JP2004094412A - 車両検知・車番認識システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＭＯＳカメラを使用して、一台のカメラで車両検知および車番認識に使用される画像を撮影する車両検知・車番認識システムを提供する。
【解決手段】本発明の車両検知・車番認識システムは、路上の車両を撮影するＣＭＯＳカメラ（１）と、制御装置（２）と、を具備する。
ＣＭＯＳカメラ（１）は、車両検知するための車両検知用画像を撮影し、車両検知用画像を、制御装置（２）に送信する。制御装置（２）は、車両検知用画像から、車両を検知し、車両の速度を算出して、車番認識するための高解像度の車番認識用画像への切替タイミングを決定し、切替タイミングを含む切替信号をＣＭＯＳカメラ（１）へ送信する。ＣＭＯＳカメラ（１）は、切替信号により、車番認識用画像を撮影し、車番認識用画像を制御装置（２）に送信する。制御装置（２）は、車番認識用画像から車両の車番を認識する。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両検知・車番認識システムに関し、特にＣＭＯＳカメラを使用する車両検知・車番認識システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両通行料金自動課金システム（いわゆるＥＴＣ）等で、走行している車両が所定の範囲に入ったことを検知し、当該車両のナンバープレートの車番（文字も含む以下同じ）を認識する車両検知・車番認識システムが使用される場合がある。
車両検知・車番認識システムには、移動する車両の検知と通過タイミングを認識するために単位時間あたりに多くの画像数を撮影できる高速撮影および処理と、車番を認識するために高解像度の画像を撮影する高解像度撮影および処理が必要な場合がある。
【０００３】
上記の高速撮影および高解像度撮影を実現するため、複数のカメラ、すなわちフレームレートが速い低解像度画像を撮影する車両検知用カメラと、フレームレートが遅い高解像度画像を撮影する車番認識用カメラとが設置される場合がある。
【０００４】
一台のカメラで、フレームレートが速い車両検知用低解像度画像、および車番認識用高解像度画像が撮影可能なカメラが望まれる。
【０００５】
イメージセンサに、フォトダイオード、アンプを具備する受光素子を行列に複数配置して、画像を撮影するＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）を使用したカメラが、各分野で使用されている。
ＣＭＯＳカメラは従来から多く使用されているＣＣＤカメラと比較して、小型・軽量、低消費電力、低コスト、広いダイナミックレンジであるというメリットがある。
さらに、ＣＭＯＳカメラはランダムに受光素子が発生した電荷にアクセスすることが可能である。具体的には、受光素子のアドレスを指定することにより、自由に撮影可能範囲の一部分や、ライン毎の読み出しが可能である。さらに、ＣＭＯＳカメラでは、読み出す画面の大きさや画素数に応じてフレームレートが変化する。すなわち解像度を下げたり、撮影範囲を小さくすれば画像取込速度が速くなる、すなわちフレームレートが速くなる特性を持つ。
ＣＣＤカメラは、ライン毎の読み出しが可能な場合があるが、実質的に取込時間が変わらない。
【０００６】
フレームレートが速くなると、単位時間あたりに撮影できる画像数が増加し、移動物体を撮影し、追跡するのに好ましい。
【０００７】
ＣＭＯＳカメラを使用して、車両検知・車番認識のための画像を撮影することが望まれる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ＣＭＯＳカメラを使用して、一台のカメラで車両検知および車番認識に使用される画像を撮影する車両検知・車番認識システムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以下に、［発明の実施の形態］で使用する番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１０】
本発明の車両検知・車番認識システムは、路上の車両を撮影するＣＭＯＳカメラ（１）と、制御装置（２）と、を具備する。
ＣＭＯＳカメラ（１）は、車両検知するための高速撮影が可能な車両検知用画像を撮影し、車両検知用画像を、制御装置（２）に送信する。制御装置（２）は、車両検知用画像から、車両を検知し、車両の速度を算出して、車番認識するための高解像度の車番認識用画像を撮影する切替タイミングを決定し、切替タイミングを含む切替信号をＣＭＯＳカメラ（１）へ送信する。ＣＭＯＳカメラ（１）は、切替信号により、車番認識用画像を撮影し、車番認識用画像を制御装置（２）に送信する。制御装置（２）は、車番認識用画像から車両の車番を認識する。
【００１１】
本発明の車両検知・車番認識システムの一形態では、車両検知用画像は、行または列の少なくともいずれかが間引かれた低解像度画像（５０）である。
【００１２】
本発明の車両検知・車番認識システムの別の形態では、車両検知用画像は、車両の所定の進入方向から判断して、撮影可能な範囲内で車両が通過する部分の画像である。具体的には、車両検知用画像は、画像中の車両が進入方向から判断して車輛が必ず通過する部分に設けられた車両検知用ゲート（Ｇ１、Ｇ２）の画像である。
【００１３】
本発明の車両検知・車番認識システムの別の形態では、車両検知用画像は、撮影可能な範囲内の所定の一部の画像であり、車番認識用画像は、撮影可能な範囲内のナンバープレートを撮影するのに適した範囲の画像である。
