JP2004355293A

JP2004355293A - 信号制御装置および方法

Info

Publication number: JP2004355293A
Application number: JP2003151718A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Aoyama; 宏青山; Masahiro Kawagoe; 正弘河越
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2004-12-16

Abstract

【課題】右折車の台数を自動的に計数可能にする。
【解決手段】赤信号で交差点で停止している複数の車両をビデオカメラ２０により撮影し、その撮影結果の画像の中の右折のために点滅しているウィンカー画像の個数を検出し、その検出結果を右折車両台数とする。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交差点で右折のために待機している車両（右折車両）をビデオカメラにより撮影し、その撮影結果を画像解析して右折車両の台数を取得して信号機を制御する信号制御装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、交差点で右折のために待機している車両（以下，右折車と称する）を検出する方法としては、以下の方法が知られている。
（１）交差点に画像センサ（特許文献１）やレーザセンサ（特許文献２）を設置し、これらのセンサにより右折車の有無を検出する方法
【０００３】
また、このような検出方法を使用して、交差点から所定距離だけ離れた地点に右折車両があるかどうかを判定し、右折車両ありの判定が得られた場合には、右折車両は渋滞とみなして、交差点の信号機の信号灯の切り替えタイミングを可変設定する信号制御装置も提案されている。（特許文献１）
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−０８４８６号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平０７−２００９９０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の右折車両検出方法では、特定地点に車両が存在いるか否かを画像センサやレーザセンサの検出結果で判定しているので、従来方法には次のような問題が生じていた。
（１）上記センサは右折専用レーンに車両が存在するか否かを検出するので、右折専用レーンが存在しない交差点では、右折車両と直進車両の識別ができない。
（２）右折車両、直進車両および左折車両が混在して１車線の道路に存在する場合に、正確な台数を計数することができない。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上述の点に鑑みて、右折車両の判別精度を高め、道路環境の影響を受けにくい信号制御装置および方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、請求項１の発明は、交差点で赤信号により停止している右折車両の台数を検出し、その検出結果に基づいて信号機の信号灯の制御を行う信号制御装置において、前記停止している右折車両の右側ウィンカーを撮影可能に配置された撮影手段と、前記撮影手段により得られた撮影画像の中の右折のために点滅するウィンカーの画像を検出する検出手段とを有し、前記検出手段により検出された、右折のために点滅するウィンカーの画像の個数を右折車両の台数の検出結果とすることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の信号制御装置において、前記検出手段により検出した、点滅するウィンカーの画像の画素位置および前記右折のために点滅するウィンカーの画像の個数に基づいて、赤信号により停止している全車両および／または左折車両の台数を推定する手段をさらに具えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１に記載の信号制御装置において、前記検出手段は異なる時点の２つの撮影画像の差分を計算し、その計算結果により右折のために点滅するウィンカーの画像を検出することを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、交差点で赤信号により停止している右折車両の台数を検出し、その検出結果に基づいて信号機の信号灯の制御を行う信号制御装置の信号制御方法において、前記信号制御装置は、撮影手段と、該撮影手段により得られた撮影画像の中の右折のために点滅するウィンカーの画像を検出する検出手段とを有し、前記停止している右折車両の右側ウィンカーを撮影可能に前記撮影手段を予め配置しておき、前記撮影手段により得られた撮影画像の中の右折のために点滅するウィンカーの画像を前記検出手段により検出し、前記検出手段により検出された、右折のために点滅するウィンカーの画像の個数を右折車両の台数の検出結果とすることを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項４に記載の信号制御装置の信号制御方法において、前記検出手段により検出した、点滅するウィンカーの画像の画素位置および前記右折のために点滅するウィンカーの画像の個数に基づいて、赤信号により停止している全車両および／または左折車両の台数を推定する手段をさらに具え、該手段により、前記検出手段により検出した、点滅するウィンカーの画像の画素位置および前記右折のために点滅するウィンカーの画像の個数に基づいて、赤信号により停止している全車両および／または左折車両の台数を推定することを特徴とする。