JP2006018339A - License plate recognition device and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、道路などに設置されるカメラを用いたナンバープレート認識装置に係り、特に交互通行の道路において進行方向が変更された場合でも車両のナンバープレートを認識するのに好適なナンバープレート認識装置に関する。 The present invention relates to a license plate recognition apparatus using a camera installed on a road or the like, and more particularly a license plate recognition apparatus suitable for recognizing a license plate of a vehicle even when the traveling direction is changed on an alternately passing road. About.
ナンバープレートを自動認識するシステム、いわゆる車番認識装置が各地に設置されている。この車番認識装置は、複数地点で同一番号のナンバープレートを検出し、地点間を走行した車両の旅行時間を計測して表示盤に表示する、予め登録しているナンバープレートの番号と一致した車両を検出して盗難車,犯罪車両を検出する等に用いられている。 Systems that automatically recognize license plates, so-called vehicle number recognition devices, are installed in various locations. This vehicle number recognition device detects the number plate of the same number at a plurality of points, measures the travel time of the vehicle that has traveled between the points, and displays it on the display panel, and matches the number of the number plate registered in advance It is used to detect vehicles such as stolen vehicles and criminal vehicles.
このような車番認識装置としては、〔特許文献1〕に記載のように、ニューラルネットワークを用いたものがある。 As such a vehicle number recognition device, there is one using a neural network as described in [Patent Document 1].
ところで、道路の効率的な運用を行うため、時間帯によって上り用の車線数と下り用の車線数を変更させるため、上りと下りを切替える交互通行道路(リバーシブルレーンともいう)がある。このような交互通行道路における車番認識は、車両の前面ナンバープレートと車両の後面のナンバープレートの認識アルゴリズムが異なるため、従来は交互通行道路に上り用と下り用の車番認識装置を2台設置し、進行方向が変わった時点でユーザの切替指示により2つの車番認識装置を切替えて車両のナンバープレート認識を行っていた。 By the way, in order to efficiently operate the road, there is an alternate road (also referred to as a reversible lane) that switches between up and down in order to change the number of up lanes and the number of down lanes according to time zones. Since the recognition algorithm of the front license plate of the vehicle and the license plate of the rear surface of the vehicle are different in the recognition of the vehicle number on such an alternate road, conventionally two vehicle number recognition devices for up and down use are provided on the alternate road. When installed, when the direction of travel changes, two vehicle number recognition devices are switched in accordance with a switching instruction from the user to recognize the license plate of the vehicle.
上記従来の技術は、進行方向が変わった時点でその都度ユーザが切替指示を与えないと車番認識装置を切替えられないため、ユーザが切替指示しないと適切なナンバープレート認識が行えないという問題があった。 The above-mentioned conventional technology has a problem that since the vehicle number recognition device cannot be switched unless the user gives a switching instruction each time the traveling direction changes, proper license plate recognition cannot be performed unless the user gives a switching instruction. there were.
本発明の目的は、1台の車番認識装置で車両の進行方向を検知して自動的に交互通行道路のナンバープレート認識が行えるナンバープレート認識装置及び方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a license plate recognition apparatus and method that can automatically recognize a license plate on an alternate road by detecting the traveling direction of the vehicle with a single vehicle number recognition device.
本発明の他の目的は、前面ナンバープレートの車番認識か後面ナンバープレートの車番認識を区別することなく設置することができるナンバープレート認識装置及び方法を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a license plate recognition apparatus and method that can be installed without distinguishing between vehicle number recognition on the front license plate and vehicle number recognition on the rear license plate.
上記目的を達成するために、本発明のナンバープレート認識装置及び方法は、車番認識用カメラにより複数フレームの車両の画像を撮影し、画像処理装置により撮影された2つのフレーム画像投影間の第1画像投影差分からテンプレートを算出し、その2つのフレームから時間経過後の2つのフレームの画像投影間の第2画像投影差分を計算し、計算された第2画像投影差分と前記テンプレートのパターンマッチングによりテンプレートとマッチした領域を検索し、テンプレートとマッチした領域から移動ベクトルを計算して前面ナンバープレート認識処理と後面ナンバープレート認識処理を切替えるものである。 In order to achieve the above object, a license plate recognition apparatus and method according to the present invention captures a plurality of frames of an image of a vehicle with a vehicle number recognition camera, and performs a second process between two frame image projections captured by the image processing apparatus. A template is calculated from one image projection difference, a second image projection difference between the image projections of two frames after the elapse of time is calculated from the two frames, and the calculated second image projection difference and the pattern matching of the template are calculated. Thus, a region that matches the template is searched, a movement vector is calculated from the region that matches the template, and the front license plate recognition processing and the rear license plate recognition processing are switched.
