JP2017054355A - 改札監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】利用条件が設けられた乗車券の不正利用を抑制することができる改札監視システムを提供することである。【解決手段】実施形態の改札監視システムは、カメラと、読取部と、属性推定部と、利用条件判定部とを持つ。カメラは、自動改札機を通過しようとする利用者を撮像する。読取部は、自動改札機に設置され、利用者の人物属性に応じた利用条件が設けられた乗車券から、利用条件を示す情報を読み取る。属性推定部は、カメラによって撮像された画像から、利用者の人物属性を推定する。利用条件判定部は、属性推定部によって推定された人物属性を示す情報と、読取部によって読み取られた利用条件を示す情報とに基づいて、乗車券を利用した利用者が利用条件を満たすか否かを判定する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、改札監視システムに関する。

駅の改札機等において、磁気記録面を有する磁気券や、通信によって情報を読み取り可能なＩＣカード等の乗車券が利用される自動改札機が知られている。また、利用者が高齢者や小児等といった利用条件を満たしている場合に使用可能な、割引等の便宜を図った乗車券が知られている。しかしながら、従来の技術では、高齢者や小児等といった利用条件を満たしていない利用者が、乗車券を不正に利用する場合があった。

特開２０１０−０９７２７２号公報

本発明が解決しようとする課題は、利用条件が設けられた乗車券の不正利用を抑制することができる改札監視システムを提供することである。

実施形態の改札監視システムは、カメラと、読取部と、属性推定部と、利用条件判定部とを持つ。カメラは、自動改札機を通過しようとする利用者を撮像する。読取部は、自動改札機に設置され、利用者の人物属性に応じた利用条件が設けられた乗車券から、利用条件を示す情報を読み取る。属性推定部は、カメラによって撮像された画像から、利用者の人物属性を推定する。利用条件判定部は、属性推定部によって推定された人物属性を示す情報と、読取部によって読み取られた利用条件を示す情報とに基づいて、乗車券を利用した利用者が利用条件を満たすか否かを判定する。

第１の実施形態における改札監視システム１の構成の一例を示す図。 第１の実施形態における自動改札機１００を上方から見た図。 第１の実施形態の自動改札機１００の主機１１０を通路側から見た図。 第１の実施形態における自動改札機１００の機能構成の一例を示す図。 第１の実施形態における駅サーバ装置２００の機能構成の一例を示す図。 第１の実施形態における駅サーバ側記憶部２３０に格納される利用者データベースＤＢの一例を示す図。 第１の実施形態における改札監視システム１の処理の流れの一例を示すシーケンス図。 第１の実施形態における自動改札機１００の処理の流れの一例を示すフローチャート。 第１の実施形態における駅サーバ装置２００の処理の流れの一例を示すフローチャート。 第２の実施形態における改札監視システム１の構成の一例を示す図。 第２の実施形態における統合管理サーバ装置４００の機能構成の一例を示す図。 第２の実施形態における改札監視システム１の処理の流れの一例を示すシーケンス図。 他の実施形態における改札監視システム１の構成の一例を示す図。 他の実施形態における自動改札機１００Ａの機能構成の一例を示す図。 他の実施形態における改札監視システム１の処理の流れの一例を示すシーケンス図。

以下、実施形態の改札監視システムを、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における改札監視システム１の構成の一例を示す図である。本実施形態の改札監視システム１は、例えば、鉄道の駅における入出場を監視するために用いられる。改札監視システム１は、例えば、複数の自動改札機１００と、駅サーバ装置２００−１から２００−ｎと、端末装置３００とを備える。なお、改札監視システム１は、上述した例の他、例えば、バスやフェリーといった乗り物の乗車（乗船）や降車（降船）を監視するものに適用されてもよい。

自動改札機１００は、例えば、駅の改札口に複数台設けられる。図示のように、駅に改札口が複数存在する場合、自動改札機１００は、改札口ごとに設けられる。自動改札機１００は、図示しない券売機等により発行された乗車券ＴＩＸから情報を読み取ることによって、利用者の入出場を制限する。本実施形態の乗車券ＴＩＸには、利用者の年齢、性別等の人物属性に応じた利用条件が設けられており、この利用条件を満たす利用者は、例えば、乗車券ＴＩＸを通常料金より安く購入することができる。利用条件は、例えば、人物属性として、利用者の年齢が６０歳以上であること、或いは、利用者の年齢が１２歳以下であること、などといった条件である。また、利用条件は、例えば、人物属性として、利用者の性別が女性、或いは男性といった条件であってもよい。上述した乗車券ＴＩＸは、例えば、券の表面あるいは裏面に磁気記録面を有する磁気券であってもよいし、ＱＲコード（登録商標）等の二次元コードが印刷された紙券や、電子マネー等の情報を記憶することができる交通系ＩＣカードであってもよい。以下、乗車券ＴＩＸを磁気券として説明する。例えば、乗車券ＴＩＸの磁気記録面には、乗車券情報が記録される。乗車券情報には、例えば、有効期間、乗車駅（発駅）、乗車可能区間、乗車券のそれぞれを識別する乗車券識別情報（乗車券ＩＤ）、乗車時刻、駅構内からの出場、或いは駅構内への入場を示す入出場コード、上述した利用条件等の情報が含まれる。

駅サーバ装置２００は、例えば駅ごとに設けられ、無線や有線によって上述した自動改札機１００や端末装置３００等と通信を行い、自動改札機１００から取得した情報を処理し、情報の取得元の自動改札機１００や端末装置３００等に送信する。駅サーバ装置２００は、情報処理装置の一例である。

端末装置３００は、例えば、駅係員（駅務員）等が視認可能な位置に設置され、駅サーバ装置２００から受信した情報に基づいて画像を表示する。端末装置３００は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）や有機ＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイ等の表示装置を含む。

