"ステレオカメラにより、車両が進行する道路を上斜め方向から撮影した各々の撮影画像を得ると共に、当該各々の撮影画像に基づいて前記ステレオカメラの視野内を通過した車両を検知する通過車両検知装置であって、前記各々の撮影画像における画素間の視差データを画素毎に求め、当該視差データから前記ステレオカメラと撮影対象との間の距離を示す距離データを画素毎に求め、この距離データを画素毎に有する距離画像を作成する距離画像作成手段と、前記距離画像を、前記車両の進行方向における手前側に位置する第1区間と、前記車両の進行方向における奥側に位置する第2区間と、前記第1区間及び前記第2区間との間の第3区間とに分割する距離画像分割手段と、前記車両を含まない前記道路を撮影した場合の前記距離データを画素毎に有する背景距離画像が前記距離画像作成手段により予め作成され、前記背景距離画像が前記距離画像分割手段により前記第1区間、前記第2区間及び前記第3区間に分割された場合に、当該分割された背景距離画像を予め記憶する背景距離画像記憶手段と、前記距離画像の第1区間内の画素毎の距離データと、前記背景距離画像の第1区間内の画素毎の距離データとの間の差分を計測し、当該画素毎の差分を第1区間内で合計した総和がしきい値を超えた場合に、前記距離画像の第1区間をオン状態と判定し、当該しきい値を超えない場合には前記距離画像の第1区間をオフ状態と判定する第1区間状態判定手段と、前記距離画像の第2区間内の画素毎の距離データと、前記背景距離画像の第2区間内の画素毎の距離データとの間の差分を計測し、当該画素毎の差分を第2区間内で合計した総和が前記しきい値を超えた場合に、前記距離画像の第2区間をオン状態と判定し、当該しきい値を超えない場合には前記距離画像の第2区間をオフ状態と判定する第2区間状態判定手段と、前記第1区間のオン状態又はオフ状態と、前記第2区間のオン状態又はオフ状態との組合せを表す状態番号が遷移する場合に、前記状態番号の遷移を検出し、当該遷移の検出結果に基づいて、前記通過した車両を検知する通過車両検知手段とを備えたことを特徴とする通過車両検知装置。請求項1に記載の通過車両検知装置において、前記通過車両検知手段は、前記遷移の検出結果が、前記通過した車両が、近接した2台の車両、又は被牽引車を牽引棒で牽引する1台の車両、のいずれかを示す場合には、前記距離画像から前記ステレオカメラと牽引棒との間の距離を示す距離データを含む所定範囲内の距離データをもつ画素の領域を抽出し、当該画素の領域と、前記牽引棒の形状パターンとをマッチングすることにより、前記牽引棒の有無を判定する牽引棒判定手段と、前記牽引棒判定手段による判定結果が牽引棒有りを示す場合には、前記通過した車両が前記1台の車両であることを検知し、当該判定結果が牽引棒無しを示す場合には、前記通過した車両が前記2台の車両であることを検知する検知手段とを備えたことを特徴とする通過車両検知装置。以上説明したように、カメラを用いた車両検知の技術は、通過車両の他に光学条件の変化も検出してしまうので、料金所の環境下には適用できない段階にある。本発明が解決しようとする課題は、光学条件の変化を検出せずに、通過車両を検出し得る通過車両検知装置を提供することである。実施形態の通過車両検知装置は、ステレオカメラにより、車両が進行する道路を上斜め方向から撮影した各々の撮影画像を得ると共に、当該各々の撮影画像に基づいて前記ステレオカメラの視野内を通過した車両を検知する。前記通過車両検知装置は、距離画像作成手段、距離画像分割手段、背景距離画像記憶手段、第1区間状態判定手段、第2区間状態判定手段及び通過車両検知手段を備えている。前記距離画像作成手段は、前記各々の撮影画像における画素間の視差データを画素毎に求め、当該視差データから前記ステレオカメラと撮影対象との間の距離を示す距離データを画素毎に求め、この距離データを画素毎に有する距離画像を作成する。前記距離画像分割手段は、前記距離画像を、前記車両の進行方向における手前側に位置する第1区間と、前記車両の進行方向における奥側に位置する第2区間と、前記第1区間及び前記第2区間との間の第3区間とに分割する。