【００１４】
本発明の車両検知・車番認識システムの別の形態では、車両検知用画像は、行または列の少なくともいずれかが間引かれた低解像度画像であり、制御装置（２）は、さらに、切替タイミングに車両のナンバープレートが位置する画像中の部分を含む領域（Ａ１）を演算し、領域の情報をＣＭＯＳカメラ（１）に送信し、ＣＭＯＳカメラ（１）は、車番認識用画像として、領域（Ａ１）の高解像度画像を撮影する。
【００１５】
本発明の車両検知・車番認識システムは、路上の車両を撮影するＣＭＯＳカメラ（１）と、制御装置（２）と、を具備する。
ＣＭＯＳカメラ（１）は、車両検知のための低解像度の部分と車番認識のための高解像度の部分を含む画像を撮影し、制御装置（２）は、撮影された画像で車両を検知し、高解像度の部分で車番を認識する。車両検知のための低解像度の部分は、車両が進入してくる部分を撮影するように決められる。
【００１６】
本発明の車両検知・車番認識システムは、路上の車両を撮影するＣＭＯＳカメラ（１）と、画像処理部を具備する制御装置（２）と、を具備する。
ＣＭＯＳカメラ（１）は、車両を含む路上の画像を撮影して、画像処理部（２１）に送信し、画像処理部（２１）は、画像から、水平成分と垂直成分を抽出し、車両がない路上の画像の水平成分と垂直成分と個別に比較して、路上の車両を検知する。
【００１７】
本発明の車両検知・車番認識システムは、複数の撮影素子を具備するイメージ部（１０）と、イメージ部（１０）から画像情報をデジタル変換するＡ／Ｄコンバータ（１３）を備え、Ａ／Ｄコンバータ（１３）は、複数のチャンネルを備え、チャンネル毎に、イメージ部（１０）の所定の領域の画像情報を変換するＣＭＯＳカメラ（１）と、ＣＭＯＳカメラ（１）からの画像を入手し、画像から車両検知および車番認識を行う制御装置（２）と、を具備する。
【００１８】
本発明の移動物体撮影システムは、ＣＭＯＳカメラ（１）と、制御装置（２）と、を具備する。
ＣＭＯＳカメラ（１）は、移動物体を検出するための低解像度の検出用画像を撮影し、検出用画像を、制御装置（２）に送信する。制御装置（２）は、検出用画像から、移動物体を検出し、移動物体の移動方向および速度を算出して、移動物体を詳細に撮影するための高解像度の詳細画像への切替タイミングを決定し、切替タイミングを含む切替信号をＣＭＯＳカメラ（１）へ送信する。ＣＭＯＳカメラ（１）は、切替信号により、詳細画像を撮影し、詳細画像を制御装置（２）に送信する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
添付図面を参照して、本発明による車両検知・車番認識システムの実施の形態が以下に説明される。
以下、高速フレームレートもしくは高速撮影は、撮影可能な範囲全体を高解像度で撮影する場合のフレームレートまたは撮影速度より、速いフレームレートまたは撮影を示す。また、高解像度は、カメラの能力の最高解像度もしくは、車番認識に必要な解像度を示す。低解像度は高解像度より画素数が少ない解像度を示す。
【００２０】
（実施の形態１）
実施の形態１では、車両検知の際に、画像の行、列の少なくとも一方の読み出しを間引くことでフレームレートを速くすることができ、車番認識の際には、高解像度で画像を取り込むことで車番認識を可能とするシステムの例が説明される。
図１に、実施の形態１の車両検知・車番認識システムの構成が示される。
車両検知・車番認識システムは、ＣＭＯＳカメラ１、制御装置２、記憶装置３を具備する。
【００２１】
ＣＭＯＳカメラ１は、道路を走行する車両４を撮影するよう道路上方や路側に設置される。
ＣＭＯＳカメラ１は、制御装置２の指令により撮影可能な画像内の指定された領域の情報を、制御装置２に送信することができる。本実施例でＣＭＯＳカメラ１は、制御装置２の指令により、行または列の少なくともいずれかを間引いた低解像度画像と、間引かない高解像度画像とを切り替えて撮影する。
ＣＭＯＳカメラ１は、行または列を間引いた低解像度画像を、間引かない高解像度画像より高速のフレームレートで撮影することができる。高速のフレームレートで撮影することにより、単位時間あたりに撮影できる画像（フレーム）数が増加する。移動物体を撮影、追跡するためには、短時間で多くの画像を撮影することが好ましい。
【００２２】
制御装置２は、ＣＰＵを具備したコンピュータに代表される演算装置である。
制御装置２は、機能上、画像処理部２１、車両検知部２２、画像切替判断部２３、画像読取部２４を具備する。
画像処理部２１は、ＣＭＯＳカメラ１から受信した画像を処理し、画面上のエッジを抽出する。後述されるように、水平エッジと垂直エッジを分離して処理する場合もある。
【００２３】
車両検知部２２は、画像処理部２１で抽出されたエッジと、車両が通行していない状態の画像から抽出されるエッジを比較して、車両に相当する特徴を有するエッジを検出した場合に、車両が通行していると検知する。もしくは、複数の画像のエッジの変化から、移動物体を認識し、移動物体のエッジの特徴量から車両が通行していることを検知する。
【００２４】
画像切替判断部２３は、車両検知部２２で検出された車両の画像中の移動速度から車両の速度を演算し、車両のナンバープレートを撮影するのに適した時刻を演算する。ナンバープレートを撮影するのに適した時刻とは、例えば当該車両のナンバープレートを、画像中で正面にかつ大きく撮影できる位置に車両が到達する時刻である。
さらに、画像切替判断部２３は、ＣＭＯＳカメラ１に、ナンバープレートを撮影するのに適した時刻またはその時刻を含む所定の時間に、行または列を間引いた低解像度画像から間引かない高解像度画像に撮影を切り替える命令を含む切替命令の信号を送信する。