以下、上述した自動改札機１００および駅サーバ装置２００について説明する。まず自動改札機１００について説明を行う。

図２は、第１の実施形態における自動改札機１００を上方から見た図である。自動改札機１００は、例えば、通路を挟んで対向配置される主機１１０と従機１３０とを備える。主機１１０は、例えば、読取部１１１と、上面表示部１１２と、正面表示部１１３と、扉部１１４および１１５と、乗車券投入口１１６と、乗車券排出口１１７と、カメラ１１８と、改札機側制御部１５０とを備える。また、従機１３０は、読取部１３１と、上面表示部１３２と、正面表示部１３３と、扉部１３４および１３５と、乗車券投入口１３６と、乗車券排出口１３７と、カメラ１３８と、を備える。

主機１１０の読取部１１１は、例えば磁気券リーダライタである。読取部１１１は、図２に示すａ方向に通過しようとする利用者によって乗車券投入口１１６に投入された乗車券ＴＩＸに記録された乗車券情報を読み取り、読み取った乗車券情報を改札機側制御部１５０に送信する。また、読取部１１１は、改札機側制御部１５０により出力された情報に基づいて、乗車券ＴＩＸの乗車券情報を書き換え、乗車券排出口１１７から排出する。上面表示部１１２は、乗車券投入口１１６に乗車券ＴＩＸが投入された場合に、改札機側制御部１５０によって処理された結果、または駅サーバ装置２００から受信した情報に基づく画像を表示する。正面表示部１１３は、図２に示すａ方向に通過可能であるか否かを示すマークや図形、文字等を表示する。正面表示部１１３の表示内容または表示の有無は、改札機側制御部１５０によって決定される。

一方、従機１３０の読取部１３１は、例えば磁気券リーダライタである。読取部１３１は、図２に示すｂ方向に通過しようとする利用者によって乗車券投入口１３６に投入された乗車券ＴＩＸに記録された乗車券情報を読み取り、読み取った乗車券情報を改札機側制御部１５０に送信する。また、読取部１３１は、改札機側制御部１５０により出力された情報に基づいて、乗車券ＴＩＸの乗車券情報を書き換え、乗車券排出口１３７から排出する。上面表示部１３２は、乗車券投入口１３６に乗車券ＴＩＸが投入された場合に、改札機側制御部１５０によって処理された結果、または駅サーバ装置２００から受信した情報に基づく画像を表示する。正面表示部１３３は、図２に示すｂ方向に通過可能であるか否かを示すマークや図形、文字等を表示する。正面表示部１３３の表示内容または表示の有無は、改札機側制御部１５０によって決定される。

改札機側制御部１５０は、図２に示すａ方向への利用者の通過を許可する動作モードに自動改札機１００が設定されている場合、扉部１１５および１３５を開放状態に維持すると共に、扉部１１４（１１５）および１３４（１３５）を開放状態または閉止状態に制御することで、ａ方向の利用者の通過を許可または禁止する。また、改札機側制御部１５０は、図２に示すｂ方向への利用者の通過を許可する動作モードに自動改札機１００が設定されている場合、扉部１１４（１１５）および１３４（１３５）を開放状態に維持すると共に、扉部１１５および１３５を開放状態または閉止状態に制御することで、ｂ方向の利用者の通過を許可または禁止する。

また、自動改札機１００の動作モードには、図２に示すａ方向の通過とｂ方向の通過との双方を許可する動作モードが含まれていてもよい。この場合、改札機側制御部１５０は、例えば、利用者が通過中でなければ正面表示部１１３と正面表示部１３３の双方に通過を許可することを示すマークや図形、文字等を表示させる制御を行う。また、改札機側制御部１５０は、例えば、利用者がａ方向およびｂ方向のいずれかの側から進入し、乗車券投入口１１６と乗車券投入口１３６とのいずれか一方に乗車券ＴＩＸが投入されると、他方の乗車券投入口の開口を閉ざして乗車券ＴＩＸの投入を禁止すると共に、利用者が進入してきていない側の表示部（正面表示部１１３または正面表示部１３３）に、通過を禁止することを示すマークや図形、文字等を表示させる制御を行う。

なお、図２では、自動改札機１００は、乗車券情報が磁気記録面に記録された磁気券の専用機であるものとして説明したが、自動改札機１００は、更に、ＱＲコード等の二次元コードが印刷された紙券や、電子マネー等の情報を記憶することができる交通系ＩＣカードを処理可能な装置であってもよい。また、自動改札機１００は、利用者が双方向に通過可能なものに限らず、主機と補機（従機）により構成される、利用者が一方向にのみ通過可能なものであってもよい。

図３は、第１の実施形態の自動改札機１００の主機１１０を通路側から見た図である。主機１１０は、上述した扉部１１４および１１５と、カメラ１１８とに加え、透過型光電センサＳｔと、反射型光電センサＳｒとを更に備える。透過型光電センサＳｔは、例えば、主機１１０の筐体面のうち、通路側の筐体面に等間隔に複数個（図３の例の場合は２６個）設けられる。本実施形態では、投光器として機能する透過型光電センサＳｔと、受光器として機能する透過型光電センサＳｔとを１対として用いる。例えば、主機１１０に設けられる透過型光電センサＳｔが投光器である場合、従機１３０側に設けられる透過型光電センサＳｔは、受光器として機能する。後述する改札機側制御部１５０は、この複数の透過型光電センサＳｔの検出信号と、配置位置とに基づいて、利用者が通路内のどの位置にいるのかを特定する。また、反射型光電センサＳｒは、透過型光電センサＳｔと同様に、例えば、主機１１０の筐体から上方に突出する仕切部の通路側の面に、等間隔に複数個（図３の例の場合は３個）設けられる。反射型光電センサＳｒは、所定の方向に光を投射する。反射型光電センサＳｒは、光を投射した後、投射した方向から反射された光を受光する。反射型光電センサＳｒは、受光した光の強度に基づいて、通路に光を反射する利用者の身体が存在しているか否かを示す検出信号を生成する。反射型光電センサＳｒは、主に、通路に存在している利用者の身長を特定するために用いられる。後述する改札機側制御部１５０は、例えば、利用者の身長に応じて、利用者が大人であるのか子供であるのかを区別する。なお、上述した反射型光電センサＳｒは、主機１１０に設けられるものとして説明したがこれに限られず、従機１３０に設けられてもよいし、主機１１０および従機１３０の双方に設けられてもよい。