前記背景距離画像記憶手段は、前記車両を含まない前記道路を撮影した場合の前記距離データを画素毎に有する背景距離画像が前記距離画像作成手段により予め作成され、前記背景距離画像が前記距離画像分割手段により前記第1区間、前記第2区間及び前記第3区間に分割された場合に、当該分割された背景距離画像を予め記憶する。前記第1区間状態判定手段は、前記距離画像の第1区間内の画素毎の距離データと、前記背景距離画像の第1区間内の画素毎の距離データとの間の差分を計測し、当該画素毎の差分を第1区間内で合計した総和がしきい値を超えた場合に、前記距離画像の第1区間をオン状態と判定し、当該しきい値を超えない場合には前記距離画像の第1区間をオフ状態と判定する。前記第2区間状態判定手段は、前記距離画像の第2区間内の画素毎の距離データと、前記背景距離画像の第2区間内の画素毎の距離データとの間の差分を計測し、当該画素毎の差分を第2区間内で合計した総和が前記しきい値を超えた場合に、前記距離画像の第2区間をオン状態と判定し、当該しきい値を超えない場合には前記距離画像の第2区間をオフ状態と判定する。前記通過車両検知手段は、前記第1区間のオン状態又はオフ状態と、前記第2区間のオン状態又はオフ状態との組合せを表す状態番号が遷移する場合に、前記状態番号の遷移を検出し、当該遷移の検出結果に基づいて、前記通過した車両を検知する。以下、一実施形態について図面を用いて説明する。<一実施形態>図1乃至図3は一実施形態に係る通過車両検知装置を適用した通過車両検知システムの構成を示す模式図であり、それぞれステレオカメラの設置イメージを正面図、上面図及び側面図として表している。この通過車両検知システムは、ステレオカメラ10、ETCシステム20及び通過車両検知装置30を備えている。ステレオカメラ10は、上下方向に配置された複数のカメラを含む撮影装置である。ステレオカメラ10は、車両が進行する道路を上斜め方向から撮影した各々の撮影画像を得ると共に、当該各々の撮影画像を通過車両検知装置30に送出する機能をもっている。ステレオカメラ10内の各カメラは、予め設定したフレームレートで動画像を撮影するディジタルカメラである。ステレオカメラ10は、料金所のアイランド部分に立つポールに設置され、車両の進行方向に対し、上斜め方向から撮影し、車両が横方向に通過するように視野撮影領域が設定されている。すなわち、ステレオカメラ10は、上方から路面を撮影可能な位置に設置される。また、ステレオカメラ10は、牽引棒などの牽引構造物を撮影する際に、車両による死角が発生しないように、車両の進行方向に対して垂直な方向から撮影可能な位置に設置される。なお、料金所では、車線内の車両の位置を適切に把握するため、1車線あたり3~4箇所にステレオカメラ10及び通過車両検知装置30を設置してもよい。ステレオカメラ10としては、上下のカメラに代えて、1枚のレンズで光学的に車両の上下の撮影画像を得る撮影装置としてもよい。例えば、ステレオカメラ10は、特殊なレンズにより、1台のカメラで同時に双方向からの映像を一度に分岐できる場合には、単数のカメラでハードウェアを構築してもよい。例えば、光の入り口には2つのレンズを備え、内部には光路を曲げるプリズムが配置されたウェッジプリズム偏光方式を用いたレンズ等が、適宜使用可能となっている。ステレオカメラ10によって得られた撮影画像は、撮影時刻を示すタイムコードを含んでいる。ステレオカメラ10、ETCシステム20及び通過車両検知装置30は、同期した時刻情報を生成する時計装置図示せずを有する。なお、撮影画像は、他の手法によって、ステレオカメラ10、ETCシステム20及び通過車両検知装置30が同期して動作すればステレオカメラ10の画像データの撮影時刻をETCシステム20及び通過車両検知装置30が認識できれば、必ずしもタイムコードを含まなくてもよい。ETCシステム20は、高速道路などの有料道路を通行する車両に対して課せられる通行料金を自動的に徴収する料金収受装置であり、車両に搭載されるETC車載器と無線通信し、通過車両を特定する情報を取得する。ETC車載器は、一般に、少なくとも無線通信を行うためのアンテナがフロントガラスを介して視認できる位置に設置される。