JP2003162796A - 車両監視方法及びシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両検知時とナンバープレート文字認識時で
のシャッター速度切替を不要とすること、及び、高速走
行車両を正確に検知すること。 【解決手段】 車両検知モードでは照明を下げ、カメラ
１０の画像信号に対し各フレーム内で４×４の画像加算
を画像加算処理基板１５で行って高コントラス信号を生
成し、これを用いて車両を検知する。ナンバープレート
認識モードでは、車両検知をトリガにして照明を上げ、
画像加算未処理の画像信号を用いてナンバープレート文
字を認識する。これにより、車両検知時とナンバープレ
ート文字認識時でシャッター速度を切り替えずに、車両
を正確に検知することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はカメラによって得ら
れた画像を処理して車両のナンバープレート文字を認識
する車両監視方法及びシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の車両監視技術として、光電センサ
とカメラを用いたものがあり、有料道路の自動料金収受
を目的としたＥＴＣ（Electronic Toll Collection：自
動料金収受システム）等で利用されている。ＥＴＣは、
ＩＴＳ（Intelligent Transport System：高度道路交通
システム）における早期実用可能なアプリケーションと
して注目されている。

【０００３】この車両監視技術では、光電センサは発光
素子と受光素子を有しており、これらは車線の両脇に対
向して配置される。光電センサは、発光素子と受光素子
間が車両が遮られることで、車両を検知する。このとき
光電センサが出力する車両検知信号でカメラが作動し、
その画像を処理することにより、車両のナンバープレー
ト文字を認識する。

【０００４】上述した光電センサとカメラを用いた車両
監視技術は、車線がアイランドで区分された通常の料金
所では、光電センサをアイランドに設置できるので問題
ない。

【０００５】しかし、フリーフロー型ＥＴＣなど、有料
道路本線を跨いだガントリーにカメラを設置する場合に
は、光電センサの設置場所を確保するのが困難であると
いう問題がある。

【０００６】この問題を解決する車両監視技術として、
特開平８−８３３９１号公報で開示された光電センサを
用いない、自律的車両検知モードを持つものを知られて
いる。

【０００７】特開平８−８３３９１号公報の車両監視技
術によれば、常時、低速のシャッター速度と低い照明光
量下でカメラを作動させておき、カメラから次々に得ら
れる画像を処理して車両を検知する（車両検知モー
ド）。車両を検知したら、これをトリガにして、高速の
シャッター速度と高い照明光量に変更し、このとき得ら
れる画像を処理してナンバープレート文字を認識する
（ナンバープレート文字認識モード）。

【０００８】上述した車両監視技術では、光電センサが
不要になるから、上述した問題が解消される。

【０００９】ここで、シャッター速度を常時低速にして
おくのは、車両検知に必要な照明光量を極力下げるため
である。

【００１０】ナンバープレート文字の認識時にシャッタ
ー速度を高速に変更するのは、ブレのない鮮明な画像を
得るためである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、シャッター速
度を車両の検知時には低速にしておき、ナンバープレー
ト文字の認識時に高速に切り替えるため、シャッター速
度制御のロジックが複雑になるという新たな問題が生じ
る。

【００１２】また、車両の検知時の照明光量を下げるた
めにシャッター速度を低速にすると、画像のコントラス
トが低下し、また、ブレが生じるため、高速走行中の車
両を正確に検知することが難しいという新たな問題が生
じる。

【００１３】本発明は、上述した従来技術の問題点を解
決する車両認識方法及びシステムを提供することを目的
とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】発明者は、車両の検知時
には画像加算を行った画像を用いることにより、車両検
知に必要な高コントラストな画像を低い照明光量下で得
ることができ、ナンバープレート文字の認識時には画像
加算しない画像を用いることにより、シャッター速度を
変えることなくナンバープレート文字の認識を行うこと
ができることに気がついた。課題を解決するための手段
は、後述する発明の実施の形態から、以下のように導か
れる。

【００１５】第１発明の車両監視方法は、車両検知モー
ドとして、カメラによって得られた画像を処理して車両
を検知し、ナンバープレート認識モードとして、車両を
検知したことをトリガにして照明を低光量から高光量に
一時的に変え、このとき得られた前記カメラからの画像
を処理してナンバープレート文字の認識を行う車両監視
方法において、車両検知モードでは、前記カメラによっ
て得られた画像に対し各フレーム内で画像加算処理を行
うことによりコントラストを高くし、この高コントラス
ト画像を車両検知の画像処理に用いることを特徴とす
る。

【００１６】この場合、第１発明において、前記カメラ
のシャッター速度を車両検知モードとナンバープレート
認識モード間で同一にすることが可能である。また、前
記シャッター速度を前記高コントラスト画像中の路面輝
度が所定範囲内となる値に設定することが可能である。
更に、ナンバープレート文字の認識に加えて、車両を検
知したことをトリガにして、前記カメラで搭乗者の撮影
を行うようにすることが可能である。

【００１７】第２発明の車両監視システムは、画像処理
により車両の検知とナンバープレート文字の認識を行う
車両監視システムにおいて、道路上に設定される監視範
囲内を撮影し、この撮影動作で画像信号を出力する、ナ
ンバープレート文字の認識に足りる解像度を持ち、且
つ、シャッター速度が制御可能なカメラと、カメラから
出力される前記画像信号に対し各フレーム内で画像加算
を行い、高コントラスト信号を生成する第１画像処理手
段と、前記高コントラスト信号を画像処理して車両が前
記監視範囲内の特定ラインに達したことを検知し、車両
検知信号を出力する第２画像処理手段と、前記車両検知
信号をトリガにして、照明を低光量から高光量に一時的
に変える照明手段と、前記高コントラスト信号ではな
く、カメラから出力される前記画像信号を前記車両検知
信号をトリガにして画像処理し、前記監視範囲内の車両
検知ラインに達した車両のナンバープレート文字を認識
する第３画像処理手段と、前記カメラにシャッター速度
制御信号を与えるシャッター速度制御手段と、を備えた
ことを特徴とする。

