(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子カメラにより撮影された映像に基づいて、交通諸量の検出を行う道路監視装置において、
前記電子カメラにより撮影された映像に基づいて、監視対象の道路を走行する車両数を求める車両数検出手段と、
予め設定した背景画像と、前記電子カメラにより撮影された映像との間の差分データを背景差分データとして求める背景差分検出手段と、
前記背景差分データの特徴点の数を求め、この特徴点の数と、この特徴点を求める際に基となった前記電子カメラの映像に基づいて前記車両数検出手段が求めた前記車両数とを対応づけて、ヒストグラムを作成する背景差分ヒストグラム作成手段と、
前記電子カメラにより撮影された映像と、前記電子カメラにより所定時間前に撮影された過去の映像との間の差分データを時間差分データとして求める時間差分検出手段と、
前記時間差分データの特徴点の数を求め、この特徴点の数と、この特徴点を求める際に基となった前記電子カメラの映像に基づいて前記車両数検出手段が求めた前記車両数とを対応づけて、ヒストグラムを作成する時間差分ヒストグラム作成手段と、
前記背景差分ヒストグラム作成手段にて作成したヒストグラムと、前記時間差分ヒストグラム作成手段にて作成したヒストグラムが交差する点のうち、大きい方の車両数を渋滞判定の閾値として決定する閾値決定手段と、
この閾値決定手段が決定した閾値と前記車両数とを比較して、前記車両数が前記閾値以上の場合に、渋滞が発生していると判定する渋滞判定手段とを具備することを特徴とする道路監視装置。
【請求項２】
電子カメラにより撮影された映像に基づいて、交通諸量の検出を行う道路監視方法であって、
前記電子カメラにより撮影された映像に基づいて、監視対象の道路を走行する車両数を求める車両数検出工程と、
予め設定した背景画像と、前記電子カメラにより撮影された映像との間の差分データを背景差分データとして求める背景差分検出工程と、
前記背景差分データの特徴点の数を求め、この特徴点の数と、この特徴点を求める際に基となった前記電子カメラの映像に基づいて前記車両数検出工程が求めた前記車両数とを対応づけて、ヒストグラムを作成する背景差分ヒストグラム作成工程と、
前記電子カメラにより撮影された映像と、前記電子カメラにより所定時間前に撮影された過去の映像との間の差分データを時間差分データとして求める時間差分検出工程と、
前記時間差分データの特徴点の数を求め、この特徴点の数と、この特徴点を求める際に基となった前記電子カメラの映像に基づいて前記車両数検出工程が求めた前記車両数とを対応づけて、ヒストグラムを作成する時間差分ヒストグラム作成工程と、
前記背景差分ヒストグラム作成工程にて作成したヒストグラムと、前記時間差分ヒストグラム作成手段にて作成したヒストグラムが交差する点のうち、大きい方の車両数を渋滞判定の閾値として決定する閾値決定工程と、
この閾値決定工程が決定した閾値と前記車両数とを比較して、前記車両数が前記閾値以上の場合に、渋滞が発生していると判定する渋滞判定工程とを具備することを特徴とする道路監視方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば高速道路をはじめとする種々の道路の交通流諸量を検出するのに用いられる道路監視装置および道路監視方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、従来より高速道路をはじめとする主要な幹線道路には、その交通状況を把握するために、道路監視システムが適用されることがある。
従来の道路監視システムでは、監視対象となる道路を電子カメラにより撮影し、この撮影データを画像処理して上記道路における交通量と平均速度をそれぞれ求め、これらの測定結果の相関に基づいて渋滞の発生を検出するようにしている。
【０００３】
しかしながら、このような従来の道路監視システムで行われる画像処理では、個別の車両速度を正確に求めることができなくなって、正確な平均速度が求められなくなると、正確に渋滞の発生を検出することが困難になるという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来では、正確な平均速度が求められなくなるような状況では、渋滞の発生を正確に検出することが困難になるという問題があった。