カメラ１１８は、例えば、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のイメージセンサを有する。例えば、カメラ１１８のアングルは、乗車券投入口１１６に乗車券ＴＩＸを投入する利用者の顔が視野角ＦＯＶ内に収まるように設定される。カメラ１１８は、改札機側制御部１５０の制御によって、乗車券投入口１１６に乗車券ＴＩＸを投入しようとする、あるいは乗車券ＴＩＸを投入した利用者を撮像する。カメラ１１８は、例えば、５から１０程度のｆｐｓ（frame per second）によって、時系列に連続した画像、すなわち動画を撮像する。カメラ１１８は、撮像した動画（画像）を改札機側制御部１５０に出力する。なお、従機１３０のカメラ１３８も、カメラ１１８と同様に、アングルが乗車券投入口１３６に乗車券ＴＩＸを投入する利用者の顔が視野角ＦＯＶ内に収まるように設定される。これによって、カメラ１３８は、改札機側制御部１５０の制御によって、乗車券投入口１３６に乗車券ＴＩＸを投入しようとする、あるいは投入した利用者を撮像する。カメラ１３８は、撮像した動画（画像）を改札機側制御部１５０に出力する。

図４は、第１の実施形態における自動改札機１００の機能構成の一例を示す図である。自動改札機１００は、図２に示す構成の他、改札機側制御部１５０の指示に従って、音声を出力するスピーカ１４０と、種々の情報を格納する改札機側記憶部１７０とを更に備える。また、改札機側制御部１５０は、改札機側通信部１５２と、撮像制御部１５４と、通過可否判定部１５６とを備える。

改札機側制御部１５０の機能部のうち一部または全部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサが改札機側記憶部１７０に記憶されたプログラムを実行することにより実現される。プログラムは、例えば、ネットワークを介してアプリケーションサーバからダウンロードされてもよいし、ＳＤカードなどの可搬型記憶媒体に格納されたものが自動改札機１００にインストールされてもよい。また、改札機側制御部１５０の機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウェアによって実現されてもよい。

改札機側記憶部１７０は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＤカード等の不揮発性の記憶媒体と、ＲＡＭ（Random Access Memory）、レジスタ等の揮発性の記憶媒体とによって実現される。改札機側記憶部１７０は、プロセッサが実行するプログラムを格納する他、後述する改札機識別情報等を格納する。

改札機側通信部１５２は、例えば、カメラ１１８（１３８）によって撮像された動画と、処理対象の乗車券ＴＩＸから読み取った乗車券情報とを対応付けて駅サーバ装置２００に送信する。

また、改札機側通信部１５２は、駅サーバ装置２００により送信された情報を受信し、この情報を通過可否判定部１５６に出力する。

なお、改札機側通信部１５２は、利用者が駅構内に入場する際、あるいは駅構内から出場する際に、透過型光電センサＳｔまたは反射型光電センサＳｒによって検出された検出信号を駅サーバ装置２００に送信してもよい。

撮像制御部１５４は、例えば、主機１１０や従機１３０の筐体面に設けられた人感センサＳｃ等によって、利用者の接近が検出できた場合、カメラ１１８（１３８）に動画の撮像を開始させる。また、撮像制御部１５４は、読取部１１１（１３１）による乗車券ＴＩＸの読み取り処理が開始されてから、通過可否判定部１５６による判定処理が終了するまでの一連の処理に応じて、カメラ１１８（１３８）の動画の撮像を終了させる。

通過可否判定部１５６は、読取部１１１（１３１）により読み取られた乗車券情報に基づいて、利用者の通過を許可、あるいは禁止する制御を行う。例えば、通過可否判定部１５６は、乗車券情報に含まれる有効期間、乗車駅（発駅）、乗車可能区間等の情報と運賃テーブルとを照合することにより、自装置である自動改札機１００が設置された駅と乗車駅とが一致するか否か、自動改札機１００が設置された駅が乗車可能区間内か否か、すなわち利用者の乗車区間が乗車券時の購入金額に見合うか否か、乗車券ＴＩＸが乗車券投入口１１６（１３６）に投入された時刻が有効期間内か否か等といったことを判定し、全ての判定条件を満たす場合に利用者の通過を許可し、いずれか１つ以上の判定条件を満たさない場合に利用者の通過を禁止する。通過可否判定部１５６は、通過の許可または禁止の判定に応じて、扉部１１４、１１５、１３４、１３５、スピーカ１４０、上面表示部１１２、１３２、正面表示部１１３、１３３、またはこれらを組み合わせたものを制御する。

また、通過可否判定部１５６は、乗車券投入口１１６（１３６）に乗車券ＴＩＸが投入されずに、規定の透過型光電センサＳｔの位置まで利用者が通路を進行した場合、利用者の通過を禁止する。

以下、駅サーバ装置２００の説明を行う。図５は、第１の実施形態における駅サーバ装置２００の機能構成の一例を示す図である。駅サーバ装置２００は、例えば、駅サーバ側制御部２１０と、駅サーバ側記憶部２３０とを備える。

駅サーバ側制御部２１０は、例えば、駅サーバ側通信部２１２と、画像選択部２１４と、特徴抽出部２１６と、属性推定部２１８と、利用条件判定部２２０と、を備える。これらの機能部のうち一部または全部は、ＣＰＵ等のプロセッサが駅サーバ側記憶部２３０に記憶されたプログラムを実行することにより実現される。プログラムは、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）やＷＡＮ（Wide Area Network）等を含むネットワークを介してアプリケーションサーバからダウンロードされてもよいし、ＳＤカードなどの可搬型記憶媒体に格納されたものが駅サーバ装置２００にインストールされてもよい。また、駅サーバ側制御部２１０の機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等のハードウェアによって実現されてもよい。

駅サーバ側記憶部２３０は、例えば、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ、ＳＤカード等の不揮発性の記憶媒体と、ＲＡＭ、レジスタ等の揮発性の記憶媒体とによって実現される。駅サーバ側記憶部２３０は、プロセッサが実行するプログラムを格納する他、例えば、カメラ１１８（１３８）により撮像された動画（画像の時系列データ）や、後述する学習データＬＤおよび利用者データベースＤＢを格納する。

