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【００１６】
まず、距離計測部１１０では、レーザスキャナＬが垂直方向Ａに走査（スキャン）しながらレーザ光を反射鏡Ｍに向けて出射し、計測対象物Ｔから反射されたレーザ光を受光する。図５は、実施形態１のレーザスキャナＬによるスキャンの一例を示す図である。レーザスキャナＬは、車両５０１までの距離を１次元スキャンで計測する。図５には、スキャンした点の集まり４０２〜４０５を示してある。また、図５には、タイヤ４０７（１個のみに符号を付してある）を有する車両５０１を示してある。
【００１７】
レーザスキャナＬは、図５に示すように車両５０１の横に設置され、垂直方向Ａにレーザを走査しながら、レーザ光の反射点までの距離を計測する。図５の例では、レーザスキャナＬはレーザ光を出射しながら、出射されるレーザ光を、例えば４０２（または、４０３〜４０５）で示される破線上で走査し、そして、障害物による拡散光（反射光）を受光する。
【００１８】
そして、レーザスキャナＬは、レーザ光の出射時刻と受光時刻を含むレーザスキャナデータを入力する（Ｓ１１）。そして、レーザスキャナＬは、レーザスキャナデータの両時刻の時間差から、計測対象物Ｔまでの距離を算出し、算出された距離を距離データとして出力する（Ｓ１２）。
【００１９】
次に、距離補正部１０１は、３つの反射鏡Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３のそれぞれについて、レーザスキャナＬと反射鏡Ｍの位置に基づいて、計測された距離データを補正する（Ｓ１３）。
【００２０】
レーザ光は、反射鏡Ｍに向けて出射され、反射鏡Ｍで反射したレーザ光が計測対象物Ｔで反射されて受光されるため、レーザスキャナＬで算出される距離データには、図２に示すとおり、反射鏡Ｍを経由した距離が含まれている。すなわち、反射鏡Ｍを経由した距離とは、レーザスキャナＬから反射鏡Ｍまでレーザ光が進む距離（第１距離データ）と反射鏡ＭからレーザスキャナＬの高さ位置をレーザ光が通過するまでの距離（第２距離データ）である。
【００２１】
従って、距離補正部１０１は、３つの反射鏡Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３のそれぞれをスキャンする場合について、第１距離データと第２距離データとを求め、距離計測部１１０により計測された距離データから、第１距離データと第２距離データを減算する補正を行う。以下、距離補正処理の詳細について説明する。
【００２２】
図６は、実施形態１において反射鏡Ｍ１で反射したレーザ光に基づく距離の補正処理の一例を説明するための図である。図６に示すように、反射鏡Ｍ１で反射するスキャン角度θの範囲では、計測対象物の計測位置までにｄ１，ｄ２およびｄ３の３つの距離を経由することになる。ここで、ｄ１が第１距離データ、ｄ２が第２距離データである。また、レーザスキャナＬと反射鏡Ｍ２との距離をｍ、上部の反射鏡Ｍ１における最下点ｐ00までのスキャナ角度をθ0、この点での反射鏡Ｍ２への入射角度を０°とすると、図６に示す幾何学的な関係から、ｄ１，ｄ２，ｄ３は、次の（１）〜（３）式により求められる。なお、ｐ01は、上部の反射鏡Ｍ１におけるｐ00よりも上の任意の点を示す。
【００２３】
【数１】
2016139306.tif 000003
【００２４】
ここで、角度αは、レーザ光の入射角と反射角が等しくβであることと、反射鏡Ｍ１が平面鏡であることから、（４−１）式により求められる。ここで、レーザ光の入射角（反射角）βは、（４−２）式で求められる。
【００２５】
【数２】
2016139306.tif 000004
【００２６】
図７は、実施形態１において反射鏡Ｍ２で反射したレーザ光に基づく距離の補正処理の一例を説明するための図である。反射鏡Ｍ２に反射する角度θの範囲では、計測対象物の計測位置までに経由する距離ｄ１（第１距離データ）、ｄ２（第２距離データ）およびｄ３は、図７に示す幾何学的な関係から、次の（５）〜（７）式により求められる。
【００２７】
【数３】
2016139306.tif 000005
【００２８】
なお、レーザ光が反射鏡Ｍ３で反射する場合における、ｄ１，ｄ２，ｄ３，α，βについては、（１）〜（３）式、（４−１）、（４−２）式と同様である。
【００２９】