この発明は上記の問題を解決すべくなされたもので、平均速度の測定結果を用いることなく正確に渋滞の発生を検出することが可能な道路監視装置および道路監視方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明は、電子カメラにより撮影された映像に基づいて、交通諸量の検出を行う道路監視装置において、電子カメラにより撮影された映像に基づいて、監視対象の道路を走行する車両数を求める車両数検出手段と、予め設定した背景画像と、電子カメラにより撮影された映像との間の差分データを背景差分データとして求める背景差分検出手段と、背景差分データの特徴点の数を求め、この特徴点の数と、この特徴点を求める際に基となった電子カメラの映像に基づいて車両数検出手段が求めた車両数とを対応づけて、ヒストグラムを作成する背景差分ヒストグラム作成手段と、電子カメラにより撮影された映像と、電子カメラにより所定時間前に撮影された過去の映像との間の差分データを時間差分データとして求める時間差分検出手段と、時間差分データの特徴点の数を求め、この特徴点の数と、この特徴点を求める際に基となった電子カメラの映像に基づいて車両数検出手段が求めた車両数とを対応づけて、ヒストグラムを作成する時間差分ヒストグラム作成手段と、背景差分ヒストグラム作成手段にて作成したヒストグラムと、時間差分ヒストグラム作成手段にて作成したヒストグラムが交差する点のうち、大きい方の車両数を渋滞判定の閾値として決定する閾値決定手段と、この閾値決定手段が決定した閾値と車両数とを比較して、車両数が上記閾値以上の場合に、渋滞が発生していると判定する渋滞判定手段とを具備して構成するようにした。
【０００６】
また、この発明では、電子カメラにより撮影された映像に基づいて、交通諸量の検出を行う道路監視方法であって、電子カメラにより撮影された映像に基づいて、監視対象の道路を走行する車両数を求める車両数検出工程と、予め設定した背景画像と、電子カメラにより撮影された映像との間の差分データを背景差分データとして求める背景差分検出工程と、背景差分データの特徴点の数を求め、この特徴点の数と、この特徴点を求める際に基となった電子カメラの映像に基づいて車両数検出工程が求めた車両数とを対応づけて、ヒストグラムを作成する背景差分ヒストグラム作成工程と、電子カメラにより撮影された映像と、電子カメラにより所定時間前に撮影された過去の映像との間の差分データを時間差分データとして求める時間差分検出工程と、時間差分データの特徴点の数を求め、この特徴点の数と、この特徴点を求める際に基となった電子カメラの映像に基づいて車両数検出工程が求めた車両数とを対応づけて、ヒストグラムを作成する時間差分ヒストグラム作成工程と、背景差分ヒストグラム作成工程にて作成したヒストグラムと、時間差分ヒストグラム作成手段にて作成したヒストグラムが交差する点のうち、大きい方の車両数を渋滞判定の閾値として決定する閾値決定工程と、この閾値決定工程が決定した閾値と車両数とを比較して、車両数が上記閾値以上の場合に、渋滞が発生していると判定する渋滞判定工程とを具備して構成するようにした。
【０００７】
上記構成の道路監視装置および道路監視方法では、背景差分による特徴点と車両台数のヒストグラムと、時間差分による特徴点と車両台数のヒストグラムとに基づいて、渋滞発生時の車両台数の判定値を求め、この値と検出した車両台数とを比較して、渋滞の発生の有無を判定するようにしている。
【０００８】
したがって、上記構成の道路監視装置および道路監視方法によれば、画像処理により通過車両の平均速度を求めなくても、正確に渋滞の発生を検出することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の一実施形態について説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係わる道路監視システムの構成を示すものである。
【００１０】
電子カメラ１は、監視対象となる道路を撮影するものである。電子カメラ１によって得られたアナログ撮影信号は、Ａ／Ｄ変換部２にてディジタル信号に変換され、そしてフレーム毎の画像データに変換される。この画像データは、画像記憶部３と画像処理部５に出力される。
【００１１】
画像記憶部３は、Ａ／Ｄ変換部２より入力される画像データを、所定のフレーム数だけ一時的に蓄積することができる。
そして、画像記憶部３は、蓄積している画像データのうち、後述するコンソールユニット（ＣＵ）４を通じて予めオペレータから受け付けた要求に応じて、蓄積している画像データを背景画像記憶部６あるいは過去画像記憶部９に選択的に出力するとともに、最新のフレームの画像データについては、逐次、背景差分算出部７と時間差分算出部１０に出力する。
【００１２】
コンソールユニット４は、例えばパーソナルコンピュータなどの制御端末であって、当該道路監視システムの各部の設定制御機能を有する。そして、例えば、後述する画像処理部５の画像処理に関わる種々のパラメータ設定制御機能や、画像記憶部３に蓄積される画像データを閲覧し、ここに蓄積される画像データのうちいずれかを背景画像データとして背景画像記憶部６に記録する制御機能、画像記憶部３に蓄積される画像データのうち、一定時間前の画像データを、過去画像データとして、逐次、過去画像記憶部９に記録する制御機能などを備える。
【００１３】