【００１８】この場合、第１発明において、前記カメラ
の解像度は前記ナンバープレート文字の認識に足りるも
のであれば十分である。また、前記カメラを１フレーム
内で露光し、次のフレームで画像転送すれば、高速走行
する車両を検知できる。更に、前記カメラのシャッター
速度が１／５００００秒を単位に１／３０秒から１／５
００００秒まで制御可能であるなど、広い範囲で微細に
制御可能であれば、種々の照明光量下で、高速走行する
車両の検知並びにナンバープレート文字の認識が可能で
ある。更にまた、前記カメラが全画素読み出しで３０ｆ
ｐｓ（フレーム／秒）のプログレッシブ出力が可能であ
れば、高速走行する車両の検知並びにナンバープレート
文字の認識が可能である。また、前記カメラが近赤外波
長領域に高い感度を持つ白黒カメラであれば、低い照明
光量で、高速走行する車両の検知並びにナンバープレー
ト文字の認識が可能である。これらは市販のカメラで満
足できる。

【００１９】第３発明の車両監視システムは、第２発明
において、第１画像処理手段が４×４の画像加算処理を
行うことを特徴とする。この場合、画像加算処理後の画
像解像度及び１画素当たりのビット数が車両検知に要す
る画像解像度及びビット数を満す限り、２×２や８×８
等の画像加算処理を行うようにしてもよい。

【００２０】第４発明の車両監視システムは、第２発明
において、前記シャッター速度制御信号が前記車両検知
信号の生成前後で一定であることを特徴とする。この場
合、シャッター速度制御手段は、例えば、高コントラス
ト信号中の路面輝度が所定範囲内となるように、シャッ
ター速度制御信号を生成することができる。なお、シャ
ッター速度制御信号を車両検知信号の生成前後で変更す
るようにしてもかまわない。

【００２１】第５発明の車両監視システムは、第２発明
において、第３画像処理手段が複数のＣＰＵを含み、こ
れら複数のＣＰＵで画像入力と、横方向エッジの抽出
と、縦方向エッジの抽出と、抽出した横方向及び縦方向
のエッジに基づく車両輪郭の生成とを並列処理すること
を特徴とする。もちろん、ＣＰＵの処理能力が十分高け
れば、１つのＣＰＵを使用するだけでよく、並列処理は
不要である。

【００２２】第６発明の車両監視システムは、第２発明
において、前記カメラ及び前記照明手段をカメラ側装置
として設置するための、車線を跨ぐガントリーと、この
ガントリーから離れて位置し、前記シャッター速度制御
手段、第１画像処理手段、第２画像処理手段及び第３画
像処理手段を路側装置として設置するための通信塔と、
前記ガントリーと前記通信塔間に敷設された光ファイバ
回線と、この光ファイバ回線に前記カメラ及び照明装置
を接続する第１インタフェース手段と、前記光ファイバ
回線に前記シャッター速度制御手段、第１画像処理手段
及び第３画像処理手段を接続する第２インタフェース手
段と、を備えたことを特徴とする。

【００２３】この場合、第６発明において、カメラから
出力される画像信号のデータ容量に対して光ファイバ回
線の伝送速度が不足するときは、第１インタフェース手
段に、１画素当たりのビット数を光ファイバ回線の伝送
速度に合わせて圧縮する機能を持たせればよい。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図５に基づいて詳細に説明する。

【００２５】図１は本発明の実施の形態に係る車両監視
システムを備えるフリーロー型ＥＴＣの概略構成を示す
図、図２は本発明の実施の形態に係る車両監視システム
の構成例を示す図、図３は図２の車両監視システム中、
一対のカメラ側装置と路側装置の構成を示す図、図４は
車両検知ライン（特定ライン）とともに車両検知の動作
を説明する図、図５は３０ｆｐｓにおける各部の動作タ
イミングを示す図である。

【００２６】＜フリーロー型ＥＴＣの概要＞まず、車両
監視システムの適用対象例として、フリーロー型ＥＴＣ
の概要を説明する。図１に示すように、ＥＴＣの一種で
あるフリーフロー型ＥＴＣの料金所では、複数（図では
２つ）の車線１を跨いで１つのガントリー２があり、複
数台（図では２台）の無線送受信器付きアンテナ３が各
車線１に対応してガントリー２に配置される。各アンテ
ナ３の通信領域３ａは互いに一部重なるように設定され
ている。図１から判るように、この料金所には、アイラ
ンドも、発進制限装置も、収受員用ブースもなく、車線
１は白線４で表示されているだけで、車両は所望の車線
１を自由に高速走行することができる。

【００２７】アンテナ３は、対応する車線１に車両が進
入してきたとき、車両に搭載された無線通信機能を有す
る車載器との間で無線通信によるデータ伝送を行うこと
により、通行料金を徴収することができるようにしたも
のである。これにより、車両が有料道路の料金所をノン
ストップ・キャッシュレスで通行可能となる。

【００２８】アンテナ３は伝送速度が１Ｇｂｐｓの光フ
ァイバ回線５を介して、例えば１０ｋｍという遠く離れ
た通信塔６上の制御機器７に接続され、制御機器７との
間で通行料金の徴収に関する課金情報の授受を行う。制
御機器７を通信塔６に設置したのは、制御機器７内蔵の
暗号処理装置（無線通信のサム）に対する部外者の不正
行為を避けるためである。