【００２５】
画像読取部２４は、間引かないで撮影された高解像度画像からナンバープレートを認識し、ナンバープレートに表示されている車番を読み取ることができる。
画像読取部２４は、必要に応じて読み取った車番を所定の装置に送信する場合がある。画像読取部２４で読み取られた車番は料金課金時の確認や違反車の確認に使用される場合がある。
【００２６】
記憶装置３は、撮影された画像の一部または全部、読み取られた車番を記憶する。
【００２７】
図２を参照して、ＣＭＯＳカメラ１で撮影される画像の例が示される。図２の低解像度画像５０は、列が間引かれて撮影されている。このため解像度は低いが高速のフレームレートでの撮影が可能である。移動物体を撮影する場合、高速で撮影しないと、物体を撮影するフレーム数が減少し、物体の追跡精度が悪い場合があるので、高速のフレームレートで撮影できることが好ましい。
【００２８】
図２では、ＣＭＯＳカメラ１の設置位置により、車両の移動に伴い、画像中、車両が上方から下方に移動する場合が例示されている。画像５０中に車両が確認された場合、車両のナンバープレートが見やすい位置に来るタイミングに、列を間引かないで高解像度画像５１を撮影する。高解像度画像５１からナンバープレートに記載された車番が認識される。
車両検知する前から高解像度画像５１で撮影すると、フレームレートが遅くなり、ナンバープレートが写る適切なタイミングで撮影ができず、車番認識ができない場合がある。
【００２９】
図３を参照して、本実施例のフローが示される。
ＣＭＯＳカメラ１は、通常、列、行方向の少なくともいずれかを間引いた低解像度画像を撮影している（ＳＡ１）。ＣＭＯＳカメラ１で撮影された低解像度画像は、画像処理部２１に送信され、エッジの抽出などの画像処理が行われる（ＳＡ２）。処理された画像は車両検知部２２で、車両のない時の画像と比較され、車両が検知される（ＳＡ３）。車両が検知されない場合は、低解像度画像の撮影が継続される。
車両が検知された場合、画像切替判断部２３が、複数の画像中の車両の変化から車両の速度を演算し、高解像度画像への切替のタイミングを決定する（ＳＡ４）。画像切替判断部２３は、演算されたタイミングの時刻を含む切替信号をＣＭＯＳカメラ１に送信する。または、画像切替判断部２３は、演算されたタイミングで切替信号をＣＭＯＳカメラ１に送信する。
ＣＭＯＳカメラ１は、切替信号により所定の時刻に所定の時間だけ、画像の解像度を切り替えて（ＳＡ５）、高解像度画像を撮影し、制御装置２へ送信する（ＳＡ６）。
画像読取部２４が、高解像度画像からナンバープレートに記載されている車番を読取り、他の装置に送信する（ＳＡ７）。
【００３０】
上記のように、高速フレームレートで撮影が可能な低解像度画像と、車番認識が可能な高解像度画像を切り替えて撮影することにより、１台のカメラで走行している車両を検知し、かつ車番を認識することができる。本実施の形態での低解像度画像は解像度が低いが、視野全体を見ることができるので、車両の追跡精度が向上する。
【００３１】
（実施の形態２）
実施の形態２では、撮影可能な画像の一部に設けられた単数または複数の車両検知用ゲートを撮影して車両を検知することで高速撮影を可能とし、車番認識の際には、全体または部分の高解像度画像用ゲートの高解像度画像撮影に切り替えて高解像度撮影を可能にするシステムの例が説明される。
図４に、実施の形態２の車両検知・車番認識システムの構成が示される。
車両検知・車番認識システムは、ＣＭＯＳカメラ１、制御装置２、記憶装置３を具備する。
【００３２】
ＣＭＯＳカメラ１は、道路を走行する車両４を撮影するよう道路上方や路側に設置される。
ＣＭＯＳカメラ１は、制御装置２の指令により撮影可能な画像内の指定された領域の画像を、制御装置２に送信することができる。本実施例でＣＭＯＳカメラ１は、制御装置２の指令により、決められた車両検知用ゲートの画像と、全体または高解像度画像用ゲートの高解像度画像とを切り替えて撮影する。ＣＭＯＳカメラ１は、撮影可能な全体画像の一部である狭い車両検知用ゲートを撮影することで、より高速フレームレートで撮影することができる。
車両検知用ゲートの画像は、車両を検知できれば高解像度でも低解像度でもよい。車両検知用ゲートを狭くすることにより、より速く画像を撮影することができる。高速で撮影することにより、単位時間あたりに撮影できる画像（フレーム）数が増加する。移動物体を撮影、検知するためには、短時間で多くの画像を撮影することが好ましい。
【００３３】
制御装置２は、ＣＰＵを具備したコンピュータに代表される演算装置である。
制御装置２は、機能上、画像処理部２１、車両検知部２２、車両速度演算部２５、タイミング決定部２６、画像読取部２４を具備する。
【００３４】
画像処理部２１は、ＣＭＯＳカメラ１から受信した画像を処理し、画面上のエッジを抽出する。後述されるように、水平エッジと垂直エッジを分離して処理する場合もある。
【００３５】
車両検知部２２は、画像処理部２１で抽出されたエッジと、車両が通行していない状態の画像から抽出されるエッジを比較して、車両に相当する特徴を有するエッジを検出した場合に、車両が通行していると検知する。もしくは、複数の画像のエッジの変化から、移動物体を認識し、移動物体のエッジの特徴量から車両が通行していることを検知する。
【００３６】
車両速度演算部２５は、車両検知部２２で検出された車両の複数の画像中の移動量から車両の速度を演算する。
【００３７】