画像処理部５は、入力される画像データを画像処理して、監視対象の道路上を走行する車両の台数を検出し、この検出結果を後述する背景差分ヒストグラム作成部８、時間差分ヒストグラム作成部１１および渋滞判定部１３に出力する。
【００１４】
背景画像記憶部６は、予め、コンソールユニット４を通じてオペレータから要求されたフレームの画像データを、画像記憶部３から読み込んで背景画像データとして記憶するものである。ここで記憶される背景画像データとしては、上記監視対象の道路上に車両が存在しない画像が望ましい。
【００１５】
背景差分算出部７は、画像記憶部３より入力される最新のフレームの画像データと、背景画像記憶部６に記憶される背景画像データとの間の、対応する画素間の輝度差を画素毎に求め、この結果を背景差分データとして背景差分ヒストグラム作成部８に出力する。
【００１６】
背景差分ヒストグラム作成部８は、背景差分算出部７にて求められた背景差分データを、画素単位で、予め設定した閾値と比較して、その輝度差情報が上記閾値以上であるか否かを２値判定する。
【００１７】
そして、背景差分ヒストグラム作成部８は、上記２値判定の結果のうち、閾値以上の輝度差があった画素の数を計数する。この計数結果（以後、背景差分特徴点数と称する）と、画像処理部５にて検出された車両台数の情報を対応づけて、図２に示すような車両台数と背景差分特徴点数の関係をヒストグラム化する。
【００１８】
過去画像記憶部９は、実際の運用の前に、上述したようにコンソールユニット４の制御により、画像記憶部３から定期的に過去画像データを読み込んで記憶するものである。
【００１９】
時間差分算出部１０は、画像記憶部３より入力される最新のフレームの画像データと、過去画像記憶部９に記憶される過去画像データとの間の、対応する画素間の輝度差を画素毎に求め、この結果を時間差分データとして時間差分ヒストグラム作成部１１に出力する。
【００２０】
時間差分ヒストグラム作成部１１は、時間差分算出部１０にて求められた時間差分データを、画素単位で、予め設定した閾値と比較して、その輝度差情報が上記閾値以上であるか否かを２値判定する。
【００２１】
そして、時間差分ヒストグラム作成部１１は、上記２値判定の結果のうち、閾値以上の輝度差があった画素の数を計数する。この計数結果（以後、時間差分特徴点数と称する）と、画像処理部５にて検出された車両台数の情報を対応づけて、図３に示すような車両台数と時間差分特徴点数の関係をヒストグラム化する。
【００２２】
渋滞判定閾値算出部１２は、背景差分ヒストグラム作成部８にて作成されたヒストグラムと、時間差分ヒストグラム作成部１１にて作成されたヒストグラムとを比較して、渋滞判定閾値を決定し、この値を渋滞判定部１３に出力する。
【００２３】
この決定方法としては、例えば図４に示すように、背景差分ヒストグラム作成部８にて作成されたヒストグラムと、時間差分ヒストグラム作成部１１にて作成されたヒストグラムが交差する点のうち、大きい方の車両台数を渋滞判定閾値とする。
【００２４】
渋滞判定部１３は、画像処理部５にて検出された車両台数と、渋滞判定閾値算出部１２にて求められた渋滞判定閾値とを比較し、上記車両台数が渋滞判定閾値以上の場合に、渋滞が発生していると判定する。この判定結果は、出力部１４に入力される。
【００２５】
出力部１４は、監視対象の道路、あるいはこの道路に通ずる道路などに設けられる電子式の交通情報表示板や、交通監視センタの表示器であって、渋滞判定部１３が渋滞を検出した場合に、監視対象の道路に渋滞が発生している旨を表示する。
【００２６】
次に、上記構成の道路監視システムによる渋滞検出動作について説明する。  まず、渋滞検出動作に先立つ前処理として、オペレータは、予めコンソールユニット４を操作して、画像処理部５の画像処理に関わる種々のパラメータ設定制御する。
【００２７】
また、オペレータは、予めコンソールユニット４を操作して、画像記憶部３に記憶される画像データを閲覧し、背景画像データとして好適する画像データを背景画像記憶部６に記憶させる。
【００２８】
そしてまた、画像記憶部３に記憶される画像データのうち、どれだけ前に撮影された画像データを、過去画像データとして過去画像記憶部９に記録するかを決める遅延時間を設定する。
【００２９】
以上のような初期設定が終了すると、背景差分算出部７により、画像記憶部３から出力される最新のフレームの画像データと、背景画像記憶部６に記憶される背景画像データとの間の、対応する画素間の輝度差が画素毎に求められ、この結果は、背景差分データとして背景差分ヒストグラム作成部８に出力される。
【００３０】
そして、上記背景差分データは、背景差分ヒストグラム作成部８により、画素単位で、予め設定した閾値と比較され、その輝度差情報が上記閾値以上であるか否かが２値判定される。
【００３１】
そしてさらに、背景差分ヒストグラム作成部８により、上記２値判定の結果のうち、閾値以上の輝度差があった画素の数、すなわち背景差分特徴点数が計数され、この点数は画像処理部５にて検出された車両台数の情報と対応づけられて、図２に示すようなヒストグラムとして集計される。