【００２９】＜車両監視システムの構成＞このような料
金所において、図１に示すように、１つのガントリー２
上に、複数台（図では２台）のカメラ側装置８が各車線
１に対応して配置されている。これは、カメラ装置搭載
用ガントリー２の数が減るという効果をもたらす。ま
た、アイランドとは異なり係員がいないので、不審者に
触られないようにして安全を確保するためでもある。

【００３０】本例の各カメラ側装置８は、図２に示すよ
うに、照明装置９と、カメラ（イメージャ）１０と、そ
のレンズ１１と、更に第１インタフェース手段（以下、
画像入力基板と呼ぶ）１２を備えている。

【００３１】照明装置９は照明出力（以下、パワーと呼
ぶ）及び照明時間（以下、パルス幅と呼ぶ）が制御可能
なものであり、ガントリー２上から、対応するカメラ１
０の監視範囲（撮像視野範囲：図４の符号２４参照）を
照明するように配置されている。

【００３２】各カメラ側装置８は、図１、図２に示すよ
うに、共通の光ファイバ回線５により、通信塔６上の対
応する路側装置１３に接続されている。

【００３３】各路側装置１３は、図２に示すように、第
２インタフェース手段（以下、画像入力基板と呼ぶ）１
４と、第１画像処理手段（以下、画像加算処理基板と呼
ぶ）１５と、第２画像処理手段（車両検知手段）１６
と、シャッター速度制御手段１７と、第３画像処理手段
（ナンバープレート認識手段）１８と、バス（コンパク
トＰＣＩ）１９が備えられている。シャッター速度制御
手段１７は本例では、第２画像処理手段１６の一部とし
て機能するように構成している。また、各路側装置１３
の画像入力基板１４にはモニタＴＶ２０が接続されてい
る。各路側装置１３は、ハブ２１を介して、管理制御部
（ＣＰＵ）２２に接続されている。２３は録画装置であ
り、管理制御部２２に接続されている。

【００３４】＜車両監視システム各部の説明＞照明装置
９のパワー及びパルス幅（照明光量）は、図３に示す画
像入力基板（第１インタフェース手段）１２内の照明光
量制御機能部１２ａにより、制御される。

【００３５】この照明光量は車両検知時は低光量に、ナ
ンバープレート文字認識時には高光量に切り替えられ
る。車両検知時の光量とナンバープレート文字認識時の
光量は、昼夜の別や天候の変化等、外光の程度に応じて
照明光量制御機能部１２ａで設定される。

【００３６】照明装置９はカメラ１０のシャッター動作
に同期して発光する（図５（ｂ）（ｈ）参照）。但し、
図５（ｈ）から判るように、本例では、照明のパルス幅
は一定にし、パワーのみ制御するようにしている。

【００３７】カメラ１０のレンズ１１は走行してくる車
両に対して前方から斜め下を向いている。レンズ１１は
ズーム、フォーカス及びアイリスは制御可能であり、こ
れらは画像入力基板１２により制御される。

【００３８】但し、レンズ１１のズーム及びフォーカス
制御は、カメラ１０の監視範囲（撮像視野範囲）を設定
するために、初期設定時と適宜な保守時点だけ行い、車
両の検知時及びナンバープレート文字の認識時には特段
変更しないようにしている。レンズ１１のアイリス制御
も同様、初期設定時と適宜な保守時点だけ行い、車両の
検知時及びナンバープレート文字の認識時には特段変更
しないようにしている。

【００３９】カメラ１０の監視範囲２４は、本例では、
図４（ａ）（ｂ）に示すように四角枠であり、その上下
方向中央の道路幅方向のライン２５が前方１２ｍの所に
位置するように設定される。この監視範囲２４及びライ
ン２５は、第２画像処理手段（車両検知手段）１６の記
憶手段（図示省略）に記憶されている。本例では、監視
範囲２４の横幅を３．２ｍであり、車線幅３．５ｍより
狭い。ライン２５はナンバープレート撮影用車両検知ラ
イン（以下、車両検知ラインと呼ぶ）として用いられ
る。

【００４０】図４中、車両検知ライン２５より少し下の
道路幅方向のライン２６は搭乗者の顔撮影用の車両検知
ライン（以下、顔撮影ラインと呼ぶ）であり、これも第
２画像処理手段１６の記憶手段に記憶されている。図４
中、２７は車両、２８は路面を示す。

【００４１】カメラ１０はその基準クロック毎に、１フ
レーム内で露光し、次のフレームで画像信号を出力する
（図５（ａ）（ｂ）参照）。露光を行うシャッターの速
度は制御可能であり、シャッター速度はシャッター速度
制御手段１７により制御される。また、カメラ１０はナ
ンバープレート文字の認識に足りる解像度を持ってい
る。

【００４２】但し、本例では、車両検知中はシャッター
速度を制御するが、車両検知後はシャッター速度は変更
せず、車両検知時とナンバープレート文字認識時でシャ
ッター速度を同一にしている。

【００４３】カメラ１０の具体例として、本例では、１
４５万画素の全画素読み出しで３０ｆｐｓ出力が可能な
近赤外波長領域に高い感度を有する市販のプログレッシ
ブ・タイプの高性能な白黒カメラを使用している。この
カメラ１０は１３９２×１０４０画素、１０ビットのデ
ィジタルな画像信号を出力する。また、このカメラ１０
は１／５００００秒単位でシャッター速度制御が可能な
ものであり、１／３０秒〜１／５００００秒の間で、自
由にシャッター速度が設定可能である。