タイミング決定部２６は、車両速度演算部２５で算出された車両の速度から、車両のナンバープレートを撮影するのに適した時刻を演算する。ナンバープレートを撮影するのに適した時刻とは、例えば当該車両のナンバープレートを、画像中の正面に、かつ大きく撮影できる位置に車両が到達する時刻である。
さらにタイミング決定部２６は、ＣＭＯＳカメラ１に、ナンバープレートを撮影するのに適した時刻またはその時刻を含む所定の時間に、車両検知用ゲートの撮影から、全体の高解像度画像またはナンバープレートを撮影するのに適した位置に設定されている車番認識用ゲートの撮影に切り替える命令を含む信号を送信する。
【００３８】
画像読取部２４は、高解像度で撮影された画像からナンバープレートを認識して、ナンバープレートに表示されている車番を読み取ることができる。画像読取部２４で読み取られた車番は、料金課金時の確認や、違反車の確認に使用される場合がある。
【００３９】
記憶装置３は、撮影された画像の一部または全部、読み取られた車番を記憶する。
【００４０】
図５を参照して、ＣＭＯＳカメラ１で撮影される画像の例が示される。図５の画像５２は、ＣＭＯＳカメラ１が設置された位置と車両の通行方向から、車両を検知するために適当な事前に設定された車両検知用ゲートＧ１、Ｇ２を含んでいる。車両検知用ゲートＧ１、Ｇ２のみを撮影する場合は、撮影範囲が全体より小さく、高速で撮影することができる。移動物体を撮影する場合、高速で撮影しないと、単位時間に移動物体を撮影する画像数が減少し、物体の追跡精度が悪い場合があるので、高速で撮影できることが好ましい。
【００４１】
図５では、ＣＭＯＳカメラ１の設置位置により、車両の移動に伴い、画像中、車両が上方から下方に移動する場合が例示されている。車両検知用ゲートＧ１、Ｇ２で車両が検知された場合、車両のナンバープレートが見やすい位置に来るタイミングで、ＣＭＯＳカメラ１が全体または車番認識用ゲート（図示無し）の高解像度画像を撮影する。高解像度画像からナンバープレートに記載された車番が認識される。
車両検知する前から全体を高解像度画像で撮影すると、撮影速度が遅くなり、適切なタイミングで車番認識ができる画像を撮影ができない（遅れてしまう）場合がある。
【００４２】
図６を参照して、本実施例のフローが示される。
ＣＭＯＳカメラ１は、通常、事前に決められた所定の車両検知用ゲートＧ１、Ｇ２の画像を撮影している（ＳＢ１）。車両検知用ゲートＧ１、Ｇ２の画像は、画像処理部２１で画像処理される（ＳＢ２）。処理された画像は車両検知部２２で、車両のない時の画像と比較され、車両が検知される（ＳＢ３）。車両が検知されない場合は、車両検知用ゲートの画像の撮影を継続する。
車両が検知された場合、車両速度演算部２５が、画像中の車両の変化から車両の速度を演算し、タイミング決定部２６が、車両検知用ゲートの画像の撮影から全体または車番認識用ゲートの高解像度画像の撮影へ切替えるタイミングを決定する（ＳＢ４）。タイミング決定部２６は、演算されたタイミングの時刻を含む切替信号をＣＭＯＳカメラ１に送信する。または、タイミング決定部２６は、演算されたタイミングで切替信号をＣＭＯＳカメラ１に送信する。
ＣＭＯＳカメラ１は、切替信号により所定の時刻に所定の時間だけ画像の撮影範囲を高解像度撮影に切り替え（ＳＢ５）、高解像度画像を撮影して制御装置２へ送信する（ＳＢ６）。
画像読取部２４が、高解像度画像からナンバープレートに記載されている車番を読取り、他の装置に送信する（ＳＢ７）。
【００４３】
上記のように、高速フレームレートで撮影が可能な車両検知用ゲートの画像と、車番認識が可能な全体または車番認識用ゲートの高解像度画像を切り替えて撮影することにより、１台のカメラで走行している車両の車番を認識することができる。車両検知用ゲートの画像は、視野は狭いが高速フレームレートで撮影することができるので、車両の検知精度が向上する。
【００４４】
上記の実施の形態２では、ゲートが設けられる例が示されたが車両が進入してくる部分に範囲を絞って撮影することで車両を検知し、検知した車両の進行方向、速度から、当初設定した高解像度で撮影するゲートで車両が撮影できるタイミングで、高解像度撮影を行うようにすることもできる。
【００４５】
（実施の形態３）
実施の形態３では、車両の進行方向に合わせて、画像中に進入してくる部分を低解像度で、低解像度の後に通過する部分を高解像度で撮影する様に一画像を分割し、一部を低解像度にした画像で車両を検知することで高速な撮影を可能とし、高解像度の部分で車番認識を行うことを可能としたシステムの例が説明される。
図７に、実施の形態３の車両検知・車番認識システムの構成が示される。
車両検知・車番認識システムは、ＣＭＯＳカメラ１、制御装置２、記憶装置３を具備する。
【００４６】
ＣＭＯＳカメラ１は、道路を走行する車両４を撮影するよう道路上方や路側に設置される。
ＣＭＯＳカメラ１は、制御装置２の指令により撮影可能な画像内の指定された領域の情報を、制御装置２に送信することができる。本実施例でＣＭＯＳカメラ１は、画像を低解像度の部分と高解像度の部分に分割して撮影する。ＣＭＯＳカメラ１は、画像の一部を低解像度で撮影することで、より高速で撮影をすることができる。高速で撮影することにより、単位時間あたりに撮影できる画像（フレーム）数が増加する。移動物体を撮影、検知するためには、短時間で多くの画像を撮影することが好ましい。
【００４７】
制御装置２は、ＣＰＵを具備したコンピュータに代表される演算装置である。
制御装置２は、機能上、画像処理部２１、車両検知部２２、車両速度演算部２５、タイミング決定部２６、画像読取部２４を具備する。
画像処理部２１は、ＣＭＯＳカメラ１から受信した画像を処理し、画面上のエッジを抽出する。後述されるように、水平エッジと垂直エッジを分離して処理する場合もある。