通過車両検知装置30は、図4に示すように、表示部31、ユーザインタフェース32、記憶部33、ネットワークインタフェース34及び制御部35を備えている。表示部31は、LCDなどを用いたディスプレイ装置であり、当該通過車両検知装置30の運用状況を初めとする種々の情報を表示する。ユーザインタフェース32は、キーボード、マウス、タッチパネルなどのユーザから指示を受け付けるインタフェースである。記憶部33は、制御部35の制御プログラムや制御データを記憶する記憶装置であり、HDD、RAM、ROM、フラッシュメモリなどの記憶手段を1つまたは複数用いたものである。制御データとしては、例えば、背景距離画像、複数の距離しきい値距離範囲の境界値、牽引棒の形状パターンなどがある。背景距離画像は、車両を含まない道路背景を撮影した場合の距離データを画素毎に有する距離画像であり、制御部35により予め作成され、基準区間a、基準区間b及び第3区間に予め分割されている。すなわち、記憶部33は、当該分割された背景距離画像を予め記憶する。牽引棒の形状パターンは、例えば、車両の進行方向に沿って長辺を有する長方形を示す形状パターンの如き、牽引棒の典型的な形状パターンを示す情報である。牽引棒の形状パターンは、近接した2台の車両と、被牽引車を牽引棒で牽引する1台の車両と、を区別する場合に記憶される。そのため、牽引棒の形状パターンは、両者を区別しない場合には省略可能となっている。ネットワークインタフェース34は、LANなどのネットワークを通じて、ステレオカメラ10及びETCシステム20と通信するインタフェースである。制御部35は、マイクロプロセッサを備え、記憶部33が記憶する制御プログラムや制御データにしたがって動作し、当該通過車両検知装置30の各部を統括して制御する制御手段であり、ステレオカメラ10により得られた各々の撮影画像に基づいて、ステレオカメラ10の視野内撮影領域内を通過した車両を検知する機能をもっている。なお、制御部35は、通過車両の検知に加え、実空間上における通過時刻ETCシステム20の通信エリアの通過時刻を予測する機能を有していてもよい。制御部35は、具体的には例えば、以下の各機能~を備えている。図5及び図6に一例を示すように、各々の撮影画像図6Aにおける画素間の視差データを画素毎に求め、当該視差データからステレオカメラ10と撮影対象との間の距離を示す距離データを画素毎に求め、この距離データを画素毎に有する距離画像図6Bを作成する距離画像作成機能。ここで、距離画像内の距離データの分布は、同図Bの距離画像の濃淡が視認しにくいことから、理解の便宜上、図6B1に補足的に示している。距離画像を、車両の進行方向における手前側に位置する基準区間a第1区間と、車両の進行方向における奥側に位置する基準区間b第2区間と、基準区間a及び基準区間bとの間の第3区間とに分割する距離画像分割機能。車両を含まない道路を撮影した場合の距離データを画素毎に有する背景距離画像が距離画像作成機能により予め作成され、当該背景距離画像が距離画像分割機能により基準区間a,b及び第3区間に分割された場合に、当該分割された背景距離画像を予め記憶部33に書込む背景距離画像書込機能。距離画像の基準区間a内の画素毎の距離データと、背景距離画像の基準区間a内の画素毎の距離データとの間の差分を計測し、当該画素毎の差分を基準区間a内で合計した総和がしきい値を超えた場合に、距離画像の基準区間aをオン状態と判定し、当該しきい値を超えない場合には距離画像の基準区間aをオフ状態と判定する基準区間a第1区間状態判定機能。距離画像の基準区間b内の画素毎の距離データと、背景距離画像の基準区間b内の画素毎の距離データとの間の差分を計測し、当該画素毎の差分を基準区間b内で合計した総和がしきい値を超えた場合に、距離画像の基準区間bをオン状態と判定し、当該しきい値を超えない場合には距離画像の基準区間bをオフ状態と判定する基準区間b第2区間状態判定機能。基準区間aのオン状態又はオフ状態と、基準区間bのオン状態又はオフ状態との組合せを表す状態番号が遷移する場合に、状態番号の遷移を検出し、当該遷移の検出結果に基づいて、通過した車両を検知する通過車両検知機能。