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項４に記載の信号制御装置の信号制御方法において、前記検出手段は異なる時点の２つの撮影画像の差分を計算し、その計算結果により右折のために点滅するウィンカー画像を検出することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明を適用した信号制御装置のシステム構成を示す。図１において、２０は交差点に設置され、右折車両を撮影するためのビデオカメラである。ビデオカメラ２０は図２に示すように、複数台の右折車両２２が赤信号で待機する領域を撮影可能なように、右折車両に向って左側右方に設置される。この例では支柱２１にビデオカメラ２０が設置されている。２つの道路が交差する交差点では、４つの進行方向それぞれについて右折車両を撮影するために４台のビデオカメラ２０を用意すればよい。
【００１６】
３０は、本発明に係わる制御装置であり、入出力インターフェース（Ｉ／Ｏと略記する）３１、３５、システムメモリ３２、ＣＰＵ２３、ハードディスク３４を少なくとも有している。Ｉ／Ｏ３１はビデオカメラ２０と接続し、ビデオカメラ２０の撮影画像を取り込む。
【００１７】
システムメモリ３２はＲＯＭおよびＲＡＭを有し、ＣＰＵ３３で使用する種々のデータを一時記憶する。
【００１８】
ＣＰＵ３３は、後述の信号制御プログラムを実行して、右折車両の台数を計数し、その計数結果に応じて、信号機の信号灯の点灯切り替えタイミングを制御する。
【００１９】
ハードディスク３４は、信号制御プログラムやこのプログラムで使用する固定データを保存のために記憶する。Ｉ／Ｏ３５は信号機１０と接続し、信号灯を点灯／消灯するための制御信号を信号機１０に送信する。
【００２０】
このようなシステムで実行される信号制御処理を図３および図４のフローチャートを参照して説明する。図３は、信号制御処理のメイン手順を示すフローチャートであり、図４は図３の画像解析処理（Ｓ２０）の詳細手順を示すフローチャートである。図３および図４に示す処理手順は、実際にはＣＰＵ３３が実行可能なプログラム言語のプログラムがハードディスク３４に保存される。実行時には、ハードディスク３４からシステムメモリ３２にロードされて、ＣＰＵ３３により実行される。説明の都合上、車両の１つの進行方向での右折車両の検出および信号制御を説明するが、実際には４つの進行方向について、後述の信号制御処理が行われる。
【００２１】
図３の処理手順は非常に短い周期で繰り返し実行される。最初に、ＣＰＵ３３は、制御対象の信号機の信号灯が赤、すなわち、右折車両が交差点で待機する色になったか否かを判定する（ステップＳ１０）。否の判定の場合には、右折車両の台数に応じた信号制御をする必要がないとみなし、他の制御処理を実行する（Ｓ４０）。
【００２２】
一方、赤信号になったことを検出すると（ステップＳ１０がＹＥＳ判定）、ＣＰＵ３３は、ビデオカメラ２０の撮影画像をＩ／Ｏ３５をシステムメモリ３２に取り込む。なお、システムメモリ３２に記憶容量の制限がある場合にはハードディスク３４に撮影画像を取り込む。
【００２３】
本発明は右折車は車両の右のウィンカーを点滅させる点に着目し、撮影画像の中から、右折車の画像特徴として撮影領域内の、右折のために点滅する車両の右のウィンカーの画像を検出し、その検出結果に基づいて右折車の台数を計数するようにしたことに新規特徴がある。
【００２４】
このための画像解析処理がステップＳ２０で行われる。この画像解析処理については図４を使用して後で詳細に説明する。
【００２５】
画像解析処理で得られた右折車両台数に応じて右折許可信号灯の点灯時間が定められ、信号機の右折許可のための信号制御がステップＳ３０で行われる。
【００２６】
以上の信号処理が４つの信号機ごとに繰り返し行われる。
【００２７】
次に図３のステップ２０の画像解析処理を説明する。図４において、ＣＰＵ３３は少なくとも３フレーム分、ビデオカメラ２０から撮影画像（動画像）を取り込み、システムメモリ３２に一時記憶する。次にシステムメモリに記憶された動画像から道路の地面や路肩、道路に面する建物の画像等の背景画像を除去する（Ｓ１００）。このための画像処理方法としては、車両が存在しない背景画像、すなわち、道路の地面や路肩、道路に面する建物の画像を予め取得しておき、この背景画像を使用して撮影画像に対してマスク処理することにより車両以外の画像を除去することができる。
【００２８】
背景画像が除去された画像を図５に模式的に示す。背景画像が除去された画像に対して、製図法変換（周知の画像処理方法）を施して、道路方向の距離と撮影画像の画素上の距離とを比例させる（Ｓ１１０）。図５の画像に対して製図法変換処理を施した画像を図６に示す。
【００２９】
ステップＳ１１０で得られた撮影画像の各フレーム画像（動画像を構成する複数の静止画像の各々）の中からウィンカーの点滅画像を検出する。ウィンカーはオレンジ色で１〜２Ｈｚの周波数で点灯および消灯（点滅）を繰り返すので、本実施形態では、最初にウィンカーの点滅画像を検出する。具体的には、動画像の中の連続する３つのフレーム画像を使用して、Ｆｃ−Ｆｐ，Ｆ−Ｆｐｐが最大となるフレーム画像を検出する。
【００３０】
ここで、Ｆｃは３つの連続するフレーム画像の最後のフレーム画像の１画面分の画像データ群である。Ｆｐは３つの連続するグレーム画像の中の中央のフレーム画像の１画面分の画像データ群である。Ｆｐｐは３つの連続するフレーム画像の最後のフレーム画像の１画面分の画像データ群である。
【００３１】