駅サーバ側通信部２１２は、自動改札機１００によって送信された情報を受信する。また、駅サーバ側通信部２１２は、駅サーバ側制御部２１０の処理結果を、自動改札機１００に送信する。なお、駅サーバ側通信部２１２は、駅サーバ側制御部２１０の処理結果を、端末装置３００に送信してもよい。

画像選択部２１４は、自動改札機１００の処理時刻に基づいて、カメラ１１８（１３８）により撮像された動画から、利用者が駅構内に入場する際に乗車券ＴＩＸを利用した姿を収めたフレーム画像を選択する。例えば、画像選択部２１４は、自動改札機１００の処理時刻を中心として、時間的に前後する所定フレーム数の画像を選択する。その上で、画像選択部２１４は、利用者が駅構内から出場する際に乗車券ＴＩＸを利用した姿を収めたフレーム画像を選択する。ここで、「乗車券ＴＩＸを利用した姿」とは、例えば、人の胸部より上側の身体であり、さらに好ましくは利用者の顔を含む頭部である。画像選択部２１４は、パターンマッチング等の手法によって人の頭部のうち最も多くの部分（例えば肌面積が最も多い部分）が収まっているフレーム画像を選択する。

なお、「自動改札機１００の処理時刻」とは、例えば、乗車券投入口１１６（１３６）に乗車券ＴＩＸが投入された時刻、または通過可否判定部１５６により通過可否の判定がなされた時刻である。また、「自動改札機１００の処理時刻」とは、自動改札機１００の透過型光電センサＳｔ、または反射型光電センサＳｒの検出信号が発生した時刻であってもよい。

画像選択部２１４は、駅サーバ側通信部２１２により受信された乗車券情報と、画像選択部２１４により選択されたフレーム画像とを対応付けて駅サーバ側記憶部３２０に格納し、乗車券ＴＩＸを利用する利用者を監視するための利用者データベースＤＢを構築する。

図６は、第１の実施形態における駅サーバ側記憶部２３０に格納される利用者データベースＤＢの一例を示す図である。利用者データベースＤＢは、例えば、乗車券識別情報（乗車券ＩＤ）ごとに、自動改札機の処理時刻と、改札機識別情報（改札機ＩＤ）と、利用条件と、フレーム画像とが対応付けられたデータ列の集合である。

特徴抽出部２１６は、画像選択部２１４によって選択されたフレーム画像から、利用者の顔の特徴を抽出する。顔の特徴とは、例えば、耳、鼻、口、目等の特徴点や顔の輪郭（エッジ）等である。例えば、特徴抽出部２１６は、画像選択部２１４によって選択されたフレーム画像の明度（輝度）やコントラストを補正し、フレーム画像を正規化する。特徴抽出部２１６は、この正規化したフレーム画像に、Ｇａｂｏｒフィルタ等の空間フィルタを適用して顔の特徴を抽出する。

属性推定部２１８は、特徴抽出部２１６によって抽出された顔の特徴と、学習データＬＤの特徴とを比較して、フレーム画像に写る利用者の人物属性を推定する。学習データＬＤは、年齢や性別等の人物属性が既知の複数の利用者の顔の画像から、予め特徴を抽出しておき、この抽出した特徴の位置関係を保持した状態で利用者の性別や年齢ごとに分類した特徴データである。属性推定部２１８は、例えば、学習データＬＤを検索し、特徴抽出部２１６によってフレーム画像から抽出された顔の特徴点等の位置関係と合致する特徴データを抽出する。ここで「合致する」とは、特徴点や輪郭等の位置関係が完全一致している場合であってもよいし、ある一定の割合で一致している場合であってもよい。属性推定部２１８は、学習データＬＤから抽出した特徴データが示す利用者の既知の人物属性から、フレーム画像に写る利用者の人物属性を推定する。例えば、特徴抽出部２１６によって抽出された顔の特徴点等の位置関係が、年齢が１０代と分類された特徴データの位置関係と合致した場合、属性推定部２１８は、フレーム画像に写る利用者の年齢を１０代であると推定する。

利用条件判定部２２０は、属性推定部２１８によって推定された人物属性を示す情報と、乗車券情報に含まれる利用条件を示す情報とに基づいて、乗車券ＴＩＸを利用した利用者が利用条件を満たすか否かを判定する。例えば、利用条件判定部２２０は、利用者データベースＤＢの利用条件の項目に格納された情報を参照し、属性推定部２１８によって推定された人物属性がこの利用条件を満たしている場合、乗車券ＴＩＸを利用した利用者が利用条件を満たすと判定し、属性推定部２１８によって推定された人物属性が利用条件を満たしていない場合、乗車券ＴＩＸを利用した利用者が利用条件を満たさないと判定する。

図７は、第１の実施形態における改札監視システム１の処理の流れの一例を示すシーケンス図である。以下に示す処理は、利用者が駅の構内に入場する場合に実施されてもよいし、駅の構外に出場する場合に実施されてもよい。

まず、自動改札機１００は、カメラ１１８（１３８）によって利用者を撮像しながら、乗車券ＴＩＸから乗車券情報を読み取る（ステップＳ１００）。次に、自動改札機１００は、カメラ１１８（１３８）により撮像された動画と、乗車券ＴＩＸから読み取った乗車券情報とを駅サーバ装置２００に送信する（ステップＳ１０２）。

次に、駅サーバ装置２００は、自動改札機１００から受信した動画および乗車券情報に基づいてフレーム画像を選択し、利用者の人物属性を推定する（ステップＳ１０４）。次に、駅サーバ装置２００は、推定した人物属性を示す情報と、乗車券情報に含まれる利用条件を示す情報とに基づいて、乗車券ＴＩＸを利用した利用者が利用条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１０６）。

