(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の通過する車線毎に同車線上方から車線上へ車線を横切る方向に走査する１本のビームを照射しその反射光から前記車両を検知して同車両までの距離を計測する投受光部と、同車線上に設けられ同車線上の映像を撮像するカメラと同カメラで撮像した映像を画像処理し車両の進行方向と車速をリアルタイムで計測する人工網膜アルゴリズムとを有する画像処理部と、前記投受光部と前記画像処理部を制御し、前記投受光部で計測した等時間単位の前記車両の横断面形状を前記画像処理部で計測したリアルタイムの車速を用いて積分することで算出した車長を用いて前記車両の判別を行なうコントローラ部とを備えてオーバヘッドセンサを構成することを特徴とする車両検知装置。
【請求項２】
車両の通過する車線毎に同車線上方から車線上へ車線を横切る方向に走査するビームを同車線方向前後に２本照射しその反射光から前記車両を検知して同車両までの距離と同車両の車速を計測し車長を算出する投受光部と、前記車線上に設けられ同車線を通過する車両の全形を視野内に収められる広角レンズ付カメラと同車両の車速が一定速度以下の場合は前記投受光部に代わり同広角レンズ付カメラで撮像した映像を画像処理して同車両の車長を計測する画像処理回路を有する画像処理部と、前記投受光部と前記画像処理部を制御し、前記車両の車速が前記一定速度より高速の場合は前記投受光部の算出した車長を用い、前記車両の車速が前記一定速度以下の場合は前記画像処理部の計測した車長を用いて車両の判別を行なうコントローラ部とを備えたオーバヘッドセンサを構成することを特徴とする車両検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速道路の料金所や、有料駐車場の出入口等における車両検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高速道路の料金所ゲートや、有料駐車場の出入口等においては、料金請求、車両出入り管理等のために通過車両の存在を検知し、またその進行方向、速度、寸法等を検出して車種を判別する車両検知装置が設置されている。
【０００３】
図５に基づき従来の光電管方式の車両検知装置の例を説明する。図５は光電管方式の車両検知装置の斜視図であり、図において、車線１２０の両脇には互いに対向して光電管を用いた車両分離器１２１が設置されており、車線１２０の路面には踏板１２２が埋設されている。
【０００４】
車両１００が車線１２０に進入して車両分離器１２１の一方から発せられ他方で受光していた光が遮られてその車両の進入が検知され、また、踏板１２２により車両１００の前後進が判別される。
【０００５】
このような車両検知装置には、さらに各種補助センサが取り付けられることによって、車両１００の進入だけでなく、車種の判別も行なっている。
【０００６】
しかしながら、このような光電管を用いた方式は、料金所ゲートのように車両１００が一列に順序良く進入する場合にのみ適用可能であり、高速道路の本線のように複数の車両１００が並行して通過する場所への適用は、検出のための光線が複数の車両に同時にあるいは連続的に遮られる状態があり適用不可能という問題があった。
【０００７】
図６に基づき従来のオーバヘッド方式の車両検知装置の例を説明する。図６はオーバヘッド方式の車両検知装置の斜視図であり、図において、車線１２０の上方にはガントリ１０４が車線１２０を横切るように架設されており、ガントリ１０４には車線１２０真上に位置してオーバヘッドセンサ１０３が設置されている。
【０００８】
複数車線に跨がってガントリ１０４を架設すれば、オーバヘッドセンサ１０３を車線１２０毎に設けられるので、車線１２０が複数あり車両１００が並行して通過するような、高速道路本線、または、複数ゲートを有する料金所や有料駐車場の出入口等にも適用可能である。
【０００９】