本発明によれば、上りと下りのナンバープレート認識処理が1台のナンバープレート認識処理装置で実現できる。又、前面ナンバープレートの車番認識か後面ナンバープレートの車番認識を区別することなく設置することができる。 According to the present invention, the up and down license plate recognition processing can be realized by one license plate recognition processing device. Moreover, it can install without distinguishing the vehicle number recognition of a front license plate or the vehicle number recognition of a rear license plate.
本発明の一実施例を図1から図10により説明する。図1はナンバープレート認識装置の構成図、図2は画像処理装置の構成図、図3は前面ナンバープレートと後面ナンバープレートの認識処理の自動切替えを行う流れ図である。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram of a license plate recognition device, FIG. 2 is a configuration diagram of an image processing device, and FIG. 3 is a flowchart for automatically switching between recognition processing of a front license plate and a rear license plate.
図1に示すように、ナンバープレート認識装置は、時間帯により上りと下りの車線数を変更する交互通行道路5(リバーシブルレーン5ともいう)を走行する車両を撮影するための車番認識用カメラ1と、車番認識用カメラ1で撮影した画像を入力して画像処理を行う画像処理装置2と、画像処理装置2にネットワーク4を介して接続される中央処理装置3で構成される。なお、図1では、交互通行道路5に車番認識用カメラ1を設ける例を示しているが、一方向に車両が走行する道路6にも車番認識用カメラ1が設置される。車番認識用カメラ1の視野はカメラの種類によって変化はするが、一般には文字認識するための領域は2〜3mの幅,2〜3mの高さ程度であり、時間帯により上り方向と下り方向の車線数を変更するための交互通行道路5を撮影できるように設置して、車の前面画像は図4に示す画像21のように撮影され、車の後面画像は、図5に示す画像22のように撮影される。通常は、図4,図5に示すように側方から側写撮影される。
As shown in FIG. 1, the license plate recognition device is a vehicle for recognizing a vehicle number for photographing a vehicle traveling on an alternate road 5 (also referred to as a reversible lane 5) that changes the number of up and down lanes according to time zones. 1, an
画像処理装置2は、図2に示すように、画像処理部10と制御部16で構成され、画像処理部10と制御部16とはバス20で接続されている。画像処理部10は、車番認識用カメラ1から映像を入力し、アナログ信号をディジタルに変換するA/D変換器11,A/D変換器11により変換されたディジタル信号を格納し、画像処理プロセッサ13で画像処理された画像を記憶する画像メモリ12,画像メモリ12に格納された画像の画像処理する画像処理プロセッサ13,画像メモリ12に記憶され画像処理プロセッサ13で画像処理された画像を必要に応じて表示するためにディジタル信号をアナログ信号に変換するD/A変換器14,D/A変換器14で変換された画像信号を表示するモニタ15で構成される。
As shown in FIG. 2, the
制御部16は、画像処理部10及び通信部を制御するCPU17,プログラムを格納しているRAM18,ネットワーク4を介して中央処理装置3とデータの送受信を行う通信部19で構成される。中央処理装置3では、通信部19,ネットワーク4を介して送信される画像処理結果を蓄積して、地点間を走行した車両の旅行時間を計測する、予め登録しているナンバープレートの番号と一致した車両を検出して盗難車,犯罪車両を検出する等の処理を行う。
The
このように構成されたナンバープレート認識装置の前面ナンバープレートと後面ナンバープレートの認識処理及びその切替えは、図3に示す流れ図のように行われる。 Recognition processing and switching between the front license plate and the rear license plate of the license plate recognition apparatus configured as described above are performed as shown in the flowchart of FIG.