【００４４】このようなカメラ１０を使用すると、以下
の利点がある。 （１）市販のカメラであるから、安価である。 （２）監視範囲２４の横幅３．２ｍに対して横方向の画
素数が１３９２であるから、画素間隔が２．３ｍｍに相
当し、ナンバープレート文字の認識に十分対応できる。
なお、監視範囲２４の縦幅は約２．４ｍになる。 （３）３０ｆｐｓ出力であることから、１フレーム内で
露光し、次のフレームで画像伝送することにより、高速
走行する車両の検知が可能である。 （４）近赤外波長領域に高い感度を有するので、暗い所
でも撮影可能である。 （５）シャッター速度を１／５００００秒単位で、１／
３０秒〜１／５００００秒の間、自由に設定できるか
ら、車両が高速走行しても撮影可能である。

【００４５】カメラ側装置８の画像入力基板（第１イン
タフェース手段）１２は、カメラ側装置８と光ファイバ
回線５とを接続するためのインターフェースであり、基
本的には、画像信号の送信、シャッター速度制御信号の
受信、各種コマンドの受信等を行う機能を有している。

【００４６】また、上述したように、画像入力基板１２
は、照明装置９に対するパワー及びパルス幅用制御信
号、並びに、レンズ１１に対するズーム、フォーカス及
びアイリス用制御信号を出力する機能を有している。

【００４７】更に、２台のカメラからの画像信号を伝送
速度１Ｇｂｐｓの光ファイバ回線５で伝送することか
ら、本例の画像入力基板１２は、カメラ１０が出力する
３０ｆｐｓの画像信号を、画素数は変えず、１画素当た
りのビット数を圧縮することにより、光ファイバ回線５
の伝送速度に合わせて機能を有している。

【００４８】具体的には、画像入力基板１２はビット変
換用ルックアップテーブルを持ち、１３９２×１０４０
画素、１０ビットの画像信号を、１３９２×１０４０画
素、８ビットの画像信号に変換して光ファイバ回線５に
与えるようにしている。

【００４９】これにより、或るフレームでカメラ１０を
露光すると、そのフレームの画像信号は、図５（ｃ）に
示すように、次のフレームでカメラ側装置８から路側装
置１３へ転送される。

【００５０】路側装置１３の画像入力基板（第２インタ
フェース手段）１４は、画像加算処理基板１５及びバス
１９を光ファイバ回線５に接続するためのインタフェー
スである。

【００５１】この画像入力基板１４は、画像信号（３０
ｆｐｓ、１３９２×１０４０画画素、８ビット）の受
信、シャッター速度制御信号の送信、各種コマンドの送
信等を行う機能を有している。画像入力基板１４が受信
した画像は、モニタＴＶ２０で目視可能である。

【００５２】画像加算処理基板１５は画像入力基板１４
を通して画像信号（１３９２×１０４０画画素、８ビッ
ト）を３０ｆｐｓでフレーム毎に入力し、各フレーム内
で画像加算処理を行うことにより、画素数は減るが高コ
ントラストな画像信号（以下、高コントラスト信号と呼
ぶ）を逐次生成する。この高コントラスト信号は第２画
像処理手段（車両検知手段）１６に送られる。

【００５３】本例では、４×４の画像加算処理を行うこ
とにより、３４８×２６０画素、１２ビットの画像信号
を３０ｆｐｓで生成するようにしている。この画像信号
は、照明が暗くても、原画像信号に比べコントラストが
通常８倍以上（ノイズ成分のため最悪では４倍程度だ
が、理想的には１６倍）になる。

【００５４】ちなみに、４×４の画像加算処理では、原
画像信号の縦横４画素の矩形範囲、計１６画素の値を加
算して新たな１画素とする。

【００５５】第２画像処理手段１６は画像加算処理基板
１５から３４８×２６０画素、１２ビットの高コントラ
スト信号を３０ｆｐｓで入力する都度、割り込みにより
逐次画像処理を行い、予め設定しておいた監視範囲２４
内の車両検知ライン２５に車両が達したか否か判定し、
図４（ｂ）に示すように車両２７が車両検知ライン２５
に達したとき、車両検知信号を出力する（図５（ｆ）
中、車両検知時点を示す矢印２９参照）。図４（ａ）は
車両２７が車両検知ライン２５に達していない状態を示
している。

【００５６】この車両検知信号は、バス１９、画像入力
基板１４、光ファイバ回線５、画像入力基板１１を順に
通り、該当する照明装置９に送信される。また、車両検
知信号はシャッター速度制御手段１７には直接、第３画
像処理手段（ナンバープレート認識手段）１８にはバス
１９を通して、それぞれ与えられる。

【００５７】照明装置９はこの車両検知信号を受信した
とき、次のフレームの照明をシャッターに同期して、低
光量から高光量に一時的に切り替える（図５（ｈ）中、
振幅が大きい高光量照明期間３０参照）。

【００５８】図５（ｄ）に示すように、フレーム毎の画
像加算処理に要する時間は短時間である。そこで、図５
（ｅ）に示すように、画像加算処理基板１５から１フレ
ーム分の高コントラスト信号を入力したとき、そのフレ
ーム内の残りの時間で、画像処理時間を遅らせることな
く、第２画像処理手段１６が車両検知の画像処理を完了
することが望ましい。

【００５９】本例の第２画像処理手段１６は、上述のよ
うに３０ｆｐｓの動画像をフレーム毎に高速処理できる
ように、複数のＣＰＵを用いて並列処理を行っている。
以下、第２画像処理手段１６を並列処理基板と呼ぶ。