オーバヘッドセンサ１０３は車線１２０上方から車線１２０上にＬＥＤ（発光ダイオード：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）やレーザ光等の投光光線（本明細書において、「ビーム」という）を照射し、その反射光を受光することにより車線１２０を進行する車両１００の存在を検知するものであるが、この場合、車線１２０の前後に２つのビームＡ１０２ａ、ビームＢ１０２ｂがそれぞれ車線上方から車線の路面に向け且つ車線を横切るように極短時間のサイクル（例えば２、３ミリ秒）で走査（スキャン）して照射されており、車両１００がその２つのビームＡ１０２ａ、ビームＢ１０２ｂの遮る順序によりその進行方向が計測される。
【００１０】
また、ビームの反射光から、通過する車両１００迄の距離を計測し、その車両の車幅、形状、高さを算出し、２つのビームＡ１０２ａ、ビームＢ１０２ｂを遮る時間差から、通過する車両１００の通過速度を演算し、その結果から車両１００の車長が算出される。そして、以上の算出された車両１００の各諸元情報からは、その車種を判別することもできるものである。
【００１１】
しかしながら、上記のオーバヘッド方式の車両検知装置の場合は、車長計測精度が車両通過速度に大きく左右され、渋滞時など、車両１００が超低速で走行する場合やオーバヘッドセンサ１０３の真下で静止した場合などでは、車長計測精度が大幅に低下するという原理上の欠点を有している。
【００１２】
すなわち、この車長計算方法では、ビーム検知時間中の車両は等速で移動するという前提で２つのビームを通過する時間を車速で割ることで車長を計算しており、ある程度以上の車速で走行中は一般的に時間当たりの速度の変化が少ない上一定区間を通過する時間も小さいのでその時間内の車速変化量も少ないため、高速走行時、または少なくとも通常の巡行走行時は、ビーム検知時間中の車両１００がほぼ等速で移動すると近似できるが、ビーム検知時間中の車両１００の車速変化が大きい（等速で移動しない）場合には誤差が大きくなってしまう。
【００１３】
車両１００の車速変化が大きい場合とは、前述のように渋滞時などに超低速で走行したり発進加速、減速停止を行なったり、一時停止する場合であり、ある程度以下の車速の状態（以下、「一定速度以下」という）に起きるものである。したがって一定速度以下においては常に可能性のある車長計測精度の大幅な低下に対して何らかの対策を講ずる必要があった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような従来の車両検知装置の欠点を解消し、車線が複数あり車両が並行して通過するような場合においても適用でき、車両の車速にかかわらず、特に一定速度以下においても、正確に車長を計測できる車両検知装置を提供することを課題とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明は、上記の課題を解決するためのなされたものであり、その第１の手段として、車両の通過する車線毎に同車線上方から車線上へ車線を横切る方向に走査する１本のビームを照射しその反射光から前記車両を検知して同車両までの距離を計測する投受光部と、同車線上に設けられ同車線上の映像を撮像するカメラと同カメラで撮像した映像を画像処理し車両の進行方向と車速をリアルタイムで計測する人工網膜アルゴリズムとを有する画像処理部と、前記投受光部と前記画像処理部を制御し、前記投受光部で計測した等時間単位の前記車両の横断面形状を前記画像処理部で計測したリアルタイムの車速を用いて積分することで算出した車長を用いて前記車両の判別を行なうコントローラ部とを備えてオーバヘッドセンサを構成することを特徴とする車両検知装置を提供するものである。
【００１６】
上記手段によれば、車線が複数あり車両が並行して通過するような場合においても適用でき、且つ車両の車速は投受光部によらず人工網膜アルゴリズムでリアルタイムで計測できるので、車両の車速およびその変化にかかわらず正確に車長を算出できる。
【００１７】
（２）また、第２の手段として、車両の通過する車線毎に同車線上方から車線上へ車線を横切る方向に走査するビームを同車線方向前後に２本照射しその反射光から前記車両を検知して同車両までの距離と同車両の車速を計測し車長を算出する投受光部と、前記車線上に設けられ同車線を通過する車両の全形を視野内に収められる広角レンズ付カメラと同車両の車速が一定速度以下の場合は前記投受光部に代わり同広角レンズ付カメラで撮像した映像を画像処理して同車両の車長を計測する画像処理回路を有する画像処理部と、前記投受光部と前記画像処理部を制御し、前記車両の車速が前記一定速度より高速の場合は前記投受光部の算出した車長を用い、前記車両の車速が前記一定速度以下の場合は前記画像処理部の計測した車長を用いて車両の判別を行なうコントローラ部とを備えたオーバヘッドセンサを構成することを特徴とする車両検知装置を提供するものである。