次に、駅サーバ装置２００は、乗車券ＴＩＸを利用した利用者が利用条件を満たさない場合、この利用者の通過を禁止する旨の情報を自動改札機１００に送信する（ステップＳ１０８）。以下、駅サーバ装置２００により出力される、利用者の通過を禁止する旨の情報を、通過禁止情報と称して説明する。自動改札機１００は、この通過禁止情報を受けて、通過可否判定を行う（ステップＳ１１０）。これにより、自動改札機１００は、本来利用可能な利用者と異なる利用者が乗車券ＴＩＸを不正に利用した場合に、この不正利用者の通過を禁止することができる。

一方、駅サーバ装置２００は、乗車券ＴＩＸを利用した利用者が利用条件を満たさない場合、選択したフレーム画像を示す情報を端末装置３００に送信する（ステップＳ１１２）。この情報を受けて、端末装置３００は、フレーム画像に基づく画像を表示する（ステップＳ１１４）。これにより、端末装置３００を操作する駅係員は、不正に乗車券ＴＩＸを利用した利用者を認識することができる。

以下、第１の実施形態における改札監視システム１の各装置の処理の流れを、フローチャートを用いて説明する。図８は、第１の実施形態における自動改札機１００の処理の流れの一例を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、例えば、自動改札機１００の動作モードが駅構内に入場する利用者の通過を制御するように設定されている場合に行われる。

まず、撮像制御部１５４は、人感センサＳｃ等によって利用者の接近を検出すると（ステップＳ２００）、カメラ１１８（１３８）に撮像を開始させる（ステップＳ２０２）。なお、カメラ１１８（１３８）の撮像停止タイミングについては、例えば、以下に説明するステップＳ２０４の処理が行われたタイミングなど、任意に定めてよい。次に、読取部１１１（１３１）は、乗車券投入口１１６（１３６）に投入された乗車券ＴＩＸから乗車券情報を読み取る（ステップＳ２０４）。次に、改札機側通信部１５２は、読取部１１１（１３１）によって読み取られた乗車券情報と、乗車券ＴＩＸが読取部１１１（１３１）によって読み取られた時刻までにカメラ１１８（１３８）により撮像された動画とを対応付けて駅サーバ装置２００に送信する（ステップＳ２０６）。

次に、通過可否判定部１５６は、改札機側通信部１５２により通過禁止情報が受信されたか否かを判定する（ステップＳ２０８）。改札機側通信部１５２により通過禁止情報が受信された場合、通過可否判定部１５６は、上面表示部１１２（１３２）、正面表示部１１３（１３３）および／またはスピーカ１４０に、乗車券ＴＩＸを利用できないことを表すエラー情報を出力させ、扉部１１４（１１５）および１３４（１３５）を閉止状態に制御して利用者の通過を禁止し、投入された乗車券ＴＩＸを乗車券投入口１１６（１３６）から排出させる（ステップＳ２１０）。

一方、改札機側通信部１５２により通過禁止情報が受信されない場合、通過可否判定部１５６は、読取部１１１（１３１）によって読み取られた乗車券情報に基づいて、利用者の通過を許可するか否かを判定する（ステップＳ２１２）。

通過可否判定部１５６は、利用者の通過を許可する場合、読取部１１１（１３１）を制御して乗車券ＴＩＸの入出場コードに入場を許可した旨を示す情報を書き込ませる（ステップＳ２１４）。次に、通過可否判定部１５６は、扉部１１４（１１５）および１３４（１３５）を開放状態に制御して利用者の通過を許可し、乗車券排出口１１７（１３７）から乗車券ＴＩＸを排出させる（ステップＳ２１６）。これによって、本フローチャートの処理が終了する。

一方、通過可否判定部１５６は、利用者の通過を許可しない場合、上述したステップＳ２１０の処理を行って、本フローチャートの処理を終了する。

なお、本フローチャートの処理は、自動改札機１００の動作モードが駅構内に入場する利用者の通過を制御するように設定されている場合に行われるものとして説明したが、これに限られない。例えば、本フローチャートの処理は、自動改札機１００の動作モードが駅構外に出場する利用者の通過を制御するように設定されている場合に行われてもよい。この場合、上述したステップＳ２１４およびステップＳ２１６の処理において、通過可否判定部１５６は、利用者の通過を許可する場合、乗車券投入口１１６（１３６）に投入された乗車券ＴＩＸを図示しない回収部に回収し、扉部１１４（１１５）および１３４（１３５）を開放状態に制御して利用者の通過を許可する。

以下、駅サーバ装置２００の処理の流れについて説明する。図９は、第１の実施形態における駅サーバ装置２００の処理の流れの一例を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、例えば、駅サーバ装置２００が、自動改札機１００から乗車券情報および動画を受信すると開始される。

まず、画像選択部２１４は、駅サーバ側通信部２１２により受信された動画からフレーム画像を選択する（ステップＳ３００）。次に、画像選択部２１４は、選択したフレーム画像と、駅サーバ側通信部２１２により受信された乗車券情報とを対応付けて駅サーバ側記憶部２３０に格納し、利用者データベースＤＢを構築する（ステップＳ３０２）。次に、特徴抽出部２１６は、画像選択部２１４により選択されたフレーム画像から利用者の顔の特徴を抽出する（ステップＳ３０４）。

次に、属性推定部２１８は、特徴抽出部２１６によって抽出された顔の特徴と、学習データＬＤの特徴とを比較して、フレーム画像に写る利用者の人物属性を推定する（ステップＳ３０６）。次に、利用条件判定部２２０は、属性推定部によって推定された利用者の人物属性と、乗車券情報に含まれる利用条件とを比較して、乗車券ＴＩＸを利用した利用者が利用条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ３０８）。乗車券ＴＩＸを利用した利用者が利用条件を満たす場合、駅サーバ側制御部２１０は、本フローチャートの処理を終了する。

一方、乗車券ＴＩＸを利用した利用者が利用条件を満たさない場合、駅サーバ側通信部２１２は、通過禁止情報を、乗車券情報および動画の受信元の自動改札機１００に送信する（ステップＳ３１０）。次に、駅サーバ側通信部２１２は、画像選択部２１４によって選択されたフレーム画像を示す情報を、端末装置３００に送信する（ステップＳ３１２）。なお、駅サーバ側通信部２１２は、通過禁止情報を端末装置３００に送信してもよい。これによって、本フローチャートの処理が終了する。