【００６０】並列処理基板１６は複数のＣＰＵを内蔵し
ており、画像加算処理基板１５からの画像入力処理と、
横方向エッジの抽出処理と、縦方向エッジの抽出処理
と、抽出した横方向及び縦方向のエッジに基づく車両輪
郭の生成処理、車両輪郭の下端が車両検知ライン２５に
達したか否の判定処理という、車両検知に必要な各種処
理を並列に行い、車両輪郭の下端が車両検知ライン２５
に達したときに、車両検知信号を出力する。これによ
り、個々のＣＰＵが非力であっても、３０ｆｐｓのフレ
ーム毎という高速な画像処理が可能となり、高速走行す
る車両を検知することができる。

【００６１】シャッター速度制御手段１７は本例では、
並列処理基板１６における車両輪郭の生成結果を利用し
て、高コントラスト信号（３４８×２６０画素、１２ビ
ット）中で、車両が存在していない路面部分の輝度を常
時監視する。そして、この路面輝度を予め定めた所定範
囲内にさせ得るシャッター速度制御信号をフレーム毎に
生成し、更新する。

【００６２】但し、シャッター速度制御手段１７は、並
列処理基板１６における車両検知信号の生成前後では、
シャッター速度制御信号の値を変更しない。具体的に
は、並列処理基板１６から車両検知信号を受信した時
は、その直後１フレームのシャッター速度制御信号の値
を、車両検知信号を受けたフレームでの値に固定する。

【００６３】シャッター速度制御信号は、バス１９、画
像入力基板１４、光ファイバ回線５、画像入力基板１１
を順に通り、該当するカメラ１０に送信される。

【００６４】カメラ１０は受信したシャッター速度制御
信号に従ったシャッター速度で露光し、撮影を行う。

【００６５】今、図５（ｂ）中の斜線付き期間３１が、
図５（ｅ）中の車両検知時点２９直後の露光期間である
とする。この露光期間３１は図５（ｈ）中の高光量照明
期間３０とタイミングが合っている。

【００６６】第３画像処理手段（ナンバープレート認識
手段）１８は並列処理基板１６からバス１９を通して車
両検知信号を受信すると、これをトリガにして図５
（ｆ）中の短い転送期間３２にて、次の１フレーム分の
画像信号をバス１９を通して画像入力基板１４からＤＭ
Ａ転送で入力する。ここで入力する画像信号は画像加算
未処理のもの（１３９２×１０４０画素、８ビット）で
ある。

【００６７】第３画像処理手段１８は、入力した１フレ
ームの画像信号（１３９２×１０４０画素、８ビット）
から、図５（ｇ）中の処理期間３３にて、ナンバープレ
ートの文字を認識する画像処理を行う。詳細には、画像
からナンバープレート部分を切り出し、切り出した部分
の画像から車両番号の文字認識を行う。

【００６８】ナンバープレート文字認識には車両検知処
理ほどの高速処理は要求されないので、処理期間３３を
例えば２フレーム分のようにやや長くしている。このた
め、本例では、１つのＣＰＵを用いた基板で第３画像処
理手段１８を実現している。以下、第３画像処理手段１
８をＣＰＵ基板と呼ぶ。

【００６９】ＣＰＵ基板１８の認識結果（ナンバープレ
ート文字）は、ハブ２１を通して管理制御部２２に送ら
れ、その保存や認識したナンバープレート文字に対応す
る車両への適宜な処置がとられる。また、ナンバープレ
ート文字認識に用いた画像信号を録画装置２３で記録す
るようにしている。

【００７０】上述したナンバープレート文字認識に加
え、本例では、以下に述べるように、搭乗者を撮影して
記録できるようにしている。

【００７１】搭乗者の撮影には、図４に示した顔撮影ラ
イン２６（車両検知ライン２５より少し下の横線）を用
いて車両検知を行う。なお、顔撮影ライン２６と車両検
知ライン２５との監視範囲２４中の上下方向の差は、ナ
ンバープレートの位置と搭乗者の位置（例えばフロント
ガラスの中央位置）との差に対応して設定される。

【００７２】並列処理基板１６による顔撮影ライン２６
を用いた車両検知処理は、ラインの位置が異なるだけ
で、車両検知ライン２５を用いた車両検知処理と同じで
あり、説明を省略する。また、顔撮影ライン２６を用い
た車両検知後の照明光量制御、シャッター速度固定の処
理も同じである。

【００７３】但し、図５（ｅ）中に示した車両検知時点
２９で出力される車両検知信号には、車両検知ライン２
５を用いた場合には「ナンバープレート文字認識用車両
検知信号」である旨を表す判別ビットを付し、顔撮影ラ
イン２６を用いた場合には「顔撮影用車両検知信号」で
ある旨を表す判別ビットを付して、両者を区別するよう
にしている。

【００７４】ＣＰＵ基板手段１８は、顔撮影用車両検知
信号を並列処理基板１６からバス１９を通して受信する
と、これをトリガにして次の１フレーム分の画像信号
（画像加算未処理の１３９２×１０４０画素、８ビット
のもの）をバス１９を通して画像入力基板１４からＤＭ
Ａ転送で入力し、ハブ２１を通して管理制御部２２に送
り、管理制御部２２がこの画像信号を録画装置２３に記
録する。

【００７５】この時録画した画像信号には「顔撮影」で
ある旨を表す判別ビットを付し、また、ナンバープレー
ト文字認識時に録画した画像信号には「ナンバープレー
ト撮影」である旨を表す判別ビットを付して、両者を区
別するようにしている。