【００１８】
上記第２の手段によれば、車線が複数あり車両が並行して通過するような場合においても適用でき、且つ車両の車長は通常は２本のビームにより投受光部によって計測した結果より算出し、誤差の出やすい同車速の一定速度以下においては広角レンズ付カメラの映像を画像処理して車長を計測することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１および図２に基づいて本発明の実施の第１形態にかかる車両検知装置を説明する。図１は本実施の形態のオーバヘッド方式の車両検知装置の斜視図であり、図２はそのオーバヘッドセンサの構成の概念図である。
【００２０】
図１に示すように本実施の形態の車両検知装置１においては、車線２０を跨いでその上方に架設されたガントリ４上にオーバヘッドセンサ３が設置されており、オーバヘッドセンサ３は、前述の従来例と異なり１本のビームを下方の車線２０上へ投光し、その反射光を受光し、さらにカメラ映像による画像処理を併用する、複合方式となっている。
【００２１】
図２にその構成を示すように、オーバヘッドセンサ３は、ビーム２を照射しその反射光から車両１００の検知、および車両１００までの距離を計測する投受光部６と、人工網膜アルゴリズムを有する画像処理部７と、投受光部６と画像処理部７を制御して総合的に車両の判別を行なうコントローラ部５とから構成されている。
【００２２】
投受光部６は、車線２０を走行する車両１００に対してビーム２を照射しその反射光を受光する投受光器８と、ビームの反射光から、通過する車両１００迄の距離を計測し、その車両１００の形状認識、車幅、車高を算出する物体検知・距離計測回路９を有している。
【００２３】
ビーム２は車線２０上方から車線２０上に照射されるが、この場合、ビーム２が車線２０上方から車線の路面に向け且つ車線を横切るように極短時間のサイクル（例えば２、３ミリ秒）で走査されて照射されており、車線２０を通過する車両１００は必ず検知される。
【００２４】
また、画像処理部７は、カメラ１１を有し、そのとらえた映像を処理する人工網膜アルゴリズム１０を備えている。この人工網膜アルゴリズム１０は、映像を画素の集まりとして認識するのではなく、画素の一定のかたまりを物体として捉え、そのかたまりの移動や色等の変化量を抽出することに特化した画像処理手法を行なうものである。
【００２５】
なお、このような人工網膜アルゴリズム１０自体は画像処理チップ（ＩＣ）やモジュール（基板）がすでに開発、販売されているものであって、それらのチップやモジュールを搭載することで高速なＣＰＵや大容量メモリ無しに、画像処理部７は車両１００の移動方向や単位時間あたりの移動距離、すなわち車速を容易に求めることができるものである。
【００２６】
人工網膜アルゴリズムは一般に、画素数が少ないため形状を精度良く認識する事は不得意であるが、物体の移動を捕らえることは得意とするので、画像処理部７では通過する車両１００の進行方向、車速をリアルタイムで計測してその判別が可能である。
【００２７】
本実施の形態の車両検知装置では、画像処理部７でリアルタイムで計測した速度情報と、投受光部６で計測した車両形状とを総合することにより、車両１００の車長は精度良く算出できる。具体的には、投受光部６で計測した等時間単位の車両１００の横断面形状を画像処理部７で計測したリアルタイムの車速を用いて積分することで、車速の等速性を必要とせず、車速の如何に係わらず、精度のよい車両形状認識、車長算出が可能となるのである。
【００２８】
なお、オーバヘッドセンサ３における投受光部６、画像処理部７、コントローラ部５は図示のように１体のユニットに収められるものでなくてもよく、各々別のユニットに構成してもよい。
【００２９】
次に、図３および図４に基づいて本発明の実施の第２形態にかかる車両検知装置を説明する。図３は本実施の形態のオーバヘッド方式の車両検知装置の斜視図であり、図４はそのオーバヘッドセンサの構成の概念図である。
【００３０】