このようにして２つのフレーム画像の差分を計算することによって、同じ画像データ値を有する画素が除去されて、ウィンカーが消灯から点灯した場合のウィンカー画像部分の画素を検出することができる。検出された画素がウィンカーの画像部分であることをさらに確認すべく、本実施形態では、その画素位置のＲ（赤の画像データの値）、Ｇ（緑の画像データの値）およびＢ（青の画像データの値）が次式を満足するかを判定する。次式を満足するフレーム画像中の画素位置がウィンカーの画像部分であると特定される。
Ｔ１＜Ｒ／Ｂ＜Ｔ２およびＴ３＜Ｒ／Ｇ＜Ｔ４
ここで、Ｔ１〜Ｔ４は予め定めたしきい値である。
【００３２】
このようして、撮影した動画像の中から点滅するオレンジ色のウィンカー画像を有するフレーム画像の画素位置（図６の丸で囲んだ画像の画素位置）を検出するとＣＰＵ３３は検出した画素位置をシステムメモリ３２に一時記憶しておく。
【００３３】
次に、システムメモリ３２に記憶した上記検出結果を使用して、赤信号において、右折のために待機している車両の台数を推定する。
具体的にはＣＰＵ３３は以下の情報処理を行う。
【００３４】
最初に、システムメモリ３２に記憶された１以上の画素位置に基づいて、ウィンカーの道路上の水平位置および高さを求める。これは予め定めた換算式を使用すればよい。
【００３５】
ウィンカーの水平位置により、点滅するウィンカーが車両の右のウィンカーか左のウィンカーであるかを判別することができる。また、ウィンカーの高さにより、そのウィンカーを有する車両の長さやその車両が小型車であるか大型車であるかを推定することができる。また、複数の右折用ウィンカー（点滅）画像を検出した場合には、その中の隣接する２つのウィンカー画像の画素位置と上述の車両推定長さ等を使用する、２つのウィンカー画像の間に何台の車両があるかを推定することができる。そこで、検出した画素位置をパラメータとする換算式を予め定めておき、この換算式を使用して、赤信号のために交差点で待機している全車両台数（右折、直進および左折が混在する全車両数）を計算する。
【００３６】
なお、右折車のみの台数は検出したウィンカー画像の画素数を単に計数することで得られる。
【００３７】
以上のような画像解析を行うことにより、赤信号により交差点で停止、待機している全車両の台数および右折のための車両の台数を推定することができる。なお、必要があれば、左折のための車両の台数は全車両台数から右折のための車両台数を減算することで得られる。
【００３８】
得られた台数が信号機の信号灯の点灯切り替え制御のために使用される。たとえば、車両全台数は青信号の点灯時間を計算する式のパラメータとして使用できるであろう。また、右折用の車両台数は右折許可信号の点灯時間を計算する式のパラメータとして使用することができる。左折用車両台数も同様である。
【００３９】
このようにして得られる点灯時間に基づいてＣＰＵ３３は信号機の信号灯の制御を行う。
【００４０】
上述の実施形態の他に次の形態を実施できる。
１）上述の実施形態で説明したハードウェア構成は、実施形態に限定する必要はなく、同等の機能を有する他のハードウェアを使用することができる。たとえば、本発明の撮影手段として、上述の実施形態ではビデオカメラを使用しているが、デジタルカメラを使用してもよい。また、ハードディスクに代わり他の記憶装置を使用してもよいこと勿論である。
２）上述の実施形態では、連続する３つのフレーム画像のうちの異なる時点の２つの画像の差分値を計算して点滅のウィンカー画像を検出している。しかしながら、どの時点の２つのフレーム画像を選択するかは、ビデオカメラの撮影速度に応じて適宜、定めればよい。
３）上述の実施形態ではビデオカメラが撮影した撮影画像の中には左折車の左点滅ウィンカー画像は写らないようにビデオカメラを配置することを前提としているが、左点滅ウィンカー画像が撮影画像の中に混在する場合には、次の処理を行うとよい。たとえば、右折車の右点滅ウィンカー画像は道路の中心線にもっとも近い所定幅の画像領域に存在する。図７に示すような撮影画像では画面２００内の領域２０１内に右ウィンカー点滅画像は存在する。したがって、上述の画像解析処理を領域２０１内の画像について施すことにより、右ウィンカー点滅画像のみを確実に検出することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、赤信号のために停止している車両を撮影し、その撮影画像の中の、右折のために点滅するウィンカーの画像を検出することにより、右折車の台数を計数することができる。また、ウィンカーの画像位置は、撮影画面中の特定範囲内に位置することから左折のために点滅するウィンカー画像とを右折用のウィンカーの点滅画像とを識別することも可能となる。このため、直進車、右折車、左折者が１車線上に混在するような場合にも右折車両の台数を正確に計数することができる。
【００４２】
さらに本発明によれば、複数の右折用の点滅のウィンカー画像の位置により、全車両の台数を推定可能であるので、右折許可信号だけでなく、いわゆる青色信号（直進許可信号）などの制御に全車両の台数をパラメタ−として使用することができる。
【００４３】
本発明では、異なる２つの撮影画像の差分計算という簡単な計算で点滅するウィンカー画像を検出することができるので、リアルタイムの信号制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態のシステム構成を示すブロック図である。
【図２】ビデオカメラの配置を示す斜視図である。
【図３】制御装置のＣＰＵが実行する主制御手順を示すフローチャートである。
【図４】図３の画像解析処理の詳細手順を示すフローチャートである。
【図５】撮影画像を模式的に示す説明図である。
【図６】撮影画像に対して製図法変換した画像を模式的に示す説明図である。
【図７】右ウィンカーの点滅画像が存在する領域を示す説明図である。
【符号の説明】
１０信号機
２０ビデオカメラ
３０制御装置
３１、３５Ｉ／Ｏ
３２システムメモリ
３３ＣＰＵ
３４ハードディスク