以上説明した第１の実施形態における改札監視システム１によれば、自動改札機１００を通過しようとする利用者を撮像するカメラ１１８（１３８）と、自動改札機１００に設置され、利用者の人物属性に応じた利用条件が設けられた乗車券ＴＩＸから、利用条件を示す情報を含む乗車券情報を読み取る読取部１１１（１３１）と、カメラ１１８（１３８）によって撮像された画像から、利用者の人物属性を推定する属性推定部２１８と、属性推定部２１８によって推定された人物属性を示す情報と、読取部１１１（１３１）によって読み取られた乗車券情報に含まれる利用条件を示す情報と、に基づいて、乗車券ＴＩＸを利用した利用者が利用条件を満たすか否かを判定する利用条件判定部２２０とを備えることにより、本来利用可能な利用者と異なる利用者が乗車券ＴＩＸを不正に利用した場合に、この不正利用者の通過を禁止することができる。この結果、改札監視システム１は、利用制限が設けられた乗車券ＴＩＸの不正利用を抑制することができる。

また、第１の実施形態における改札監視システム１によれば、乗車券ＴＩＸを利用した利用者を撮像した画像から人物属性を推定し、この推定した人物属性が利用条件を満たしていない場合、乗車券ＴＩＸを利用した利用者を撮像した画像を端末装置３００に送信することにより、端末装置３００を操作する駅係員は、不正に乗車券ＴＩＸを利用した利用者を認識することができる。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態における改札監視システム１について説明する。第２の実施形態における改札監視システム１では、複数の駅サーバ装置２００の処理の一部を、１つの装置内で集中して行う点で、第１の実施形態における改札監視システム１と相違する。従って、係る相違点を中心に説明し、共通する部分についての説明は省略する。

図１０は、第２の実施形態における改札監視システム１の構成の一例を示す図である。第２の実施形態における改札監視システム１は、上述した複数の自動改札機１００、駅サーバ装置２００−１から２００−ｎ、および端末装置３００の構成に加え、更に統合管理サーバ装置４００を備える。統合管理サーバ装置４００は、駅ごとに設けられた駅サーバ装置２００−１から２００−ｎのそれぞれと、ＬＡＮやＷＡＮ等を含むネットワークＮＷを介して通信を行い、駅サーバ装置２００−１から２００−ｎのそれぞれが実施する処理の一部を集中して行う。以下、駅サーバ装置２００−１から２００−ｎを特段区別しない場合は、上述した実施形態と同様に、単に駅サーバ装置２００と称して説明する。

図１１は、第２の実施形態における統合管理サーバ装置４００の機能構成の一例を示す図である。例えば、統合管理サーバ装置４００は、管理サーバ側制御部４１０と、管理サーバ側記憶部４３０とを備える。管理サーバ側制御部４１０は、例えば、管理サーバ側通信部４１２と、特徴抽出部４１４と、属性推定部４１６と、利用条件判定部４１８とを備える。管理サーバ側制御部４１０の機能部のうち一部または全部は、ＣＰＵ等のプロセッサが管理サーバ側記憶部４３０に記憶されたプログラムを実行することにより実現される。プログラムは、例えば、ネットワークを介してアプリケーションサーバからダウンロードされてもよいし、ＳＤカードなどの可搬型記憶媒体に格納されたものが統合管理サーバ装置４００にインストールされてもよい。また、管理サーバ側制御部４１０の機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等のハードウェアによって実現されてもよい。

管理サーバ側記憶部４３０は、例えば、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ、ＳＤカード等の不揮発性の記憶媒体と、ＲＡＭ、レジスタ等の揮発性の記憶媒体とによって実現される。管理サーバ側記憶部４３０は、プロセッサが実行するプログラムを格納する他、上述した学習データＬＤや利用者データベースＤＢ等を格納する。

管理サーバ側通信部４１２は、ネットワークＮＷを介して、各駅サーバ装置２００と通信を行い、各駅サーバ装置２００により送信された情報を受信する。また、管理サーバ側通信部４１２は、管理サーバ側制御部４１０の処理結果を各駅サーバ装置２００に送信する。管理サーバ側通信部４１２、特徴抽出部４１４、属性推定部４１６、および利用条件判定部４１８の各機能部のそれぞれは、第１の実施形態における駅サーバ装置２００の、特徴抽出部２１６と、属性推定部２１８と、利用条件判定部２２０と、駅サーバ側記憶部２３０とに相当するため説明を省略する。

図１２は、第２の実施形態における改札監視システム１の処理の流れの一例を示すシーケンス図である。まず、自動改札機１００は、カメラ１１８（１３８）によって利用者を撮像しながら、乗車券ＴＩＸから乗車券情報を読み取る（ステップＳ４００）。次に、自動改札機１００は、カメラ１１８（１３８）により撮像された動画と、乗車券ＴＩＸから読み取った乗車券情報とを駅サーバ装置２００に送信する（ステップＳ４０２）。

次に、駅サーバ装置２００の画像選択部２１４は、自動改札機１００から受信した動画および乗車券情報に基づいてフレーム画像を選択する（ステップＳ４０４）。次に、駅サーバ装置２００の駅サーバ側通信部２１２は、画像選択部２１４により選択されたフレーム画像と乗車券情報とを対応付けて統合管理サーバ装置４００に送信する（ステップＳ４０６）。

次に、統合管理サーバ装置４００の特徴抽出部４１４が、駅サーバ装置２００から受信したフレーム画像から、利用者の顔の特徴を抽出し、属性推定部４１６が、特徴抽出部４１４により抽出された利用者の顔の特徴と、管理サーバ側記憶部４３０に格納された学習データＬＤとを比較して、利用者の人物属性を推定する（ステップＳ４０８）。次に、統合管理サーバ装置４００の利用条件判定部４１８は、属性推定部４１６によって推定された人物属性を示す情報と、乗車券情報に含まれる利用条件を示す情報とに基づいて、乗車券ＴＩＸを利用した利用者が利用条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ４１０）。