【００７６】表１、表２に、車両検知モードとナンバー
プレート文字認識モードにおける照明光量の例を示す。
表１は昼間での一例であり、表２は夜間での一例であ
る。これらの例では、被写体光量(W/m²)を２０W/m²以上
確保できれば、車両検知とナンバープレート文字認識が
可能であるとしている。

【００７７】

【表１】

【００７８】表１（昼間）の例では、例えば、外光（太
陽光）が５０W/m²で、これに照明装置９から、車両検知
時には５W/m²の照明を加え、ナンバープレート文字認識
時には２０W/m²の照明を加える。従って、ナンバープレ
ート文字認識時の照明光量（被写体光量）は７０W/m²と
なり、例えば１３／５００００秒のシャッター速度で蓄
積光量は０．０１８２W/m²・ｓとなる。車両検知時の照
明光量（被写体光量）は５５W/m²となり、このままでは
シャッター速度が同じ（１３／５００００秒）だと蓄積
光量が０．０１４３W/m²・ｓとなるが、４×４の画像加
算処理を行うことにより８倍以上の光量増加が期待でき
るので、結果的に、車両検知が可能である。

【００７９】

【表２】

【００８０】表２（夜間）の例では、例えば、外光がな
く、照明装置９から、車両検知時には５W/m²の照明を加
え、ナンバープレート文字認識時には２０W/m²の照明を
加える。従って、ナンバープレート文字認識時の照明光
量（被写体光量）は２０W/m²となり、例えば３７／５０
０００秒のシャッター速度で蓄積光量は０．０１４８W/
m²・ｓとなる。車両検知時の照明光量（被写体光量）は
５W/m²となり、このままではシャッター速度が同じ（３
７／５００００秒）だと蓄積光量が０．００３７W/m²・
ｓとなるが、４×４の画像加算処理を行うことにより８
倍以上の光量増加が期待できるので、結果的に、車両検
知が可能である。

【００８１】上述した実施の形態では、画像信号等の伝
送に光ファイバ回線５を用いており、これは損失が少な
い長距離伝送に有用である。従って、近距離伝送の場合
には、光ファイバ回線５に代えて、メタルケーブルを用
いることができる。メタルケーブルを用いる場合は、画
像入力基板１２、１４による光ファイバ回線５用のイン
タフェースは不要になる。

【００８２】また、画像入力基板１２で１画素当たりの
ビット数を１０ビットから８ビットへ圧縮しているが、
ビット数圧縮の程度は画像信号のデータ量と光ファイバ
回線５やメタルケーブルの伝送速度との兼ね合いで決め
ればよい。特に、伝送速度が十分高ければ、ビット数圧
縮は不要である。

【００８３】路側装置１３の設置場所に制約がない場合
は、路側装置１３をカメラ装置８と一緒の筺体に設ける
ことが可能である。

【００８４】画像加算基板１５では４×４の画像加算を
行っているが、車両検知モードでの照明装置９の低照明
光量、並びに、カメラ１０の画素数に応じて２×２、８
×８、１６×１６等の画像加算を行うことができる。ち
なみに、１３９２×１０４０画素の場合、２×２の画像
加算では高コントラスト化（光量増加）が不足し、８×
８の画像加算では高コントラスト信号の解像度が不足す
るので、４×４の画像加算を採用している。

【００８５】上述した実施の形態によれば、特開平８−
８３３９１号公報で開示された自律的車両検知モードを
持つ車両監視技術に比べ、下記の利点がある。 （１）画像加算を行うために、車両検知モードとナンバ
ープレート文字認識モードでシャッター速度を同一にで
きるから、シャッター速度制御の制御ロジックが簡単化
し、車両監視システムがコンパクトになり、また、車両
監視システム安価に構築できる。 （２）車両検知モードとナンバープレート文字認識モー
ドでシャッター速度を同一にできることから、車両検知
モードでの画像が鮮明である。 （３）車両検知モードとナンバープレート文字認識モー
ドでシャッター速度を同一にできることから、車両検知
時に外光に追加する照明光量を少なくできる。これによ
り、照明装置９が長寿命化し、発光素子の交換周期が長
くなる。

【００８６】上述した実施の形態では、車両検知信号の
生成前後でシャッター速度を一定にしており、車両検知
モードとナンバープレート文字認識モードとでシャッタ
ー速度を同一にできることを示しているが、シャッター
速度を変更することも可能である。例えば、車両検知モ
ードでのシャッター速度を一定の割合で高速化または低
速化したものを、ナンバープレート文字認識モードでの
シャッター速度とすることができ、この場合はシャッタ
ー速度変更のロジックが簡単である。

【００８７】上述した実施の形態では、シャッター速度
制御手段１７が高コントラスト画像中の路面輝度を基に
シャッター速度を設定しているが、画像入力基板１４よ
り得られる画像信号から直接シャッター速度を設定する
など、他の手法でシャッター速度を設定するようにして
もよい。

【００８８】また、上述した実施の形態では、カメラ１
０として、シャッター速度が１／５００００秒を単位に
１／３０秒から１／５００００秒まで制御可能で、全画
素読み出しで３０ｆｐｓのプログレッシブ出力が可能
で、また、近赤外波長領域に高い感度を持つ白黒カメラ
を用いたが、これらの諸元に限定されることはない。

【００８９】また、上述した実施の形態では、複数のＣ
ＰＵを含む並列処理基板１８でナンバープレート文字の
認識処理を行っているが、ＣＰＵの処理能力が高けれ
ば、並列処理を行うことなく、１つのＣＰＵでナンバー
プレート文字の認識処理を行うことができる。また、並
列処理を行う場合でも、画像入力と、横方向エッジの抽
出と、縦方向エッジの抽出と、抽出した横方向及び縦方
向のエッジに基づく車両輪郭の生成とを完全に別けて並
列処理する必要はなく、適宜な複数の処理を１つのＣＰ
Ｕで実行するようにしてもよい。