Claims

交差点で赤信号により停止している右折車両の台数を検出し、その検出結果に基づいて信号機の信号灯の制御を行う信号制御装置において、
前記停止している右折車両の右側ウィンカーを撮影可能に配置された撮影手段と、
前記撮影手段により得られた撮影画像の中の右折のために点滅するウィンカーの画像を検出する検出手段とを有し、
前記検出手段により検出された、右折のために点滅するウィンカーの画像の個数を右折車両の台数の検出結果とすることを特徴とする信号制御装置。
請求項１に記載の信号制御装置において、前記検出手段により検出した、点滅するウィンカーの画像の画素位置および前記右折のために点滅するウィンカーの画像の個数に基づいて、赤信号により停止している全車両および／または左折車両の台数を推定する手段をさらに具えたことを特徴とする信号制御装置。
請求項１に記載の信号制御装置において、前記検出手段は異なる時点の２つの撮影画像の差分を計算し、その計算結果により右折のために点滅するウィンカーの画像を検出することを特徴とする信号制御装置。
交差点で赤信号により停止している右折車両の台数を検出し、その検出結果に基づいて信号機の信号灯の制御を行う信号制御装置の信号制御方法において、
前記信号制御装置は、撮影手段と、該撮影手段により得られた撮影画像の中の右折のために点滅するウィンカーの画像を検出する検出手段とを有し、
前記停止している右折車両の右側ウィンカーを撮影可能に前記撮影手段を予め配置しておき、
前記撮影手段により得られた撮影画像の中の右折のために点滅するウィンカーの画像を前記検出手段により検出し、
前記検出手段により検出された、右折のために点滅するウィンカーの画像の個数を右折車両の台数の検出結果とすることを特徴とする信号制御装置の信号制御方法。
請求項４に記載の信号制御装置の信号制御方法において、前記検出手段により検出した、点滅するウィンカーの画像の画素位置および前記右折のために点滅するウィンカーの画像の個数に基づいて、赤信号により停止している全車両および／または左折車両の台数を推定する手段をさらに具え、該手段により、前記検出手段により検出した、点滅するウィンカーの画像の画素位置および前記右折のために点滅するウィンカーの画像の個数に基づいて、赤信号により停止している全車両および／または左折車両の台数を推定することを特徴とする信号制御装置の信号制御方法。
請求項４に記載の信号制御装置の信号制御方法において、前記検出手段は異なる時点の２つの撮影画像の差分を計算し、その計算結果により右折のために点滅するウィンカー画像を検出することを特徴とする信号制御装置の信号制御方法。