このため、距離計測部１１０により反射鏡Ｍ１，Ｍ３で反射したレーザ光で計測された距離データｄの補正において、距離補正部１０１は、（１）〜（３）式、（４−１）、（４−２）式を用いて、ｄ１およびｄ２を算出し、距離データｄから、第１距離データｄ１および第２距離データｄ２を減算して、反射分の距離を除去し、補正後の距離データを求める。また、距離計測部１１０により反射鏡Ｍ２で反射したレーザ光で計測された距離データｄの補正において、距離補正部１０１は、（５）〜（７）式を用いて、ｄ１およびｄ２を算出し、距離データｄから、第１距離データｄ１および第２距離データｄ２を減算して、反射分の距離を除去し、補正後の距離データを求める。
【００３０】
次に、図４に戻り、座標変換部１０２は、距離補正部１０１による補正後の距離データを、極座標から直交座標における距離データに座標変換する（Ｓ１４）。
【００３１】
すなわち、距離計測部１１０のレーザスキャナＬは、スキャンにより回転しながら距離を計測する構造であるため、レーザスキャナＬが設置している点を中心とした極座標のデータとして距離データを出力する。このため、座標変換部１０２は、距離補正部１０１による補正後の距離データを、極座標から直交座標に変換する。
【００３２】
レーザスキャナＬが反射鏡Ｍ１，Ｍ３に向けてレーザ光を出射する場合、すなわち、レーザスキャナＬのスキャン角度θが図６に示す範囲の場合には、座標変換部１０２は、距離データを、レーザスキャナＬを原点とした直交座標における、距離データｚ’と高さｙ’に、次の（８），（９），（１０）式により変換する。
【００３３】
【数４】
2016139306.tif 000006
【００３４】
レーザスキャナＬが反射鏡Ｍ２に向けてレーザ光を出射する場合、すなわち、レーザスキャナＬのスキャン角度θが図７に示す範囲の場合には、座標変換部１０２は、距離データを、レーザスキャナＬを原点とした直交座標における、距離データｚ’と高さｙ’に、次の（１１），（１２），（１３）式により変換する。
【００３５】
【数５】
2016139306.tif 000007
【００３６】
図８は、実施形態１の距離計測の計測結果の例を示す図である。図８では、座標変換部１０２により座標変換した距離データを輝度値で可視化した例を示している。距離計測部１１０のレーザスキャナＬは、垂直方向Ａに１次元の距離を計測するだけであり、図８では、そのレーザスキャナＬの前を車両５０１が通過するときに、車両５０１のスキャン位置が変化している例を可視化して示している。
【００３７】
図８において、横軸（横方向）はスキャンの数を表し、縦軸（縦方向）は高さ（車両の高さ）を表す。図８の例では、４台のセダンの車両７０１〜７０４、４台のトラック７０５〜７０８、２台のセダンの車両７０９〜７１０、２台のトラック７１１〜７１２が通過している。車両の速度が速いほど、車両の見かけ上の横幅が小さくなる。なお、説明の便宜上から、セダンの車両と、トラックの車両は、それぞれ、同じものとしてある。
【００３８】
図８において、車両７０１，７０２，７０３，７０４，７０９，７１０は黒色のセダンが通過した例を示している。黒色の車体に対しては、レーザスキャナＬから出射されるレーザ光が鏡面反射するため、レーザスキャナＬの受光側にレーザ光が戻らず、距離データの計測値が存在していない。
【００３９】
一方、図８において、車両７０５，７０６，７０７，７０８，７１１，７１２はトラックの例を示している。これについては、車体全面で距離データが計測されている。また、図８における最下位のデータの集合７１３は、道路面の距離データの計測値を示している。
【００４０】
このため、図４に戻り、計測領域設定部１０３は、タイヤの径に基づく高さ位置から道路面までの領域を計測領域として設定する（Ｓ１５）。図９は、実施形態１の計測領域設定部１０３が設定する領域の範囲の一例を示す模式図である。
【００４１】
具体的には、計測領域設定部１０３は、座標変換部１０２の出力データ（座標変換後の距離データ）に対して、道路面（図８の道路面の距離データ７１３）を基準に、タイヤの直径の１／２程度の高さの範囲ｙ１から道路面ｙ２までの領域８０１を、計測領域として設定する。計測領域設定部１０３は、この計測領域にはタイヤ領域は含まれるが、それ以外の車両の構造物がほとんど含まれないように設定する。
【００４２】
車軸検知部１２０は、計測領域における距離データ（距離補正部１０１により補正され、座標変換部１０２によって座標変換された距離データ）に基づいて、車軸を検知する。具体的には、以下のように行われる。図１に示すように、車軸検知部１２０は、距離ヒストグラム生成部１２４と、タイヤ候補抽出部１２５と、軸数計数部１２６とを備えている。
【００４３】