次に、統合管理サーバ装置４００の管理サーバ側通信部４１２は、乗車券ＴＩＸを利用した利用者が利用条件を満たさない場合、通過禁止情報とフレーム画像を示す情報とを、駅サーバ装置２００に送信する（ステップＳ４１２）。駅サーバ装置２００は、統合管理サーバ装置４００から受信した通過禁止情報を自動改札機１００に送信する（ステップＳ４１４）。通過禁止情報を駅サーバ装置２００から受信した自動改札機１００は、利用者の通過を禁止する制御を行う（ステップＳ４１６）。これにより、自動改札機１００は、第１の実施形態と同様に、本来利用可能な利用者と異なる利用者が乗車券ＴＩＸを不正に利用した場合に、この不正利用者の通過を禁止することができる。

また、駅サーバ装置２００は、統合管理サーバ装置４００から受信したフレーム画像を示す情報を端末装置３００に送信する（ステップＳ４１８）。フレーム画像を示す情報を駅サーバ装置２００から受信した端末装置３００は、フレーム画像に基づく画像を表示する（ステップＳ４２０）。

また、統合管理サーバ装置４００の利用条件判定部４１８は、複数の駅サーバ装置２００から受信したフレーム画像のうち、乗車券ＴＩＸを利用した利用者が利用条件を満たしていないと判定したフレーム画像同士を比較して、同一の利用者が不正利用を繰り返しているか否かを判定する（ステップＳ４２２）。例えば、同一の利用者が不正利用を繰り返している場合、統合管理サーバ装置４００の管理サーバ側通信部４１２は、この不正利用が繰り返し行われている駅の駅サーバ装置２００に、不正利用が繰り返し行われている旨を示す警告情報と、この不正利用を行っている利用者が写るフレーム画像を示す情報とを送信する（ステップＳ４２４）。これを受けて、駅サーバ装置２００は、統合管理サーバ装置４００から受信した警告情報およびフレーム画像を示す情報を端末装置３００に送信する（ステップＳ４２６）。端末装置３００は、警告情報およびフレーム画像を示す情報に基づく画像を表示する（ステップＳ４２８）。この結果、駅係員は、不正利用を繰り返す利用者の認識することができる。

以下、その他の実施形態（変形例）について説明する。
図１３は、上述した実施形態における改札監視システム１の構成の他の例を示す図である。改札監視システム１は、例えば、上述した実施形態と同様に、複数の自動改札機１００と、駅サーバ装置２００と、端末装置３００とを備える構成に加え、さらに監視カメラ５００を備える。監視カメラ５００は、例えば、上述した複数の自動改札機１００と同様に、改札口ごとに設けられ、駅の天井や壁面等に固定される。監視カメラ５００は、駅構内に入場する利用者、駅構内から出場する利用者、或いは駅構内に存在する利用者を撮像する。監視カメラ５００は、撮像した動画（あるいは画像）を駅サーバ装置２００に送信する。これにより、駅サーバ装置２００は、自動改札機１００のカメラ１１８（１３８）によって撮像された動画を用いるのと同様に、監視カメラ５００の動画から利用者の人物属性を推定することができる。

また、乗車券ＴＩＸを不正に利用した利用者が既に自動改札機１００を通過している場合、駅サーバ装置２００は、監視カメラ５００の動画から、自動改札機１００のカメラ１１８（１３８）によって撮像された動画から選択したフレーム画像の特徴と合致する特徴を有するフレーム画像を検索する。これによって、駅サーバ装置２００は、乗車券ＴＩＸを不正に利用した利用者が既に自動改札機１００を通過した場合であっても、監視カメラ５００の設置位置および視野角から、駅の構内のどの場所に利用者がいるのかを特定することができる。

また、上述した実施形態における改札監視システム１において、駅サーバ装置２００は省略されてもよい。この場合、自動改札機１００は、駅サーバ装置２００が備える構成をさらに備える。以下、駅サーバ装置２００の機能構成を備える自動改札機の符号を１００Ａとして説明する。図１４は、他の実施形態における自動改札機１００Ａの機能構成の一例を示す図である。図示のように、自動改札機１００Ａの改札機側制御部１５０Ａは、上述した改札機側通信部１５２、撮像制御部１５４、および通過可否判定部１５６に加え、さらに画像選択部１５８、特徴抽出部１６０、属性推定部１６２、および利用条件判定部１６４を備える。また、自動改札機１００Ａの改札機側記憶部１７０Ａは、運賃テーブルに加え、さらに学習データＬＤおよび利用者データベースＤＢを格納する。これによって、自動改札機１００は、上述した実施形態と同様に、利用制限が設けられた乗車券ＴＩＸの不正利用を抑制することができる。

また、利用者の駅構外から駅構内への通過時にカメラ１１８（１３８）によって撮像された画像に基づいて、特徴抽出部２１６、属性推定部２１８、利用条件判定部２２０が、それぞれ処理を行い、利用条件を満たさない場合には、出場駅の自動改札機１００によって、利用者の駅構内から駅構外への通過を禁止するようにしてもよい。この場合、駅サーバ装置２００または統合管理サーバ装置４００は、例えば利用条件を満たさないと判定した利用者が使用した乗車券ＴＩＸの乗車券識別情報を、他の駅の駅サーバ装置２００にブロードキャストする。また、駅サーバ装置２００または統合管理サーバ装置４００は、乗車券ＴＩＸの内容から推定される行先の駅に絞って係る情報を送信してもよい。この情報を受け取った駅の自動改札機１００では、自駅の駅サーバ装置２００から乗車券識別情報を取得し、当該乗車券識別情報を有する乗車券ＴＩＸが使用された場合に出場を禁止する。これによって、画像処理に時間を要する場合でも、利用制限が設けられた乗車券ＴＩＸの不正利用を抑制することができる。