図３に示すように本実施の形態の車両検知装置１’においては、前述の実施の第１形態と同様に、車線２０を跨いでその上方に架設されたガントリ４’上にオーバヘッドセンサ３’が設置されているが、オーバヘッドセンサ３’は、第１形態と違い、前述の従来例と同様に車線の方向の前後に２本のビームを下方の車線２０に投光し、その反射光を受光し、さらに広角カメラ映像による画像処理を併用する、複合方式となっている。
【００３１】
図４にその構成を示すように、本実施の形態のオーバヘッドセンサ３’は、２本のビームＡ２ａ、ビームＢ２ｂを照射しその反射光から車両１００の検知、および車両１００までの距離および車速を計測する投受光部６’と、広角レンズ付カメラ１１’と画像処理回路１０’を有する画像処理部７’と、投受光部６’と画像処理部７’を制御して総合的に車両１００の判別を行なうコントローラ部５’とから構成されている。
【００３２】
投受光部６’は、車線２０を走行する車両１００に対して前後２本のビームＡ２ａ、ビームＢ２ｂを照射しその反射光を受光する投受光器８’と、ビームの反射光から、通過する車両１００を検知し、車両１００迄の距離を計測し、その車両１００の形状認識、車幅、車高を算出する物体検知・距離計測回路９’とを有している。
【００３３】
２本のビームＡ２ａ、ビームＢ２ｂは車線２０上方から車線２０上に照射されるが、各ビーム２ａ、２ｂは車線２０上方から車線の路面に向け且つ車線を横切るように極短時間のサイクル（例えば２、３ミリ秒）で走査されて照射されており、車線２０を通過する車両１００は必ず検知される。
【００３４】
また、物体検知・距離計測回路９’は、車両１００が高速で通過するときは、前述の従来例と同様に通過する車両１００が２つのビームＡ２ａ、ビームＢ２ｂを遮る時間差から、車両１００の通過速度を演算し、その結果から車両１００の車長を算出する。
【００３５】
しかし、前述のような車両１００が一定速度以下の場合に起こりうる車長計測精度の大幅な低下を補うために、本実施の形態においては画像処理部７’が設けられているものである。
【００３６】
画像処理部７’は、広角レンズ付カメラ１１’を有し、そのとらえた映像を処理する画像処理回路１０’を備えている。
【００３７】
広角レンズ付カメラ１１’は広範囲の車線２０を監視することが可能であるが、本実施の形態の車両検知装置１’での広角レンズ付カメラ１１’の監視必要範囲は車線２０を通過するあらゆる車種の車両の全形を視野内に収められる範囲である。
【００３８】
また、画像処理回路１０’は、カメラでとらえた画像を画素として記憶するメモリと、その画素から車両を抽出し車長を計測するプロセッサ（ＣＰＵ等）とから構成される一般的なものである。本来、画像処理において、通行する車両の画像をリアルタイムに処理するには高速なＣＰＵを必要とするが、後述のように、画像処理の適用を一定速度以下に限定することでより安価に画像処理回路１０’を構成することが可能となる。
【００３９】
画像処理部７’は、投受光部６’により車両１００が一定速度以下で走行していると判定された時のみ、広角レンズ付カメラ１１’が撮像している車両１００の全形の画像処理を行うもので、その場合、画像処理回路１０’が車両の車長を計測する。
【００４０】
画像処理部７’は一般に処理時間がかかるが、適用する場合を車両１００が一定速度以下の場合に限定することによって、問題を生じることなくその機能が適用されるものとなる。
【００４１】
ここで「一定速度以下」とは、前述のように渋滞時などに超低速で走行したり発進加速、減速停止を行なったり、一時停止したりして、従来通りの投受光部９’による計測では車速の変化による車長計測精度の大幅な低下の起きる可能性がある速度範囲であって、高速道路、駐車場出入口等のそれぞれの条件によって、例えば「１０ｋｍ／ｈ以下」等のように、コンローラ部５’に設定されるものである。
【００４２】
以上から、投受光部６’で計測した車両形状、車高、車幅、車長等の諸元情報に、車両１００が一定速度以下の場合には、画像処理部７’で計測した車長情報を代えて補うことにより、車長計測の精度が著しく向上し、その結果、車速の等速性を必要とせず、車速の如何に係わらず、精度のよい車両形状認識、車長算出が可能となるのである。
【００４３】