図４に戻り、計測領域が設定されると、距離ヒストグラム生成部１２４は、計測領域設定部１０３で設定された計測領域８０１の範囲（ｙ１からｙ２までの範囲）に対して、距離ごとに距離データの発生頻度を累積し（Ｓ１６）、ヒストグラムを生成する（Ｓ１７）。
【００４４】
図１０は、実施形態１のレーザスキャナＬでタイヤおよび車両の距離を計測する例の模式図である。図１１は、実施形態１のレーザスキャナＬでタイヤおよび車両の距離を計測した結果に対する頻度分布の例を示す模式図である。
【００４５】
図１０の例では、タイヤの領域９１７のスキャンの点９０１〜９０５と、タイヤ以外の車両の領域９１９のスキャンの点９０６〜９１０および９１１〜９１５を示してある。
【００４６】
図１１の例では、図１０に示されるスキャンの点９０１〜９０５、９０６〜９１０、９１１〜９１５に対する距離ごとの頻度を示してある。図１１では、横軸（横方向）にスキャンの数を表し、奥行きの軸（奥行き方向）に距離を表し、縦軸（縦方向）に頻度を表している。図１１の例では、車両のタイヤの領域９１７をスキャンしたときにおけるデータ発生特性１００１の頻度が、タイヤの距離に相当するところで、高くなっている。一方、タイヤ以外の車両の領域９１９をスキャンしたときにおけるデータ発生特性１００２、１００３の頻度は、タイヤの距離に相当するところでは、低くなっている。
【００４７】
図１２は、実施形態１の距離ヒストグラム生成部１２４の動作原理の一例を示す図である。図１２には、図９に示される距離データ（図１２では符号１１０１）に対して、距離ごとの頻度分布（ヒストグラム）１１０２を作成した例を示してある。この頻度分布１１０２では、横軸（横方向）はスキャンの数を表し、縦軸（縦方向）は、レーザスキャナＬから地面におろした垂線の軸と車両５０１の側面との距離を表し、頻度を輝度値で表している。距離データ１１０１や頻度分布１１０２では、距離が小さいものは明るく（白く）、距離が遠いものは暗く（黒く）なっている。
【００４８】
図１２に示される頻度分布１１０２では、タイヤの位置にあわせて、輝度値が高く、頻度の大きなデータが集約されていることがわかる。
【００４９】
次に、図４に戻り、ヒストグラムが生成されると、タイヤ候補抽出部１２５は、距離ヒストグラム生成部１２４で生成されたヒストグラム、すなわち頻度分布のデータ（頻度データ）から、所定の閾値より頻度が高いデータを、タイヤ候補のデータとして、抽出して検出する（Ｓ１８）。この場合に、タイヤ候補抽出部１２５は、予め定められた閾値以下の距離にあるデータのみをタイヤ候補のデータとして抽出する構成とされてもよい。
【００５０】
図１３は、実施形態１のタイヤ候補抽出部１２５の動作原理の一例を示す模式図である。図１３（ａ）は、図１２に示される頻度分布１１０２と同じデータである頻度分布１２０１を示す。但し、図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）では、図１２に示される最初の３台分の車両について示してある。
【００５１】
図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示される頻度分布１２０１に対して一定（所定の閾値）以上の頻度を持つデータを抽出した結果（抽出データ１２０２）を示す。図１３（ｃ）は、図１３（ｂ）に示される抽出データ１２０２の連結を時系列の２値のデータとしたもの（２値データ１２０３）を示す。タイヤ候補抽出部１２５は、２値データ１２０３を、タイヤ候補のデータとして出力する（Ｓ１９）。
【００５２】
次に、軸数計数部１２６は、タイヤ候補抽出部１２５で抽出されたタイヤ候補のデータを車両単位で計数することで、車軸（タイヤ）を検知し軸数を計数する（Ｓ２０）。
【００５３】
このように本実施形態では、反射鏡Ｍが複数の反射鏡Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３で構成され、それぞれ計測対象物Ｔに対する反射面の角度が異なるように配置され、レーザスキャナＬが、複数の３つの反射鏡Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を垂直方向Ａ（上下方向）にスキャンしながらレーザ光を出射して、計測対象物までの距離を計測する。そして、本実施形態では、距離補正部１０１が計測された距離から、反射鏡Ｍを経由した距離分を減算する補正を行っている。このため、本実施形態によれば、通行速度が速い車両に対して、スキャン速度が十分でないレーザスキャナを用いても、スキャンを分割することで、走行方向の解像度を向上させ、安定して車軸を検知することができる。これにより、本実施形態によれば、低速なレーザスキャナを用いて高速で通過する車両の車軸（タイヤ）を検出することができ、この結果、車軸の高精度な検出を行うことができる。