【００９０】更に、上述した実施の形態はフリーフロー
型ＥＴＣに関するものであるが、これの他、ＥＲＰ（El
ectonic Road Pricing：電子式課金システム）として知
られている都市部の渋滞緩和を目的とした通行料金収受
システムや、ＩＴＳ（Intelligent Transport System：
高度道路交通システム）における各種アプリケーション
に、本発明の車両監視方法及び車両監視システムを適用
し、危険物積載車両等を監視することができる。この観
点から、本発明の車両監視システムはＩＴＳカメラ装置
と呼ぶことができる。また、屋内に設備したＥＴＣ向け
のカメラ装置としても利用できる。

【００９１】

【発明の効果】以上、発明の実施の形態とともに具体的
に説明したように、第１発明の車両監視方法は、車両検
知モードとして、カメラによって得られた画像を処理し
て車両を検知し、ナンバープレート認識モードとして、
車両を検知したことをトリガにして照明を低光量から高
光量に一時的に変え、このとき得られた前記カメラから
の画像を処理してナンバープレート文字の認識を行う車
両監視方法において、車両検知モードでは、前記カメラ
によって得られた画像に対し各フレーム内で画像加算処
理を行うことによりコントラストを高くし、この高コン
トラスト画像を車両検知の画像処理に用いることを特徴
とする。

【００９２】従って、第１発明によれば、車両検知に用
いる画像信号のコントラストが向上するため、シャッタ
ー速度を車両検知時とナンバープレート文字認識時とで
切り替える必要がなくなり、シャッター速度制御のロジ
ックが簡単化し、また、高速走行中の車両を正確に検知
することができる。

【００９３】また、第２発明の車両監視システムは、車
両検知モードとして、カメラによって得られた画像を処
理して車 第２発明の車両監視システムは、画像処理に
より車両の検知とナンバープレート文字の認識を行う車
両監視システムにおいて、道路上に設定される監視範囲
内を撮影し、この撮影動作で画像信号を出力する、ナン
バープレート文字の認識に足りる解像度を持ち、且つ、
シャッター速度が制御可能なカメラと、カメラから出力
される前記画像信号に対し各フレーム内で画像加算を行
い、高コントラスト信号を生成する第１画像処理手段
と、前記高コントラスト信号を画像処理して車両が前記
監視範囲内の特定ラインに達したことを検知し、車両検
知信号を出力する第２画像処理手段と、前記車両検知信
号をトリガにして、照明を低光量から高光量に一時的に
変える照明手段と、前記高コントラスト信号ではなく、
カメラから出力される前記画像信号を前記車両検知信号
をトリガにして画像処理し、前記監視範囲内の特定ライ
ンに達した車両のナンバープレート文字を認識する第３
画像処理手段と、前記カメラにシャッター速度制御信号
を与えるシャッター速度制御手段と、を備えたことを特
徴とする。

【００９４】従って、第２発明によれば、車両検知に用
いる画像信号のコントラストが向上するため、シャッタ
ー速度を車両検知時とナンバープレート文字認識時とで
切り替える必要がなくなり、シャッター速度制御のロジ
ックが簡単化し、また、高速走行中の車両を正確に検知
することができる。

【００９５】また、第３発明の車両監視システムは、第
２発明において、第１画像処理手段が４×４の画像加算
処理を行うことを特徴とする。

【００９６】従って、第３発明によれば、第２発明の効
果に加えて、カメラの解像度がナンバープレート文字認
識に必要な最低限の解像度であっても、車両検知に用い
る画像信号を車両検知に必要な解像度に維持しながら、
コントラストを向上させることができる。

【００９７】また、第４発明の車両監視システムは、第
２発明において、前記シャッター速度制御信号が前記車
両検知信号の生成前後で一定であることを特徴とする。

【００９８】従って、第４発明によれば、第２発明の効
果に加えて、シャッター速度制御のロジックが極めて簡
単化する。

【００９９】また、第５発明の車両監視システムは、第
２発明において、第３画像処理手段が複数のＣＰＵを含
み、これら複数のＣＰＵで画像入力と、横方向エッジの
抽出と、縦方向エッジの抽出と、抽出した横方向及び縦
方向のエッジに基づく車両輪郭の生成とを並列処理する
ことを特徴とする。

【０１００】従って、第５発明によれば、第２発明の効
果に加えて、各ＣＰＵの処理能力が非力であっても、ナ
ンバープレート文字の認識を高速に行うことができる。

【０１０１】また、第６発明の車両監視システムは、第
２発明において、前記カメラ及び前記照明手段をカメラ
側装置として設置するための、車線を跨ぐガントリー
と、このガントリーから離れて位置し、前記シャッター
速度制御手段、第１画像処理手段、第２画像処理手段及
び第３画像処理手段を路側装置として設置するための通
信塔と、前記ガントリーと前記通信塔間に敷設された光
ファイバ回線と、この光ファイバ回線に前記カメラ及び
照明装置を接続する第１インタフェース手段と、前記光
ファイバ回線に前記シャッター速度制御手段、第１画像
処理手段及び第３画像処理手段を接続する第２インタフ
ェース手段と、を備えたことを特徴とする。

【０１０２】従って、第６発明によれば、第２発明の効
果に加えて、光ファイバ回線により画像信号を低損失で
伝送できることから、路側装置をカメラ装置から遠く離
れた場所に設置することができる。また、路側装置を通
信塔に設置することから、部外者による妨害行為を避け
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る車両監視システムを
備えるフリーロー型ＥＴＣの概略構成を示す図。