ステップ31で各領域の設定を行う。図6に示すように、車番認識用カメラ1からの入力画像40の横軸をX軸、縦軸をY軸とし、入力画像40の大きさをX0,Y0としたとき、Y軸のY0/2を中心として前面ナンバープレートと後面ナンバープレートの切換判定領域41,パターンマッチングのサーチ領域42を設定する。又、後述するテンプレート領域を設定する。
In
ステップ32で、フレーム間投影差分特徴算出の処理を行う。図7に示すように、車番認識用カメラ1で撮影した1フレーム目の画像投影43と、2フレーム目の画像投影44を算出し、1フレーム目の画像投影43と2フレーム目の画像投影26との投影差分45を算出する。このフレーム間の投影差分45で画像投影の濃度値の分布に差が大きい領域を算出して、その領域をテンプレート46として登録する。
In
ステップ33で、テンプレート46を用いてパターンマッチングを行う。パターンマッチングでは、図8に示すように、車番認識用カメラ1で撮影した2フレーム目の画像投影44と、3フレーム目の画像投影47との投影差分48を算出する。算出された投影差分48とテンプレート46の投影差分を比較し、投影が重なり、2つの投影差分間の差が一番小さくなる領域49を検索する。領域49をマッチした領域と呼ぶ。
In
なお、1フレーム目,2フレーム目,3フレーム目の画像投影で説明したが、これらの各フレームは、時系列的に撮影されたフレームを使用することができる。例えば、テンプレートを登録するために、1フレーム目と3フレーム目を使用し、パターンマッチングのために5フレームと7フレーム目といったフレームを使用することができる。 Although the first, second, and third frame image projections have been described, these frames can be taken in time series. For example, the first and third frames can be used to register a template, and the fifth and seventh frames can be used for pattern matching.
マッチした領域が検索されると、ステップ34で移動ベクトルの算出,加算処理を行う。図9に示すように、登録されたテンプレート46の特定の位置、例えばテンプレート
46の最上部である始点位置と、マッチした領域49の登録されたテンプレート46の特定の位置に相当する位置を算出する。算出されたテンプレート46の特定の位置とマッチした領域49の特定の位置から、その移動方向と移動距離を計算して移動ベクトル50を計算する。移動ベクトル50は、図9で下方向を正とした場合、マッチした領域49がテンプレート46より下側にある場合は、移動ベクトル50は正であり、車両は前向きで通過していると判断する。
When the matched area is searched, the movement vector is calculated and added in
又、マッチした領域49の特定の位置がテンプレート46の特定の位置より上方にある場合は、移動ベクトル50は負となり、車両は後ろ向き、すなわち車両の後ろ側を撮影していると判断する。
If the specific position of the matched
このようにして算出される移動ベクトルは、車両通過の時刻と紐付けされてネットワーク4を介して中央処理装置3へ送信され、記憶される。図10は、移動ベクトルの加算処理を行った場合の一例を、横軸に時間、縦軸に移動ベクトルの累計値をとって示している。
The movement vector calculated in this way is associated with the vehicle passing time, transmitted to the central processing unit 3 via the
図10中の符号56及び55は、それぞれ前面ナンバープレートと後面ナンバープレートの切替判定を行うための正の切替判定閾値と負の切替判定閾値である。図10に示す例では、時刻0では移動ベクトルの累積値はリセットされ0の状態であり、前向きの車両が連続して通過するので、累積値は正の領域で増大する。水平部分51は、累積値が変化しない部分で車両が通過していないことを意味する。後面ナンバープレート認識処理中に累積値が正の切替判定閾値に到達52した場合は、前向きの車両が通過していることを意味しており、前面ナンバープレート認識処理に切替えて累積値をリセットする。その後も前向きの車両が通過しているので、累積値は正の領域を増加して正の切替判定閾値56を超えるが、この場合は移動ベクトルを加算しない処理をし、累積値を正の切替判定閾値56の一定53とする。このように、前面ナンバープレート認識処理又は後面ナンバープレート認識処理に切替えた後に同方向の累積値が切替判定閾値を超える場合は、移動ベクトルを加算しないようにして、移動ベクトルの累積値は正の切替判定閾値56と負の切替判定閾値55の範囲内で推移させるようにしている。
後向きの車両が通過するようになると、累積値は減少して負の切替判定閾値55に到達54した場合は、後向きの車両が通過していると判定し、後面ナンバープレート認識処理に切替えて累積値がリセットされる。
When a backward-facing vehicle passes, the cumulative value decreases, and when the negative
ステップ35では、上述したように、現状が前面ナンバープレート認識処理か後面ナンバープレート認識処理かを判別し、正の切替判定閾値56に到達したか負の切替判定閾値55に到達したかを判定して認識方向切替判定を行う。認識方向切替判定が前向きと判断された場合は、ステップ36で前面ナンバープレート認識処理を行い、認識方向切替判定が後向きと判断された場合は、ステップ37で後面ナンバープレート認識処理を行う。ここで、認識方向切替判定に累積値を用いる方法を説明したが、単位時間に連続して同方向に車両が通過している場合は、その方向の認識方向切替判定を行うようにしてもよい。
In
ナンバープレートの認識処理は次のようにして行う。実際にはプレートの折れ,曲がりなどにより文字領域を正確には特定できないため、まず、濃淡画像からの文字認識処理が行われる。文字認識処理では、(1)背景差分処理,(2)文字領域の詳細座標抽出,