車両検知部２２は、画像処理部２１で抽出されたエッジと、車両が通行していない状態の画像から抽出されるエッジを比較して、車両に相当する特徴を有するエッジを検出した場合に、車両が通行していると検知する。もしくは、複数の画像のエッジの変化から、移動物体を認識し、移動物体のエッジの特徴量から車両が通行していることを検知する。
車両速度演算部２５は、車両検知部２２で検出された車両の複数の画像中の移動量から車両の速度を演算する。
タイミング決定部２６は、車両速度演算部２５で算出された車両の速度から、車両のナンバープレートを撮影するのに適した時刻を演算する。ナンバープレートを撮影するのに適した時刻とは、例えば当該車両のナンバープレートを、高解像度部分で、画像中で正面にかつ大きく撮影できる位置に車両が到達する時刻である。
さらにタイミング決定部２６は、ＣＭＯＳカメラ１に、ナンバープレートを撮影するのに適した時刻またはその時刻を含む所定の時間に、画像を撮影する命令信号を送信する。もしくは、ナンバープレートを撮影するのに適した時刻に撮影された画像を選択するための信号を送信する。
画像読取部２４は、画像の高解像度部分からナンバープレートを認識して、ナンバープレートに表示されている車番を読み取ることができる。画像読取部２４で読み取られた車番は、料金課金時の確認や、違反車の確認に使用される場合がある。
【００４８】
記憶装置３は、撮影された画像の一部または全部、読み取られた車番を記憶する。
【００４９】
図８を参照して、ＣＭＯＳカメラ１で撮影される画像の例が示される。図８の画像５３は、ＣＭＯＳカメラ１が設置された位置と車両の通行方向から、車両を検知するために事前に設定された低解像度部分Ｌ１と、車番を認識するための高解像度部分Ｈ１を含んでいる。一部分を低解像度で撮影することで、全体を高解像度で撮影するより、高速フレームレートで撮影することができる。移動物体を撮影する場合、高速フレームレートで撮影しないと、物体を撮影するフレーム数が減少し、物体の検知精度が悪い場合があるので、高速フレームレートで撮影する事は車両検知のために好ましい。
また、本実施例において、画像は常に低解像度部分Ｌ１と高解像度部分Ｈ１で撮影され、画像モードの切り替えがないので画像が安定しやすい。
【００５０】
図８では、ＣＭＯＳカメラ１の設置位置により、車両の移動に伴い、画像中、車両が上方から下方に移動する場合が例示されている。この場合、上部を車両検知用の低解像度部分Ｌ１、下部を車番認識用の高解像度部分Ｈ１とする。車両検知部２２で車両が検知された場合、車両のナンバープレートが見やすい位置である高解像度部分に車両が来るタイミングで画像を撮影する。画像の高解像度部分に撮影されたナンバープレートから車番が認識される。
車両検知する前から全体を高解像度画像で撮影すると、フレームレートが遅くなり、適切なタイミングでの車番認識のための画像を撮影ができない（遅れてしまう）場合がある。
【００５１】
図９を参照して、本実施例のフローが示される。
ＣＭＯＳカメラ１は、通常、事前に決められた低解像度部分と高解像度部分の画像を撮影している（ＳＣ１）。撮影された画像は、画像処理部２１で画像処理される（ＳＣ２）。処理された画像は車両検知部２２で、車両のない時の画像と比較され、車両が検知される（ＳＣ３）。車両が検知されない場合は、画像の撮影が継続される。
車両が検知された場合、車両速度演算部２５が、画像中の車両の変化から車両の速度を演算し、タイミング決定部２６が、車両が高解像度の画像の部分に到達し、ナンバープレートが見やすい位置に来るタイミングを決定する（ＳＣ４）。
ＣＭＯＳカメラ１は、タイミング決定部２６で決められたタイミングで画像を撮影する。画像読取部２４は、タイミング決定部２６で決定されたタイミングで撮影された画像を取り込む。（ＳＣ５）。
画像読取部２４は、取り込んだ画像下部の高解像度部分からナンバープレートに記載されている車番を読取り、所定の装置に送信する（ＳＣ６）。
【００５２】
上記のように、一の画面を低解像度部分と高解像度部分に分割して撮影することにより、全体を高解像度で撮影するより高速のフレームレートで撮影することが可能で、かつ、撮影する画像の切り替えが必要ないので、安定した画像の取得が可能になる。
【００５３】
なお、ナンバープレートを高解像度で撮影できるタイミングを決定しないで、連続的に撮影した中から、ナンバープレートを高解像度で撮影した画像を選択して、車番認識をすることもできる。低解像度部分があり、撮影速度を速くでき撮影できるフレーム数が増えることは、ナンバープレートが高解像度で撮影できる機会が増加するため好ましい。
【００５４】
（実施の形態４）
実施の形態４では、車両検知の際には、画像の行、列の読み出しを間引いて撮影することで高速フレームレートの撮影を可能とし、車番認識の際には、ナンバープレートを含む一部の範囲のみを高解像度画像で撮影するシステムの例が説明される。
図１０に、実施の形態４の車両検知・車番認識システムの構成が示される。
車両検知・車番認識システムは、ＣＭＯＳカメラ１、制御装置２、記憶装置３を具備する。
【００５５】
ＣＭＯＳカメラ１は、道路を走行する車両４を撮影するよう道路上方や路側に設置される。
ＣＭＯＳカメラ１は、制御装置２の指令により撮影可能な画像内の指定された領域の情報を、制御装置２に送信することができる。本実施例でＣＭＯＳカメラ１は、制御装置２の指令により、行または列を間引いた低解像度画像と、指定されたタイミングで指定された部分のみの画像を、高解像度撮影に切り替えることができる。ＣＭＯＳカメラ１は、行または列を間引いた低解像度画像を、間引かない高解像度画像より高速で撮影することができる。高速で撮影することにより、単位時間あたりに撮影できる画像（フレーム）数が増加する。移動物体を撮影、検知するためには、短時間で多くの画像を撮影することが好ましい。