状態番号は、図7及び図8に示すように、基準区間aのオン状態ON又はオフ状態OFFと、基準区間bのオン状態ON又はオフ状態OFFとの組合せに応じて、S0,S1,S2,S3の4種類が用いられる。通過車両の検出は、状態番号S0,S1,S2,S3の遷移の検出結果に基づいて、例えば、図9に示すように実行される。遷移の検出結果がS0→S1→S3→S2→S0を示す場合、前進して通過した1台の車両が検知される。遷移の検出結果がS0→S1→S0又はS0→S1→S3→S1→S0のようにS1→S0を含む場合、途中後退などの非通過の車両が検知される。遷移の検出結果がS0→S1→S3→S2→S3を示す場合通過した車両が、近接した2台の車両、又は被牽引車を牽引棒で牽引する1台の車両、のいずれかを示す場合については、制御部35の通過車両検知機能は、遷移の検出結果だけでは、通過した車両の台数を区別できない。台数を区別する場合、制御部35の通過車両検知機能は、牽引確認を実行する。牽引確認は牽引棒判定機能及び検知機能により実行される。なお、牽引確認を実行しない場合には、牽引棒判定機能及び検知機能を省略可能である。牽引棒判定機能は、距離画像からステレオカメラ10と牽引棒との間の距離を示す距離データを含む所定範囲内の距離データをもつ画素の領域を抽出し、当該画素の領域と、牽引棒の形状パターンとをマッチングすることにより、牽引棒の有無を判定する機能である。検知機能は、牽引棒判定機能による判定結果が牽引棒有りを示す場合には、通過した車両が1台の車両であることを検知し、当該判定結果が牽引棒無しを示す場合には、通過した車両が2台の車両であることを検知する機能である。遷移の検出結果が他の場合S0→S1→S2、S0→S1→S3→S0又はS0→S1→S3→S1S1が長く続く状態を示す場合、制御部35は異常を検知する。次に、以上のように構成された通過車両検知装置が適用された通過車両検知システムの動作について図10のフローチャートを用いて説明する。なお、制御部35は、車両を含まない道路を撮影した場合の距離データを画素毎に有する背景距離画像を距離画像作成機能により予め作成し、当該背景距離画像を距離画像分割機能により基準区間a,b及び第3区間に分割し、当該分割した背景距離画像を予め記憶部33に書込んでいるとする。通過車両検知装置30は、電源が投入されて起動されると、図10に示す動作を、電源が切られるまで繰り返し実行する。なお、この動作は、制御部35が、記憶部33に記憶される制御プログラムや制御データにしたがって動作することにより実現する。ステレオカメラ10は、通過車両検知装置30の起動に先立って起動される。ステレオカメラ10は、所定のフレームレートによる撮影を開始し、電源が切られるまで、各カメラが撮影した各々の撮影画像を通過車両検知装置30に伝送する。これにより、同期のとれた各々の撮影画像が通過車両検知装置30に入力されるST1。通過車両検知装置30内の制御部35は、各々の撮影画像に対して、レンズ歪補正、上下画像の平行化、特徴点抽出、対応探索、といった前処理を施す。レンズ歪補正では、予め抽出した歪補正パラメータを用いて、映像周辺部の歪を修正する。上下画像の平行化では、3×3の射影変換行列を予め求めておいて左右の高さが一致するように変換する。次に、特徴点抽出では、ソーベルSobelなどのフィルタを用いて、射影変換による平行化済の画像を用いてエッジ抽出を行う。対応探索では、上下画像毎のエッジ結果についてマッチング法などのスコア値を用いてエッジの対応をとる。制御部35の距離画像作成機能は、各々の撮影画像における画素間の視差データを画素毎に求め、当該視差データからステレオカメラ10と撮影対象との間の距離を示す距離データを画素毎に求め、この距離データを画素毎に有する距離画像を作成するST2。視差データは、対応関係のとれた上下のエッジ組について画素間の距離視差を求めることにより、計測される。距離画像の作成では、画素毎に求めた視差情報視差データの変換式を用い、画素毎の視差データを画面全体の距離情報距離画像へと変換する。