なお、オーバヘッドセンサ３’における投受光部６’、画像処理部７’、コントローラ部５’は図示のように１体のユニットに収められるものでなくてもよく、各々別のユニットに構成してもよい。
【００４４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更を加えてもよいことは言うまでもない。
【００４５】
【発明の効果】
（１）以上、請求項１の発明によれば、車両検知装置を、車両の通過する車線毎に同車線上方から車線上へ車線を横切る方向に走査する１本のビームを照射しその反射光から前記車両を検知して同車両までの距離を計測する投受光部と、同車線上に設けられ同車線上の映像を撮像するカメラと同カメラで撮像した映像を画像処理し車両の進行方向と車速をリアルタイムで計測する人工網膜アルゴリズムとを有する画像処理部と、前記投受光部と前記画像処理部を制御し、前記投受光部で計測した等時間単位の前記車両の横断面形状を前記画像処理部で計測したリアルタイムの車速を用いて積分することで算出した車長を用いて前記車両の判別を行なうコントローラ部とを備えてオーバヘッドセンサを構成するようにしたので、車線が複数あり車両が並行して通過するような場合においても適用でき、且つ車両の車速は投受光部によらず人工網膜アルゴリズムでリアルタイムで計測できるため、車両の車速およびその変化にかかわらず、計測された車速に基づき正確な車長が得られる。
【００４６】
（２）また、請求項２の発明によれば、車両検知装置を、車両の通過する車線毎に同車線上方から車線上へ車線を横切る方向に走査するビームを同車線方向前後に２本照射しその反射光から前記車両を検知して同車両までの距離と同車両の車速を計測し車長を算出する投受光部と、前記車線上に設けられ同車線を通過する車両の全形を視野内に収められる広角レンズ付カメラと同車両の車速が一定速度以下の場合は前記投受光部に代わり同広角レンズ付カメラで撮像した映像を画像処理して同車両の車長を計測する画像処理回路を有する画像処理部と、前記投受光部と前記画像処理部を制御し、前記車両の車速が前記一定速度より高速の場合は前記投受光部の算出した車長を用い、前記車両の車速が前記一定速度以下の場合は前記画像処理部の計測した車長を用いて車両の判別を行なうコントローラ部とを備えたオーバヘッドセンサを構成するようにしたので、車線が複数あり車両が並行して通過するような場合においても適用でき、且つ車両の車長は通常は２本のビームにより投受光部によって計測した結果より算出し、同車速の一定速度以下においては広角レンズ付カメラの映像を画像処理して車長を計測するので、車両の車速にかかわらず、正確な車長が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態にかかる車両検知装置の説明図であり、その全体斜視図である。
【図２】実施の第１形態のオーバヘッドセンサの構成の概念図である。
【図３】本発明の実施の第２形態にかかる車両検知装置の説明図であり、その全体斜視図である。
【図４】実施の第２形態のオーバヘッドセンサの構成の概念図である。
【図５】従来の光電管方式の車両検知装置の例の説明図であり、その全体斜視図である。
【図６】従来のオーバヘッド方式の車両検知装置の例の説明図であり、その全体斜視図である。
【符号の説明】
１            車両検知装置
２            ビーム
２ａ          ビームＡ
２ｂ          ビームＢ
３、３’      オーバヘッドセンサ
４、４’      ガントリ
５、５’      コントローラ部
６、６’      投受光部
７、７’      画像処理部
８、８’      投受光器
９、９’      物体検知・距離計測回路
１０          人工網膜アルゴリズム
１０’        画像処理回路
１１          カメラ
１１’        広角レンズ付カメラ
２０          車線
１００        車両
【図１】
0004052415.tif 000002
【図２】
0004052415.tif 000003
【図３】
0004052415.tif 000004
【図４】
0004052415.tif 000005
【図５】
0004052415.tif 000006
【図６】
0004052415.tif 000007