【００５４】
（実施形態２）
実施形態１の反射鏡Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３のそれぞれは平面鏡で構成されていたが、この実施形態２では、反射鏡Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３のそれぞれは凹面鏡で構成されている。
【００５５】
図１４は、実施形態２の距離計測部１４１０の構成の一例を示す図である。距離計測部１４１０以外の車軸検知装置１００の構成は、実施形態１と同様である。
【００５６】
本実施形態の距離計測部１４１０は、図１４（ａ）に示すように、反射鏡Ｍと、レーザスキャナＬとを備えている。反射鏡Ｍは、３つの反射鏡Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３から構成されており、各反射鏡Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３は、凹面鏡となっている。レーザスキャナＬから出射したレーザ光の反射鏡Ｍ１の反射光は、反射鏡Ｍ１の焦点Ｆを通過するように、反射鏡Ｍ１、レーザスキャナＬが構成されている。反射鏡Ｍ３についても同様である。
【００５７】
これにより、距離計測部１４１０と計測対象物Ｔの間の距離ｚが平面鏡と同じ場合でも、凹面鏡の方が計測対象物Ｔに対する角度θ1に対する分解能は向上し、スキャン方向Ａについても分解能を向上させることができる。図１４（ｂ）は、実施形態２において、中央の反射鏡Ｍ２に反射する角度の範囲θ2でのレーザ光の光路を示している。
【００５８】
本実施形態の車軸検知処理は、実施形態１説明した図４に示す処理と同様に行われる。
【００５９】
このように複数の反射鏡Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３のそれぞれを凹面鏡として構成することで、レーザスキャナＬによる１回のスキャンを複数のスキャンに分割し、距離計測におけるスキャン速度をより向上させることができる。このため、実施形態２によれば、低速なレーザスキャナを用いても、スキャンを分割し、距離データを補正することで、走行方向およびスキャン方向に高い分解能で安定した車軸（タイヤ）の検出を行うことができる。
【００６０】
実施形態１、２では、反射鏡Ｍは３つの反射鏡から構成されている例を説明したが、これに限定されるものではなく、４つ以上の反射鏡で反射鏡Ｍを構成してもよい。
【００６１】
（実施形態３）
実施形態１、２では、距離計測部１１０，１４１０のスキャン中のレーザスキャナＬから出射されるレーザ光はいずれも３つの反射鏡Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３に反射して計測対象物Ｔに照射して距離を計測していた。この実施形態３では、スキャン角度に応じて、レーザ光を反射鏡Ｍに反射させる他、反射させずに直接、計測対象物に照射して距離を計測する場合を含むものである。
【００６２】
図１５は、実施形態３の距離計測部１５１０の構成の一例を示す図である。本実施形態の距離計測部１５１０は、図１５に示すように、２つの反射鏡Ｍ１，Ｍ３と、レーザスキャナＬとを備えている。２つの反射鏡Ｍ１，Ｍ３のそれぞれは平面鏡で構成されているが、これに限定されるものではなく、実施形態２と同様に、凹面鏡で構成してもよい。
【００６３】
本実施形態のレーザスキャナＬは、図１５に示すように、１スキャン中のスキャン角度θ1の範囲においては、レーザ光（第１の光）を反射鏡Ｍ１に反射させて計測対象物に照射する。また、レーザスキャナＬは、図１５に示すように、１スキャン中のスキャン角度θ2の範囲においては、レーザ光（第２の光）を反射鏡Ｍ１，Ｍ３を介さずに、直接、計測対象物に照射する。さらに、レーザスキャナＬは、図１５に示すように、１スキャン中のスキャン角度θ3の範囲においては、レーザ光（第１の光）を反射鏡Ｍ３に反射させて計測対象物に照射する。
【００６４】
そして、レーザスキャナＬは、反射鏡Ｍ１，Ｍ３を経由して計測対象物に照射され反射したレーザ光を受光して距離データを求め、反射鏡Ｍを経由せずに直接、計測対象物に照射され反射したレーザ光を受光して距離データを求める。
【００６５】