図１５は、上記の処理を行う場合に実行される処理の流れの一例を示すシーケンス図である。まず、Ａ駅に設置された自動改札機１００Ａが、乗車券情報を読み取ると共にカメラ１１８（１３８）による撮像を行う（ステップＳ５００）。自動改札機１００Ａは、これらの情報をＡ駅の駅サーバ装置２００Ａに送信する（ステップＳ５０２）。駅サーバ装置２００Ａでは、特徴抽出部２１６、属性推定部２１８、利用条件判定部２２０がそれぞれ処理を行う（ステップＳ５０４）。駅サーバ装置２００Ａは、利用条件を満たさないと判定した場合に、乗車券識別情報を含む乗車券情報をＢ駅の駅サーバ装置２００Ｂに送信する（ステップＳ５０６）。駅サーバ装置２００Ｂは、これをＢ駅の自動改札機１００Ｂに転送する（ステップＳ５０８）。自動改札機１００Ｂは、乗車券識別情報を内部に保持しておき、同じ乗車券識別情報の乗車券ＴＩＸが使用された場合に通過を禁止する（ステップＳ５１０）。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、自動改札機１００を通過しようとする利用者を撮像するカメラ１１８（１３８）と、自動改札機１００に設置され、利用者の人物属性に応じた利用条件が設けられた乗車券ＴＩＸから、利用条件を示す情報を含む乗車券情報を読み取る読取部１１１（１３１）と、カメラ１１８（１３８）によって撮像された画像から、利用者の人物属性を推定する属性推定部２１８と、属性推定部２１８によって推定された人物属性を示す情報と、読取部１１１（１３１）によって読み取られた乗車券情報に含まれる利用条件を示す情報と、に基づいて、乗車券ＴＩＸを利用した利用者が利用条件を満たすか否かを判定する利用条件判定部２２０とを備えることにより、本来利用可能な利用者と異なる利用者が乗車券ＴＩＸを不正に利用した場合に、この不正利用者の通過を禁止することができる。この結果、改札監視システム１は、利用制限が設けられた乗車券ＴＩＸの不正利用を抑制することができる。

上記実施形態は、以下のように表現することができる。
自動改札機を通過しようとする利用者を撮像するカメラと、
前記自動改札機に設置され、利用者の年齢に応じた利用条件が設けられた乗車券から、前記利用条件を示す情報を読み取る読取部と、
前記カメラによって撮像された画像から、前記利用者の年齢を推定する属性推定部と、
前記属性推定部によって推定された年齢を示す情報と、前記読取部によって読み取られた前記利用条件を示す情報とに基づいて、前記乗車券を利用した利用者が前記利用条件を満たすか否かを判定する利用条件判定部と、
を備える改札監視システム。

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同様に、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ものである。

１…改札監視システム、１００…自動改札機、１１１、１３１…読取部、１１８、１３８…カメラ、１５０…改札機側制御部、１５２…改札機側通信部、１５４…撮像制御部、１５６…通過可否判定部、１７０…改札機側記憶部、２００…駅サーバ装置、２１０…駅サーバ側制御部、２１２…駅サーバ側通信部、２１４…画像選択部、２１６…特徴抽出部、２１８…属性推定部、２２０…利用条件判定部、２３０…駅サーバ側記憶部、ＬＤ…学習データ、ＤＢ…利用者データベース、ＴＩＸ…乗車券

Claims (9)

1. 自動改札機を通過しようとする利用者を撮像するカメラと、
   前記自動改札機に設置され、利用者の人物属性に応じた利用条件が設けられた乗車券から、前記利用条件を示す情報を読み取る読取部と、
   前記カメラによって撮像された画像から、前記利用者の人物属性を推定する属性推定部と、
   前記属性推定部によって推定された人物属性を示す情報と、前記読取部によって読み取られた前記利用条件を示す情報とに基づいて、前記乗車券を利用した利用者が前記利用条件を満たすか否かを判定する利用条件判定部と、
   を備える改札監視システム。
2. 前記利用条件判定部の判定結果に応じて、駅の構外から駅の構内への通過の可否を判定する前記自動改札機を更に備える、
   請求項１に記載の改札監視システム。
3. 前記利用条件判定部の判定結果に応じて、駅の構内から駅の構外への通過の可否を判定する前記自動改札機を更に備える、
   請求項１又は請求項２に記載の改札監視システム。
4. 複数の駅に前記カメラをそれぞれ配置し、
   前記属性推定部は、前記利用者が駅の構外から駅の構内へ通過した際に前記カメラによって撮像した画像に基づいて前記利用者の人物属性を推定し、
   複数の駅に、前記利用者が駅の構内から駅の構外へ通過する際に、前記利用条件判定部の判定結果に応じて、駅の構内から駅の構外への通過の可否を判定する前記自動改札機を備える、
   請求項１に記載の改札監視システム。
5. 前記カメラによって撮像された画像から、前記利用者の顔の特徴を抽出する特徴抽出部をさらに備え、
   前記属性推定部は、前記特徴抽出部によって抽出された前記利用者の顔の特徴から、前記利用者の人物属性を推定する、
   請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の改札監視システム。
6. 前記読取部は、前記利用者の年齢に応じた利用条件が設けられる乗車券から、前記利用条件を示す情報を読み取り、
   前記属性推定部は、前記カメラによって撮像された画像に基づく情報から、前記人物属性として前記利用者の年齢を推定し、
   前記利用条件判定部は、前記属性推定部によって推定された前記利用者の年齢を示す情報と、前記読取部によって読み取られた前記利用条件を示す情報とに基づいて、前記乗車券を利用した利用者の年齢が利用条件を満たすか否かを判定する、
   請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の改札監視システム。
7. 駅係員の視認可能な位置に設置され、前記利用条件判定部による判定結果に基づく画像を表示する表示部をさらに備える、
   請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の改札監視システム。
8. 複数の駅に設置された自動改札機と、前記複数の駅に設置された自動改札機と通信可能な情報処理装置と、を備え、
   前記自動改札機が、前記カメラ、および前記読取部を備え、
   前記情報処理装置が、前記属性推定部および前記利用条件判定部を備える、
   請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の改札監視システム。
9. 複数の駅に設置された自動改札機が、前記カメラ、前記読取部、前記属性推定部、および前記利用条件判定部を備える、
   請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の改札監視システム。

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