以下同様に、各カメラの撮影画像が一定時間後に更新される毎に、更新後の撮影画像から距離画像を作成する。制御部35の距離画像分割機能は、作成した距離画像を、車両の進行方向における手前側に位置する基準区間aと、車両の進行方向における奥側に位置する基準区間bと、基準区間a及び基準区間bとの間の第3区間とに分割するST3。制御部35の基準区間a状態判定機能は、距離画像の基準区間a内の画素毎の距離データと、背景距離画像の基準区間a内の画素毎の距離データとの間の差分を計測し、当該画素毎の差分を基準区間a内で合計した総和がしきい値を超えた場合に、距離画像の基準区間aをオン状態と判定し、当該しきい値を超えない場合には距離画像の基準区間aをオフ状態と判定するST4。制御部35の基準区間b状態判定機能は、距離画像の基準区間b内の画素毎の距離データと、背景距離画像の基準区間b内の画素毎の距離データとの間の差分を計測し、当該画素毎の差分を基準区間b内で合計した総和がしきい値を超えた場合に、距離画像の基準区間bをオン状態と判定し、当該しきい値を超えない場合には距離画像の基準区間bをオフ状態と判定するST5。制御部35の通過車両検知機能は、基準区間aのオン状態又はオフ状態と、基準区間bのオン状態又はオフ状態との組合せを表す状態番号が遷移する場合に、状態番号の遷移を検出し、当該遷移の検出結果に基づいて、通過した車両を検知するST6。制御部35は、通過車両の検知結果をネットワークインタフェース34を通じて、ETCシステム20に出力するST7。ETCシステム20は、通過車両の検知結果を受けると、通過車両の想定速度などを考慮し、ETC車載器のアンテナが搭載されるフロントガラスに向けたタイミングで、無線信号の送受信を行う。<ステップST6において牽引確認を行う場合の動作の説明>ステップST6において、制御部35の通過車両検知機能が、牽引確認を行う場合の動作について説明する。制御部35の通過車両検知機能が、状態番号の遷移S0→S1→S3→S2→S3を検出したとする。この検出結果は、通過した車両が、近接した2台の車両、又は被牽引車を牽引棒で牽引する1台の車両、のいずれかを示している。このため、制御部35の通過車両検知機能は、牽引棒判定機能及び検知機能により、牽引確認を行う。制御部35の牽引棒判定機能は、距離画像からステレオカメラ10と牽引棒との間の距離を示す距離データを含む所定範囲内の距離データをもつ画素の領域を抽出し、当該画素の領域と、牽引棒の形状パターンとをマッチングすることにより、牽引棒の有無を判定する。具体的には、制御部35の牽引棒判定機能は、記憶部33内に予め記憶された複数の距離しきい値距離範囲の境界値に基づき、距離画像の画素毎の距離データを、少なくとも牽引棒の領域と、他の領域とに分割セグメンテーションする。この例では、距離画像の画素毎の距離データを、車両の領域と、牽引棒の領域と、道路の領域とに分割する。分割された領域は、牽引棒判定機能により、ラべリングされる。これにより、車両や牽引棒はラベル付けられた領域として識別される。例えば、図11に示す近接した2台の車両の例では、距離画像の画素毎の距離データが、左の破線枠で示す車両の領域と、中央の破線枠で示す道路の領域と、右の破線枠で示す車両の領域とに分割され、左の破線枠で示す車両の領域にラベル1が付され、右の破線枠で示す車両の領域にラベル2が付されている。ラベル1が付された領域と、ラベル2が付された領域とは、同じ距離しきい値により分割された領域であるが、別々に分かれているので別のラベルが付されている。また例えば、図12に示す被牽引車tvを牽引棒tbで牽引する1台の車両の例では、距離画像の画素毎の距離データが、左の破線枠で示す被牽引車tvの領域と、中央の破線枠で示す牽引棒tbの領域と、右の破線枠で示す車両の領域とに分割され、左の破線枠で示す被牽引車tvの領域にラベル1が付され、右の破線枠で示す車両の領域にラベル2が付され、中央の破線枠で示す牽引棒tbの領域にラベル3が付されている。制御部35の牽引棒判定機能は、記憶部33内の予め記憶された牽引棒の形状パターンに対し、ラベル付けされた領域を候補パターンとして形状マッチングを行う。