(3)濃淡特徴量抽出,(4)認識の順に行われる。
The license plate recognition process is performed as follows. Actually, since the character area cannot be accurately specified due to the bending or bending of the plate, first, character recognition processing from the grayscale image is performed. In the character recognition processing, (1) background difference processing, (2) detailed coordinate extraction of the character area,
(3) Gradation feature extraction and (4) recognition are performed in this order.
(1)背景差分処理では、プレートの明るさ変化や、プレートの色変化に対応できるように、例えば、処理対象画像の文字が背景に比べ暗い場合は、局所最大値フィルタを数回実行し、同じく局所最小値フィルタ処理を数回実行して背景画像を作成し、この背景画像から処理対象画像を差し引いて、文字線の画像情報だけを抽出した背景差分画像を作成する。 (1) In the background difference processing, for example, when the character of the processing target image is darker than the background, the local maximum value filter is executed several times so that it can cope with the brightness change of the plate and the color change of the plate. Similarly, a local minimum value filter process is executed several times to create a background image, and a processing target image is subtracted from the background image to create a background difference image in which only character line image information is extracted.
(2)文字領域の詳細座標抽出では、背景差分画像をそのまま認識処理したのでは、文字の位置ずれなどのため誤認識が発生しやすくなるので、背景差分処理画像に対し垂直方向,水平方向にそれぞれ濃度の累積投影分布を求め、この頻度が所定のしきい値を越えた座標を各方向毎に求め、文字領域の座標を求め、背景差分画像を用いて認識のための漢字領域の詳細座標を算出する。 (2) In the detailed coordinate extraction of the character area, if the background difference image is recognized as it is, misrecognition is likely to occur due to character misalignment. Calculate the cumulative projection distribution of each density, determine the coordinates where this frequency exceeds a predetermined threshold for each direction, determine the coordinates of the character area, and use the background difference image for detailed coordinates of the kanji area for recognition Is calculated.
(3)濃淡特徴量抽出では、文字領域が小さいため詳細領域の濃度データ全てを特徴量として用いる、あるいは詳細領域の画像からm×n個の特徴量を抽出する(モザイク化)などにより、漢字領域の詳細座標が領域として求まった後は、認識するための特徴量を求める。 (3) In the gradation feature extraction, since the character area is small, all the density data of the detailed area is used as the feature quantity, or m × n feature quantities are extracted from the detailed area image (mosaicization), etc. After the detailed coordinates of the area are obtained as an area, a feature amount for recognition is obtained.
(4)認識では、濃淡の特徴量データが求まれば、ニューラルネットワークでの学習,認識処理を行う。これにより、撮影されたプレート内の一連番号,抽出された一連番号の座標から陸運支局コード,車種コード,用途コードが認識される。 (4) In recognition, if density feature value data is obtained, learning and recognition processing are performed in a neural network. Thereby, the land transportation branch office code, the vehicle type code, and the use code are recognized from the serial number in the photographed plate and the coordinates of the extracted serial number.