反射鏡Ｍ１，Ｍ３を経由して計測対象物に照射され反射したレーザ光に基づいて計測された距離データには、実施形態１と同様に、反射鏡Ｍを経由した距離が含まれる。このため、距離補正部１０１が、実施形態１と同様の手法で、計測された距離データから反射鏡Ｍを経由した距離（第１の距離データと第２の距離データ）を減算する補正を行う。
【００６６】
一方、反射鏡Ｍ１，Ｍ３を経由せずに直接、計測対象物に照射され反射したレーザ光に基づいて計測された距離データには、反射鏡Ｍを経由した距離が含まれない。このため、距離補正部１０１は、このような距離データに対する補正は行わない。
【００６７】
本実施形態の車軸検知装置１００において、距離計測部１５１０、距離補正部１０１以外の構成については実施形態１と同様である。本実施形態の車軸検知処理は、実施形態１で説明した図４に示す処理と同様に行われる。ただし、反射鏡Ｍ１，Ｍ３を経由せずに直接、計測対象物に照射され反射したレーザ光に基づいて計測された距離データに対しては、Ｓ１３の補正処理は行われない。
【００６８】
このように本実施形態では、スキャン角度に応じて、直接、計測対象物にレーザ光を照射して距離を計測したり、反射鏡Ｍからの反射光を計測対象物に照射して距離を求め、必要に応じて距離データの補正を行っている。このため、本実施形態によれば、使用する反射鏡の枚数を最小限にして１スキャンを複数のスキャンに分割し、距離計測におけるスキャン速度を向上させることができる。従って、本実施形態によれば、低速なレーザスキャナを用いても、最小限の枚数の反射鏡でスキャンを分割し、距離データを補正することで、走行方向に分解能高く車軸（タイヤ）の検出を行うことができる。
【００６９】
（実施形態４）
実施形態４では、スキャン角度に応じて、レーザ光を反射鏡Ｍ１，Ｍ３に反射させる他、反射鏡Ｍを反射させずに直接、計測対象物に照射して距離を計測する場合を含み、反射鏡Ｍ１，Ｍ３で反射したレーザ光で車両の左右それぞれのタイヤを照射して左右それぞれのタイヤまでの距離を計測し、反射鏡Ｍで反射させずに直接、車両の車体に照射して車幅を計測する。
【００７０】
図１６は、実施形態４の距離計測部の構成の一例を示す図である。本実施形態の距離計測部は、図１６に示すように、２つの反射鏡Ｍ１，Ｍ３と、レーザスキャナＬとを備えている。２つの反射鏡Ｍ１，Ｍ３のそれぞれは平面鏡で構成されているが、これに限定されるものではなく、実施形態２と同様に、凹面鏡で構成してもよい。反射鏡Ｍ１と反射鏡Ｍ３とは、車両５０１の左右それぞれのタイヤ１５０２に反射したレーザ光が照射されるように車両５０１の側方に配置されている。
【００７１】
本実施形態のレーザスキャナＬは、図１６に示すように、車両５０１の上方に設置される。レーザスキャナＬは、１スキャン中のスキャン角度θ1の範囲においては、レーザ光（第１の光）を反射鏡Ｍ１に反射させて、反射光を車両５０１の左側のタイヤ１５０２に照射させて符号１５０１に沿ってスキャンする。また、レーザスキャナＬは、図１６に示すように、１スキャン中のスキャン角度θ2の範囲においては、レーザ光（第２の光）を反射鏡Ｍ１，Ｍ３を介さずに、直接、車両５０１の車体に照射する。さらに、レーザスキャナＬは、図１６に示すように、１スキャン中のスキャン角度θ3の範囲においては、レーザ光（第１の光）を反射鏡Ｍ３に反射させて車両５０１の右側のタイヤに照射してスキャンする。
【００７２】
そして、レーザスキャナＬは、反射鏡Ｍ１，Ｍ３を経由して左右それぞれのタイヤに照射され反射したレーザ光を受光して左右それぞれのタイヤまでの距離データを求め、反射鏡Ｍ１，Ｍ３を経由せずに直接、車両５０１の車体に照射され反射したレーザ光を受光してその時間差から車幅を計測する。ここで、車幅の計測手法については、例えば、特許第３８４３７５３号公報に記載されている方法で簡単に実現できる。
【００７３】
反射鏡Ｍ１，Ｍ３を経由して左右それぞれのタイヤに照射され反射したレーザ光に基づいて計測された距離データには、実施形態１と同様に、反射鏡Ｍを経由した距離が含まれる。このため、距離補正部１０１が、実施形態１と同様の手法で、計測された距離データから反射鏡Ｍを経由した距離（第１の距離データと第２の距離データ）を減算する補正を行う。
【００７４】
一方、反射鏡Ｍ１，Ｍ３を経由せずに直接、車両５０１の車体に照射され反射したレーザ光に基づいて計測された距離データには、反射鏡Ｍを経由した距離が含まれない。このため、距離補正部１０１は、このような距離データに対する補正は行わない。
【００７５】
本実施形態の車軸検知装置１００において、距離計測部、距離補正部１０１以外の構成については実施形態１と同様である。本実施形態の車軸検知処理は、実施形態１で説明した図４に示す処理と同様に行われる。ただし、反射鏡Ｍ１，Ｍ３を経由せずに直接、計測対象物に照射され反射したレーザ光についてはＳ１２で車幅が計測される。また、計測された車幅に対しては、Ｓ１３の補正処理は行われない。