形状マッチングの結果、マッチングのスコアが低い、又は該当するラベルが抽出できない場合には、牽引棒判定機能は、牽引棒が無い旨を判定する。また、形状マッチングの結果、マッチングのスコアが高い場合には、牽引棒判定機能は、牽引棒が有る旨を判定する。検知機能は、牽引棒判定機能による判定結果が牽引棒無しを示す場合には、通過した車両が2台の車両であることを検知し、当該判定結果が牽引棒有りを示す場合には、通過した車両が1台の車両であることを検知する。以上により、ステップST6が終了する。上述したように本実施形態によれば、ステレオカメラと撮影対象との間の距離を示す距離データを画素毎に有する距離画像を作成し、距離画像を、車両の進行方向における手前側に位置する基準区間a第1区間と、車両の進行方向における奥側に位置する基準区間b第2区間と、基準区間a,b間の第3区間とに分割し、基準区間aのオン状態又はオフ状態と、基準区間bのオン状態又はオフ状態との組合せを表す状態番号S0~S3が遷移する場合に、状態番号の遷移を検出し、当該遷移の検出結果に基づいて、車両の通過を判定する構成により、従来とは異なり、光学条件の変化を検出せずに、通過車両を検出することができる。補足すると、距離画像の差分に基づく状態遷移を用いるので、従来とは異なり、照明や車両のヘッドライトの点灯や消灯による変化、太陽や照明による車両の影などの光学条件の変化を検出せずに、通過車両を検出することができる。また、本実施形態によれば、距離画像からステレオカメラ10と牽引棒tbとの間の距離を示す距離データを含む所定範囲内の距離データをもつ画素の領域を抽出し、当該画素の領域と、牽引棒の形状パターンとをマッチングすることにより、牽引棒tbの有無を判定する構成により、判定結果が牽引棒有りを示す場合には、通過した車両が1台の車両であることを検知し、当該判定結果が牽引棒無しを示す場合には、通過した車両が2台の車両であることを検知することができる。従って、近接した2台の車両と、被牽引車tvを牽引棒tbで牽引する1台の車両とを区別して検出することができる。なお、上記の各実施形態に記載した手法は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスクフロッピー登録商標ディスク、ハードディスクなど、光ディスクCD-ROM、DVDなど、光磁気ディスクMO、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することもできる。また、この記憶媒体としては、プログラムを記憶でき、かつコンピュータが読み取り可能な記憶媒体であれば、その記憶形式は何れの形態であっても良い。また、記憶媒体からコンピュータにインストールされたプログラムの指示に基づきコンピュータ上で稼働しているOSオペレーティングシステムや、データベース管理ソフト、ネットワークソフト等のMWミドルウェア等が上記実施形態を実現するための各処理の一部を実行しても良い。さらに、各実施形態における記憶媒体は、コンピュータと独立した媒体に限らず、LANやインターネット等により伝送されたプログラムをダウンロードして記憶または一時記憶した記憶媒体も含まれる。また、記憶媒体は1つに限らず、複数の媒体から上記の各実施形態における処理が実行される場合も本発明における記憶媒体に含まれ、媒体構成は何れの構成であっても良い。なお、各実施形態におけるコンピュータは、記憶媒体に記憶されたプログラムに基づき、上記の各実施形態における各処理を実行するものであって、パソコン等の1つからなる装置、複数の装置がネットワーク接続されたシステム等の何れの構成であっても良い。また、各実施形態におけるコンピュータとは、パソコンに限らず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって本発明の機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。なお、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。"