【００５６】
制御装置２は、ＣＰＵを具備したコンピュータに代表される演算装置である。
制御装置２は、機能上、画像処理部２１、車両検知部２２、車両速度演算部２５、高解像度部分およびタイミング決定部２７、画像読取部２４を具備する。
【００５７】
画像処理部２１は、ＣＭＯＳカメラ１から受信した画像を処理し、画面上のエッジを抽出する。後述されるように、水平エッジと垂直エッジを分離して処理する場合もある。
【００５８】
車両検知部２２は、画像処理部２１で抽出されたエッジと、車両が通行していない状態の画像から抽出されるエッジを比較して、車両に相当する特徴を有するエッジを検出した場合に、車両が通行していると検知する。もしくは、複数の画像のエッジの変化から、移動物体を認識し、移動物体のエッジの特徴量から車両が通行していることを検知する。
【００５９】
車両速度演算部２５は、車両検知部２２で検出された車両の複数の画像中の移動量から車両の速度を演算する。
【００６０】
高解像度部分およびタイミング決定部２７は、車両速度演算部２５で算出された車両の速度から、車両のナンバープレートを撮影するのに適した時刻を演算する。ナンバープレートを撮影するのに適した時刻とは、例えば当該車両のナンバープレートを、画像の正面にかつ大きく撮影できる位置に車両が到達する時刻である。
さらに、高解像度部分およびタイミング決定部２７は、ナンバープレートを撮影するのに適した時刻にナンバープレートが位置する画像中の領域を算出する。
高解像度部分およびタイミング決定部２７は、ＣＭＯＳカメラ１に、ナンバープレートを撮影する画像の領域の情報と、ナンバープレートを撮影するのに適した時刻またはその時刻を含む所定の時間に、低解像度撮影からナンバープレートを含む領域の画像を高解像度で撮影するように切替える命令を含む信号を送信する。上記のナンバープレートを含む部分画像は、誤差を考慮して、必要な必要な部分より大きめに決められる場合がある。
【００６１】
画像読取部２４は、高解像度で撮影された部分の画像からナンバープレートを認識して、ナンバープレートに表示されている車番を読み取ることができる。画像読取部２４で読み取られた車番は、料金課金時の確認や、違反車の確認に使用される場合がある。
【００６２】
記憶装置３は、撮影された画像の一部または全部、読み取られた車番を記憶する。
【００６３】
図１１を参照して、ＣＭＯＳカメラ１で撮影される画像の例が示される。図１１の画像５４は、列が間引かれて撮影されている。このため解像度は低いが高速フレームレートでの撮影が可能である。移動物体を撮影する場合、高速フレームレートで撮影しないと、物体を撮影するコマ数が減少し、物体の追跡精度が悪い場合があるので、高速フレームレートで撮影できることが好ましい。
【００６４】
図１１では、ＣＭＯＳカメラ１の設置位置により、車両の移動に伴い、画像中、車両が上方から下方に移動する場合が例示されている。画像５４中に車両が確認された場合、車両のナンバープレートが見やすい位置に来るタイミングに、ナンバープレートが位置する領域Ａ１が高解像度で撮影される。高解像度の領域からナンバープレートに記載された車番が認識される。高解像度の領域が小さくなることで、撮影時間が速くなる。
車両検知する前から全体を高解像度画像で撮影すると、フレームレートが遅くなり、適切なタイミングでの車番認識が可能な画像の撮影ができない（遅れてしまう）場合がある。
本実施例では、高解像度の領域Ａ１が小さいことにより、さらに撮影時間が速くなる。
【００６５】
図１２を参照して、本実施例のフローが示される。
ＣＭＯＳカメラ１は、通常、列、行方向の少なくいずれかを間引いた低解像度画像を撮影している（ＳＤ１）。低解像度画像は、画像処理部２１で画像処理される（ＳＤ２）。処理された画像は車両検知部２２で、車両のない時の画像と比較され、車両が検知される（ＳＤ３）。車両が検知されない場合は、低解像度画像の撮影を継続する。
車両が検知された場合、車両速度演算部２５が、画像中の車両の変化から車両の速度を演算する。高解像度部分およびタイミング決定部２７が、高解像度で撮影する領域Ａ１と高解像度への切替タイミングを決定する（ＳＤ４）。高解像度部分およびタイミング決定部２７は、高解像度で撮影する領域Ａ１のアドレスと演算されたタイミングの時刻を含む切替信号を、ＣＭＯＳカメラ１に送信する。または、高解像度部分およびタイミング決定部２７は、高解像度で撮影する領域Ａ１のアドレスの情報を含む切替信号を、演算されたタイミングでＣＭＯＳカメラ１に送信する。
ＣＭＯＳカメラ１は、切替信号により所定の時刻に所定の時間だけ、高解像度で撮影する領域を撮影し（ＳＤ５）、制御装置２へ送信する。
画像読取部２４が、高解像度画像からナンバープレートに記載されている車番を読取り、所定の装置に送信する（ＳＤ６）。
【００６６】
上記のように、高速撮影が可能な低解像度画像と、車番認識が可能な領域のみの高解像度画像を切り替えて撮影することにより、１台のカメラで走行している車両の車番を認識することができることに加え、撮影時間を短くすることができる。
【００６７】
（実施の形態５）
実施の形態５では、車両検知の例が説明される。本実施の形態では、画像をコンパレータで２値化して取り込み、高速に車両を検知することができる。２値化することによりデータ量が低減できるので、検知速度が高速化する。