【図２】本発明の実施の形態に係る車両監視システムの
構成例を示す図。

【図３】図２の車両監視システム中、一対のカメラ側装
置と路側装置の構成を示す図。

【図４】ナンバープレート撮影用車両検知ライン及び顔
撮影用車両検知ライン（顔撮影ライン）とともに、車両
検知の動作を説明する図。

【図５】３０ｆｐｓにおける各部の動作タイミングを示
す図。

【符号の説明】

１ 車線 ２ ガントリー ３ アンテナ ４ 白線 ５ 光ファイバ回線 ６ 通信塔 ７ 制御機器 ８ カメラ側装置 ９ 照明装置 １０ カメラ １１ レンズ １２ 画像入力基板（第１インタフェース手段） １２ａ 照明光量制御機能部 １３ 路側装置 １４ 画像入力基板（第２インタフェース手段） １５ 画像加算基板（第１画像処理手段） １６ 並列処理基板（第２画像処理手段） １７ シャッター速度制御手段 １８ ＣＰＵ基板（第３画像処理手段） １９ バス ２０ モニタＴＶ ２１ ハブ ２２ 管理制御部 ２３ 録画装置 ２４ 監視範囲 ２５ 車両検知ライン（ナンバープレート撮影用） ２６ 顔撮影ライン（顔撮影用車両検知ライン） ２７ 車両 ２８ 路面 ２９ 車両検知時点を示す矢印 ３０ 高光量照明期間 ３１ 車両検知直後の露光期間 ３２ 画像加算未処理の画像信号の転送期間 ３３ ナンバープレート文字認識の処理期間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０８Ｇ 1/04 Ｇ０８Ｇ 1/04 Ｃ (72)発明者 中山 博之 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 Ｆターム(参考） 5B057 AA16 BA08 BA15 CA08 CA12 CA16 CB08 CB12 CB16 CE02 CE11 DA08 DB02 DB09 DC16 5B064 AA02 AA07 5H180 AA01 BB02 BB15 CC04 EE10 FF10 5L096 AA06 BA02 BA04 CA04 FA06 GA17

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両検知モードとして、カメラによって
   得られた画像を処理して車両を検知し、ナンバープレー
   ト認識モードとして、車両を検知したことをトリガにし
   て照明を低光量から高光量に一時的に変え、このとき得
   られた前記カメラからの画像を処理してナンバープレー
   ト文字の認識を行う車両監視方法において、車両検知モ
   ードでは、前記カメラによって得られた画像に対し各フ
   レーム内で画像加算処理を行うことによりコントラスト
   を高くし、この高コントラスト画像を車両検知の画像処
   理に用いることを特徴とする車両監視方法。
2. 【請求項２】 画像処理により車両の検知とナンバープ
   レート文字の認識を行う車両監視システムにおいて、 道路上に設定される監視範囲内を撮影し、この撮影動作
   で画像信号を出力する、ナンバープレート文字の認識に
   足りる解像度を持ち、且つ、シャッター速度が制御可能
   なカメラと、 カメラから出力される前記画像信号に対し各フレーム内
   で画像加算を行い、コントラストが高い信号（以下、高
   コントラスト信号と呼ぶ）を生成する画像加算処理手段
   （以下、第１画像処理手段と呼ぶ）と、 前記高コントラスト信号を画像処理して車両が前記監視
   範囲内の特定ラインに達したことを検知し、車両検知信
   号を出力する車両検知手段（以下、第２画像処理手段と
   呼ぶ）と、 前記車両検知信号をトリガにして、照明を低光量から高
   光量に一時的に変える照明手段と、 前記高コントラスト信号ではなく、カメラから出力され
   る前記画像信号を前記車両検知信号をトリガにして画像
   処理し、前記監視範囲内の車両検知ラインに達した車両
   のナンバープレート文字を認識するナンバープレート認
   識手段（以下、第３画像処理手段と呼ぶ）と、 前記カメラにシャッター速度制御信号を与えるシャッタ
   ー速度制御手段と、 を備えたことを特徴とする車両監視システム。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の車両監視システムにお
   いて、 第１画像処理手段が４×４の画像加算処理を行うことを
   特徴とする車両監視システム。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の車両監視システムにお
   いて、 前記シャッター速度制御信号が前記車両検知信号の生成
   前後で一定であることを特徴とする車両監視システム。
5. 【請求項５】 請求項２に記載の車両監視システムにお
   いて、 第３画像処理手段が複数のＣＰＵ（中央処理装置）を含
   み、これら複数のＣＰＵで画像入力と、横方向エッジの
   抽出と、縦方向エッジの抽出と、抽出した横方向及び縦
   方向のエッジに基づく車両輪郭の生成とを並列処理する
   ことを特徴とする車両監視システム。
6. 【請求項６】 請求項２に記載の車両監視システムにお
   いて、 前記カメラ及び前記照明手段をカメラ側装置として設置
   するための、車線を跨ぐガントリーと、 このガントリーから離れて位置し、前記シャッター速度
   制御手段、第１画像処理手段、第２画像処理手段及び第
   ３画像処理手段を路側装置として設置するための通信塔
   と、 前記ガントリーと前記通信塔間に敷設された光ファイバ
   回線と、 この光ファイバ回線に前記カメラ及び照明装置を接続す
   る第１インタフェース手段と、 前記光ファイバ回線に前記シャッター速度制御手段、第
   １画像処理手段及び第３画像処理手段を接続する第２イ
   ンタフェース手段と、 を備えたことを特徴とする車両監視システム。