【００７６】
このように本実施形態では、スキャン角度に応じて、レーザ光を反射鏡Ｍ１，Ｍ３に反射させる他、反射鏡Ｍを反射させずに直接、計測対象物に照射して距離を計測する場合を含み、反射鏡Ｍ１，Ｍ３で反射したレーザ光で車両の左右それぞれのタイヤを照射して左右それぞれのタイヤまでの距離を計測し、反射鏡Ｍで反射させずに直接、車両の車体に照射して車幅を計測する。このため、本実施形態では、レーザスキャナＬによるレーザ光の１スキャンで、スキャン角度θ1の範囲で車両の左側のタイヤ、スキャン角度θ2の範囲で車幅、スキャン角度θ3の範囲で右側のタイヤまでの距離を計測することができる。そして、車体までの距離を車両５０１の上方から計測することで車幅を計測することができるので、本実施形態によれば、車幅の計測と車軸数の計数を同時に行うことができる。また、車両５０１ではタイヤは同一軸に取り付いていることから、左右のタイヤをスキャンすることは、１回のスキャンで実質２回のスキャンを行っていることになり、走行方向の解像度を倍増することができる。従って、本実施形態によれば、低速なレーザスキャナを用いても、反射鏡Ｍ１，Ｍ３でスキャンを分割し、距離データを補正することで、走行方向に高い分解能で車軸（タイヤ）の検出および車幅の計測の双方を実現することができる。
【００７７】
上記実施形態１〜４の車軸検知装置１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等を備えた通常のコンピュータのハードウェア構成となっている。
【００７８】
なお、上記実施形態１〜４の車軸検知装置１００で実行される車軸検知プログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込まれてコンピュータプログラムプロダクトとして提供される。上記実施形態１〜４の車軸検知装置１００で実行される車軸検知プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録してコンピュータプログラムプロダクトとして提供するように構成してもよい。
【００７９】
さらに、上記実施形態１〜４の車軸検知装置１００で実行される車軸検知プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることによりコンピュータプログラムプロダクトとして提供するように構成しても良い。また、上記実施形態１〜４の車軸検知装置１００で実行される車軸検知プログラムをコンピュータプログラムプロダクトとしてインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。
【００８０】
上記実施形態１〜４の車軸検知装置１００で実行される車軸検知プログラムは、上述した各部を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（プロセッサ）が上記ＲＯＭから車軸検知プログラムを読み出して実行することにより上記各部がＲＡＭ上にロードされ、各部がＲＡＭ上に生成されるようになっている。
【００８１】
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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。
【符号の説明】
【００８２】
１００…車軸検知装置、１１０，１４１０，１５１０…距離計測部、１０１…距離補正部、１０２…座標変換部、１０３…計測領域設定部、１２０…車軸検知部、１２４…距離ヒストグラム生成部、１２５…タイヤ候補抽出部、１２６…軸数計数部。
【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１４】
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【図１５】
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【図１６】
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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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