【００６８】
図１３に、実施の形態５の車両検知・車番認識システムの構成が示される。
車両検知・車番認識システムは、ＣＭＯＳカメラ１、制御装置２、記憶装置３を具備する。
【００６９】
ＣＭＯＳカメラ１は、道路を走行する車両４を撮影するよう道路上方や路側に設置される。
【００７０】
制御装置２は、ＣＰＵを具備したコンピュータに代表される演算装置である。
制御装置２は、機能上、画像処理部２１、車両検知部２２、車両速度演算部２５を具備する。
画像処理部２１は、ＣＭＯＳカメラ１から受信した画像を処理し、画面上のエッジを抽出する。本実施例では、画像処理部２１は、コンパレータ２１１、比較部２１２を具備する。
コンパレータ２１１は、ＣＭＯＳカメラ１で撮影した画像から、水平エッジと垂直エッジを抽出し、それぞを分離して出力する。
比較部２１２は、コンパレータで分離された画像の水平エッジと垂直エッジをそれぞれ別々に、車両が撮影されていない背景の水平エッジと垂直エッジと比較し、相違部分を認識する。車両が撮影されていない背景は、車両が撮影されていないときに撮影された画像を使用する場合もあるし、複数緒画像から移動物体を除去した背景画像を抽出して使用される場合もある。
エッジを２値化して別々にかつ平行して比較することで、それぞれのデータ量が減少し処理速度が速くなる。
【００７１】
車両検知部２２は、比較部２１２が認識した背景との相違部分の特徴量から、相違部分が車両であるか判断することで、車両を検知する。
車両検知部２２は、水平エッジの比較と、垂直エッジの比較を総合して判断する場合がある。
車両速度演算部２５は、車両検知部２２で検出された車両の複数の画像中の移動量から車両の速度を演算する。２値化したデータの特徴部分の移動速度から、速度を演算することもできる。また、２値化したデータで個別に車両を追跡することができるので、追跡のためのデータ処理が高速化できる。
【００７２】
図１４を参照して、画像処理部２１での画像処理の例が示される。
図１４（ａ）は、処理されていない画像である。（ａ）の画像から垂直エッジを抽出すると（ｃ）に示されるように垂直方向の線または色の変化部分が抽出される。また、（ａ）の画像から水平エッジを抽出すると（ｄ）に示されるように水平方向の線または色の変化部分が抽出される。
垂直エッジの画像から車両の幅が、水平エッジの画像から車両の長さが検出でき、（ｂ）に示されるように車両の領域が検知される。
【００７３】
図１５を参照して、実施の形態５の車両領域の抽出・追跡のフローが説明される。
コンパレータ２１１が、ＣＭＯＳカメラ１が撮影した画像から、水平エッジと垂直エッジと抽出する（ＳＥ１）。
比較部２１２が、コンパレータ２１１で抽出された当該画像の水平エッジと垂直エッジを、背景の水平エッジと垂直エッジと比較し、相違部分を抽出する（ＳＥ２）。
車両検知部２２が、比較部２１２が抽出した相違部分の特徴量から、相違部分が車両であるか判断し、車両の進入を検知する（ＳＥ３）。車両検知部２２は、相違部分の幅や長さの特徴量から、車両のサイズ（大型、小型）を判断することもできる。
速度演算部２５は、複数の画像内の車両のエッジの移動量から車両の速度を演算する（ＳＥ４）。
さらに、車両検知部２２は、複数の画像において同一の特徴量をもつ車両の領域を同一の車両と認識し、車両の追跡をすることができる（ＳＥ５）。
【００７４】
本実施例の様に、画像を２値化することにより、車両検知の処理を速くすることができる。本実施例の車両検知は、上記実施の形態１〜４と同時に行うことができる。
【００７５】
（実施の形態６）
実施の形態６では、ＣＭＯＳカメラ１に具備される、Ａ／Ｄコンバータ（アナログ／デジタル変換器、）にチャンネルを複数備え、ＣＭＯＳカメラ１で撮影される画像の複数領域を同時にＡ／Ｄ変換して出力することで高速かつ高解像度を両立する方法が説明される。
【００７６】
図１にＣＭＯＳカメラ１の概要が示される。ＣＭＯＳカメラ１は、画像を撮影するイメージ部１０と、Ａ／Ｄコンバータ１３、Ｉ／Ｏ１４、タイミング発生部１５を具備する。
イメージ部１０には、受光部１１とアンプ１２を具備する素子が、垂直、水平に多数配置されている。受光部１１は光を受けることにより電流を発生し、アンプ１２が電流を増幅してＡ／Ｄコンバータ１３送信している。
タイミング発生部１５から、水平方向走査回路、垂直方向走査回路へ画像取込の素子の位置とタイミングが指定されることで、イメージ部１０は、指定された部分の素子からの電流を所定の走査順でＡ／Ｄコンバータ１３に送信する。
【００７７】
Ａ／Ｄコンバータ１３は、受信した電流をデジタル変換して、Ｉ／Ｏ１４へ送信し、Ｉ／Ｏ１４からデジタルで画像が出力される。出力された画像により、制御装置（図示なし）で、画像処理され、車両検知、車番認識が行われる。
【００７８】
Ａ／Ｄコンバータ１３はチャンネルを複数具備し、各Ａ／Ｄコンバータ１３が、対応する複数の領域の受光部１１とアンプ１２を具備する素子から電荷を受信することにより、複数の領域を平行して同時に処理することができる。これにより、高解像度の画像でも高速に出力することができる。
【００７９】
【発明の効果】
本発明の車両検知・車番認識システムは、一台のＣＭＯＳカメラを使用して、車両検知、および車番認識のための撮影をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、実施の形態１の車両検知・車番認識システムの構成を示す。
【図２】図２は、実施の形態１のＣＭＯＳカメラで撮影される画像の例を示す。
【図３】図３は、実施の形態１の車両検知・車番認識のフローを示す。