【００３２】
一方、時間差分算出部１０では、画像記憶部３より入力される最新のフレームの画像データと、過去画像記憶部９に記憶される所定フレーム前の過去画像データとの間の、対応する画素間の輝度差が画素毎に求められ、この結果は時間差分データとして時間差分ヒストグラム作成部１１に出力される。
【００３３】
そして、上記時間差分データは、時間差分ヒストグラム作成部１１により、画素単位で、予め設定した閾値と比較され、その輝度差情報が上記閾値以上であるか否かが２値判定される。
【００３４】
そしてさらに、時間差分ヒストグラム作成部１１により、上記２値判定の結果のうち、閾値以上の輝度差があった画素の数、すなわち時間差分特徴点数が計数され、この点数は画像処理部５にて検出された車両台数の情報と対応づけられて、図３に示すようなヒストグラムとして集計される。
【００３５】
このようにして、背景差分ヒストグラム作成部８と、時間差分ヒストグラム作成部１１により、２つのヒストグラムが作成されると、これらのヒストグラムに基づいて、渋滞判定閾値算出部１２が渋滞判定閾値を決定し、この値を渋滞判定部１３に出力する。
【００３６】
これに対して、渋滞判定部１３は、画像処理部５にて検出された車両台数と、渋滞判定閾値算出部１２にて求められた渋滞判定閾値とを比較し、上記車両台数が渋滞判定閾値以上の場合には、渋滞が発生しているものと判定し、出力部１４を通じて渋滞発生を報知する。
【００３７】
以上のように、上記構成の道路監視システムでは、背景差分算出部７にて車両の存在しない背景画像と現在の画像とを比較して、背景差分データを求め、このデータの特徴点数と車両台数との関係を背景差分ヒストグラム作成部８がヒストグラム化する。
【００３８】
またその一方で、時間差分算出部１０により、所定時間前の過去の画像と現在の画像とを比較して、時間差分データを求め、このデータの特徴点数と車両台数との関係を時間差分ヒストグラム作成部１１がヒストグラム化する。
【００３９】
そして、渋滞判定閾値算出部１２が、上記２つのヒストグラムを比較して、渋滞判定閾値を決定し、渋滞判定部１３が上記渋滞判定値と、画像処理部５にて検出された車両台数とを比較して、渋滞が発生の有無を判定するようにしている。
【００４０】
すなわち、上記構成の道路監視システムでは、背景差分による特徴点と車両台数のヒストグラムと、時間差分による特徴点と車両台数のヒストグラムとに基づいて、渋滞発生時の車両台数の判定値を求め、この値と画像処理部５にて検出された車両台数とを比較して、渋滞の発生の有無を判定するようにしている。
【００４１】
したがって、上記構成の道路監視装置および道路監視方法によれば、画像処理により通過車両の平均速度を求めなくても、正確に渋滞の発生を検出することができる。
【００４２】
尚、この発明は上記実施の形態に限定されるものではない。その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を施しても同様に実施可能であることはいうまでもない。
【００４３】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明では、背景差分による特徴点と車両台数のヒストグラムと、時間差分による特徴点と車両台数のヒストグラムとに基づいて、渋滞発生時の車両台数の判定値を求め、この値と検出した車両台数とを比較して、渋滞の発生の有無を判定するようにしている。
【００４４】
したがって、
したがって、この発明によれば、画像処理により通過車両の平均速度を求めなくても、正確に渋滞の発生を検出することが可能な道路監視装置および道路監視方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係わる道路監視システムの一実施形態の構成を示す回路ブロック図。
【図２】図１に示した道路監視システムの背景差分ヒストグラム作成部にて生成されるヒストグラムの一例を示す図。
【図３】図１に示した道路監視システムの時間差分ヒストグラム作成部にて生成されるヒストグラムの一例を示す図。
【図４】図１に示した道路監視システムの渋滞判定閾値算出部による渋滞判定閾値の決定方法の一例を説明するための図。
【符号の説明】
１…電子カメラ
２…Ａ／Ｄ変換部
３…画像記憶部
４…コンソールユニット
５…画像処理部
６…背景画像記憶部
７…背景差分算出部
８…背景差分ヒストグラム作成部
９…過去画像記憶部
１０…時間差分算出部
１１…時間差分ヒストグラム作成部
１２…渋滞判定閾値算出部
１３…渋滞判定部
１４…出力部
【図１】
0004301711.tif 000002
【図２】
0004301711.tif 000003
【図３】
0004301711.tif 000004
【図４】
0004301711.tif 000005