本実施例によれば、上りと下りのナンバープレート認識処理が1台のナンバープレート認識処理装置で実現できる。また、交互通行道路に限らず駐車場の出入り口のように車両が互いに逆方向に通過する場合でも同様の効果がある。 According to the present embodiment, the up and down license plate recognition processing can be realized by one license plate recognition processing device. In addition, the same effect can be obtained even when vehicles pass in opposite directions, such as a parking lot entrance / exit, as well as alternating roads.
又、本実施例では、1台のナンバープレート認識処理装置で前面ナンバープレートと後面ナンバープレートの認識が行えるため、一般の道路に設置する場合、前面ナンバープレートの車番認識か後面ナンバープレートの車番認識を区別することなく設置することができる。この場合、反対車線からの追い越し車両や、緊急車両等の一時的な異常走行,交通規制等により片側交互通行になった道路においても自動的に前面ナンバープレート認識と後面ナンバープレート認識の切替えが行われナンバープレート認識が行える。 Further, in this embodiment, since the front license plate and the rear license plate can be recognized by one license plate recognition processing device, the vehicle number recognition of the front license plate or the vehicle of the rear license plate when installed on a general road. It can be installed without distinguishing the number recognition. In this case, the front license plate recognition and the rear license plate recognition are automatically switched even on roads that have alternated on one side due to temporarily overrunning vehicles such as overtaking vehicles from the opposite lane, emergency vehicles, or traffic restrictions. We can recognize the license plate.
又、本実施例によれば、2フレーム間の投影差分の中から濃度値の分布差が大きい領域をテンプレートとして、その後に撮影した2フレーム間の投影差分からテンプレートにマッチする領域を検索して移動ベクトルを算出しているので、車両の進行方向に関わらずカメラの視野内にナンバープレートが入って来た車両のナンバープレートの認識が可能である。 Further, according to the present embodiment, an area having a large density difference distribution among the projection differences between the two frames is used as a template, and an area matching the template is searched from the projection difference between the two frames photographed thereafter. Since the movement vector is calculated, it is possible to recognize the license plate of the vehicle that has entered the license plate within the field of view of the camera regardless of the traveling direction of the vehicle.
図11は、本発明の他の実施例で、カメラの視野を上り車線と下り車線の全車線とする、上り車線が2車線とする等の複数車線で前面ナンバープレートと後面ナンバープレートの車番認識を行えるように構成したナンバープレート認識処理装置である。 FIG. 11 shows another embodiment of the present invention, in which the number of the front license plate and the rear license plate is determined in a plurality of lanes such as a camera having all lanes of the up lane and the down lane, and two lanes of the up lane. It is a license plate recognition processing device configured to be able to perform recognition.
このように構成することにより、カメラ視野を図11に示すように全車線としているので、上り車線の車両と下り車線の車両を判定しそれぞれの車線のナンバープレート認識が可能である。又、前面ナンバープレートの車番認識か後面ナンバープレートの車番認識を区別することなく設置することができ、ナンバープレート認識処理装置の設置が簡単に行える。 With this configuration, since the camera field of view is all lanes as shown in FIG. 11, it is possible to determine the vehicles in the up lane and the vehicles in the down lane and recognize the license plate of each lane. In addition, it can be installed without distinguishing the vehicle number recognition of the front license plate or the vehicle number recognition of the rear license plate, and the license plate recognition processing device can be easily installed.
1…車番認識用カメラ、2…画像処理装置、3…中央処理装置、4…ネットワーク、5…交互通行道路、6…道路、10…画像処理部、11…A/D変換器、12…画像メモリ、13…画像処理プロセッサ、14…D/A変換器、15…モニタ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Camera for vehicle number recognition, 2 ... Image processing apparatus, 3 ... Central processing unit, 4 ... Network, 5 ... Alternating road, 6 ... Road, 10 ... Image processing part, 11 ... A / D converter, 12 ... Image memory, 13... Image processor, 14... D / A converter, 15.
Claims (5)
3. The license plate recognition method according to claim 2, wherein switching between the front license plate recognition process and the rear license plate recognition process is determined based on a cumulative value of the movement vector and a threshold value, or based on a direction of the movement vector per unit time.
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