【図４】図４は、実施の形態２の車両検知・車番認識システムの構成を示す。
【図５】図５は、実施の形態２のＣＭＯＳカメラで撮影される画像の例を示す。
【図６】図６は、実施の形態２の車両検知・車番認識のフローを示す。
【図７】図７は、実施の形態３の車両検知・車番認識システムの構成を示す。
【図８】図８は、実施の形態３のＣＭＯＳカメラで撮影される画像の例を示す。
【図９】図９は、実施の形態３の車両検知・車番認識のフローを示す。
【図１０】図１０は、実施の形態４の車両検知・車番認識システムの構成を示す。
【図１１】図１１は、実施の形態４のＣＭＯＳカメラで撮影される画像の例を示す。
【図１２】図１２は、実施の形態４の車両検知・車番認識のフローを示す。
【図１３】図１３は、実施の形態５の車両検知システムの構成を示す。
【図１４】図１４は、実施の形態５のＣＭＯＳカメラで撮影される画像の例を示す。
【図１５】図１５は、実施の形態５の車両検知のフローを示す。
【図１６】図１６は、実施の形態６のＣＭＯＳカメラの構成を示す。
【符号の説明】
１　ＣＭＯＳカメラ
２　制御装置
３　記憶装置
４　車両
１０　イメージセンサ部
１１　受光部
１２　アンプ部
１３　Ａ／Ｄコンバータ
１４　Ｉ／Ｏ
１５　タイミング発生部
２１　画像処理部
２２　車両検知部
２３　画像切替判断部
２４　画像読取部
２５　車両速度演算部
２６　タイミング決定部
２７　高解像度部分＆タイミング決定部
５０　低解像度画像
５１　高解像度画像
５２　（ゲートを有する）画像
５３　（上下で解像度が異なる）画像
５４　（部分の解像度を変化させた）画像
２１１　コンパレータ
２１２　比較部
Ｇ１、Ｇ２　ゲート
Ｌ１　低解像度部分
Ｈ２　高解像度部分
Ａ１　高解像度部分

Claims (9)

1. 路上の車両を撮影するＣＭＯＳカメラと、
   制御装置と、を具備し、
   前記ＣＭＯＳカメラは、車両検知するための高速撮影が可能な車両検知用画像を撮影し、前記車両検知用画像を、前記制御装置に送信し、
   前記制御装置は、前記車両検知用画像から、車両を検知し、前記車両の速度を算出して、車番認識するための高解像度の車番認識用画像への切替タイミングを決定し、前記切替タイミングを含む切替信号を前記ＣＭＯＳカメラへ送信し、
   前記ＣＭＯＳカメラは、前記切替信号により、前記車番認識用画像を撮影し、前記車番認識用画像を前記制御装置に送信し、
   前記制御装置は、前記車番認識用画像から前記車両の車番を認識する、
   車両検知・車番認識システム。
2. 前記車両検知用画像は、行または列の少なくともいずれかが間引かれた低解像度画像である、
   請求項１に記載された車両検知・車番認識システム。
3. 前記車両検知用画像は、車両の所定の進入方向から判断して、撮影可能な範囲内で前記車両が通過する部分の画像である、
   請求項１に記載された車両検知・車番認識システム。
4. 前記車両検知用画像は、撮影可能な範囲内の所定の一部の画像であり、
   前記車番認識用画像は、撮影可能な範囲内のナンバープレートを撮影するのに適した範囲の画像である、
   請求項１に記載された車両検知・車番認識システム。
5. 前記車両検知用画像は、行または列の少なくともいずれかが間引かれた低解像度画像であり、
   前記制御装置は、さらに、前記切替タイミングに前記車両のナンバープレートが位置する画像中の部分を含む領域を演算し、前記領域の情報を前記ＣＭＯＳカメラに送信し、
   前記ＣＭＯＳカメラは、前記車番認識用画像として、前記領域の高解像度画像を撮影する、
   請求項１に記載された車両検知・車番認識システム。
6. 路上の車両を撮影するＣＭＯＳカメラと、
   制御装置と、を具備し、
   前記ＣＭＯＳカメラは、車両検知のための低解像度の部分と車番認識のための高解像度の部分を含む画像を撮影し、
   前記制御装置は、前記画像で車両を検知し、前記高解像度の部分で車番を認識する、
   車両検知・車番認識システム。
7. 路上の車両を撮影するＣＭＯＳカメラと、
   画像処理部を具備する制御装置と、
   を具備し、
   前記ＣＭＯＳカメラは、車両を含む路上の画像を撮影して、前記画像処理部に送信し、
   前記画像処理部は、前記画像から、水平成分と垂直成分を抽出し、車両がない前記路上の画像の水平成分と垂直成分と個別に比較して、前記路上の車両を検知する、
   車両検知システム。
8. 複数の撮影素子を具備するイメージ部と、前記イメージ部から画像情報をデジタル変換するＡ／Ｄコンバータを備え、前記Ａ／Ｄコンバータは、複数のチャンネルを備え、前記チャンネル毎に、前記イメージ部の所定の領域の画像情報を変換するＣＭＯＳカメラと、
   前記ＣＭＯＳカメラからの画像を入手し、前記画像から車両検知および車番認識を行う制御装置と、を具備する、
   車両検知・車番認識システム。
9. ＣＭＯＳカメラと、
   制御装置と、を具備し、
   前記ＣＭＯＳカメラは、移動物体を検出するための低解像度の検知用画像を撮影し、前記検知用画像を、前記制御装置に送信し、
   前記制御装置は、前記検知用画像から、移動物体を検知し、前記移動物体の移動方向および速度を算出して、移動物体を詳細に撮影するための高解像度の詳細画像への切替タイミングを決定し、前記切替タイミングを含む切替信号を前記ＣＭＯＳカメラへ送信し、
   前記ＣＭＯＳカメラは、前記切替信号により、前記詳細画像を撮影し、前記詳細画像を前記制御装置に送信する、
   移動物体撮影システム。

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