JP2008140177A - 車軸重量違反車両検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】軸重違反車両の正面の画像をより高い確度で記録する。
【解決手段】軸重違反となる可能性のある車軸は、車両の先頭の車軸ではなく、２軸目以降の車軸である。さらに、軸重計と撮影のトリガとなる車両センサとの距離は、通常８ｍ以内である。これらのことから、軸重違反が検出された時点で、軸重違反車両は、現在センサに検出されている車両か、次にセンサに検出される車両か、次の次にセンサに検出される車両のいずれかであると考えられる。それらの違反車両候補の画像を撮影し、その画像の中から、画像認識で読み取られたナンバープレートの情報と、車高とに基づいて、軸重違反する可能性の無い普通車等を除外したものを、軸重違反車両の画像として蓄積する。
【選択図】図５

Description

本発明は、重量に関する基準に違反した車両を検出する技術に係わる。

高速道路などにおいて、走行車両の重量に関するルールが設定されている。走行車両がこのルールを守っているか否かを検証するために、走行車両の車軸毎の重量を計測する車軸重量計（略して軸重計。載荷板とも呼ばれる）が設置されている。車軸重量に関する基準を守っていない軸重違反車両を識別して記録することが望まれている。

図１を参照して、軸重違反車両を識別して記録するためのシステムの一例を紹介する。このシステムは、高速道路の料金所の走行レーン１に設置される軸重計２と、軸重計２より下流側の所定位置において車両を検出するセンサＳと、センサＳより下流側に設置されたカメラ部４からなる。

軸重計２は、軸重（車軸重量）を計測し、軸重が所定の基準をオーバーしていたとき、軸重違反信号を生成して、軸重計２よりも下流側の路側に設置されたカメラ部４に送信する。

センサＳは、例えば一対の投光器と受光器とを備えた車両検出装置であり、走行レーン１の走行方向に垂直に横切るラインによって規定される検出位置における車両の有無を検出する。センサＳは、投光器の発する光が受光器で検出されているとき、検出位置に車両が存在しないことを示す車両フラグＦ＝０の信号を生成してカメラ部４に送信する。センサＳは、投光器の発する光が遮られて受光器で検出されないとき、検出位置に車両が存在することを示す車両フラグＦ＝１の信号を生成してカメラ部４に送信する。

カメラ部４は、センサＳの検出位置から所定の距離を隔てた下流側に設置される。カメラ部４のカメラの視野は上流側に向けられる。カメラ部４は、検出位置を車両の先頭が横切るタイミングに同期して撮影を行うと、車両の正面を撮影する。

カメラ部４は、軸重計２から軸重違反信号を受信すると、軸重違反画像蓄積モードに設定される。カメラ部４は、センサＳから車両フラグＦを取得する。カメラ部４は、軸重違反画像蓄積モードにおいて取得した車両フラグがＦ＝１であると、自動的に撮影を行い、撮影した画像を軸重違反車両画像として蓄積する。この動作によって、軸重違反が発生してから最初にセンサＳの検出位置に到達した車両、または軸重違反が発生したときに検出位置に存在している車両の画像が軸重違反車両画像として蓄積される。

ところが、上述したタイプのシステムは、軸重違反車両の正面を撮影できないことがあった。図２は、そうした場合の一例を示す。車両Ｃ１の違反車軸５が重量オーバーしているものとする。軸重計２が違反車軸５を検出して軸重違反信号をカメラ４部に送信すると、カメラ部４は軸重違反画像蓄積モードに設定される。このとき、軸重違反車両Ｃ１とセンサＳの間の領域に他の車両が存在する場合がある。図２の例では２台の車両Ｃ２、Ｃ３が存在している。このような場合、カメラ部４は車両フラグＦ＝１を取得して撮影を行い、軸重違反車両Ｃ１ではない車両Ｃ２を撮影して軸重違反車両画像として蓄積してしまう。このような事態によって、軸重違反をする可能性の無い普通車が軸重違反車両として記録され、肝心の軸重違反をしたと見られる大型の車両の正面がその普通車の陰になってしまったり、視野に入らない可能性があった。

特開平９−２４３４４０には、普通車を軸重違反車両として撮影することを防ぐ撮影装置について記載されている。この撮影装置は、ほとんどの軸重違反車両は小型車両でなく大型車両であることに鑑み、小型車両が遮断しない高い位置において同一高さを維持するようにレーンを横切る検出ビームを用いて軸重違反車両を検出する。この技術により、大型車ではない背の低い車両を除外して軸重違反車両の撮影を行うことが可能となる。しかしながら、図２の車両Ｃ３に描かれているように、例えば大きな荷を積載していることによって高い位置の検出ビームが遮断されることによって、軸重違反する可能性の少ない普通車などが撮影されてしまう可能性がある。

図３は、軸重違反車両の正面が撮影できない他の例を示す。軸重計２とセンサＳの距離が小さい場合、車長の大きい車両Ｃ１の後ろの方の車軸が違反車軸５であると、軸重計２が違反車軸５を検出した時点ですでに車両Ｃ１の先頭がセンサＳの検出位置を越えている可能性がある。このような場合、カメラ部４が撮影した画像は車両の側面となる。車両を特定するという目的にとって、車両の側面よりも車両の正面の画像が撮影されることが望まれる。

軸重計２とカメラ部４との相対的な位置は、このシステムが設置される料金所の幾何的・土木的な事情によって異なる。そのため、料金所ごとに、図２や図３に示される事態が発生するパターンが異なり、料金所の事情に依存せずに軸重違反車両の正面画像を高い確度で記録することは難しい。

軸重違反車両の正面の画像をより高い確度で記録することのできる技術が望まれている。

以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］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。ただし、それらの番号を、［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。

本発明による車軸重量違反車両検出システムは、次のような発想に基づいて構成されている。軸重違反となる可能性のある車軸は、車両の先頭の車軸ではなく、２軸目以降の車軸である。さらに、軸重計と撮影のトリガとなる車両センサとの距離は、通常８ｍ以内である。これらのことから、軸重違反が検出された時点で、軸重違反車両は、現在センサに検出されている車両か、次にセンサに検出される車両か、次の次にセンサに検出される車両のいずれかであると考えられる。それらの違反車両候補の画像を撮影し、その画像の中から、画像認識で読み取られたナンバープレートの情報と、車高とに基づいて、軸重違反する可能性の無い普通車等を除外したものを、軸重違反車両の画像として蓄積する。

このような車軸重量違反車両検出システムは、以下に示されるような構成によって実現することができる。

本発明による車軸重量違反車両検出システムは、道路上の第１位置において車両の車軸重量を検出する車軸重量検出部（２）と、道路の走行方向に第１位置から８メートル以内に設定された第２位置において車両（Ｃ１、Ｃ２）を検出して検出信号を生成するセンサ部（Ｓ）と、その検出信号に応答して車両の映像を撮影する撮影部（４）と、車軸重量が所定の基準を上回っていたとき、センサ（Ｓ）が検出した第１番目の車両と第２番目の車両に対応する映像のみを車軸重量の基準に違反した違反車両の候補として選択する車軸重量違反車両候補抽出部（１３）とを備える。

本発明による車軸重量違反車両検出システムにおいて、撮影部（４）は、車両（Ｃ１）の正面側から撮影を行う。

本発明による車軸重量違反車両検出システムは更に、映像に含まれるナンバープレートを画像認識した結果に基づいて違反車両の候補から車軸重量の基準に違反していない車両を識別して除外するナンバー選別部（１５）を備える。

本発明による車軸重量違反車両検出システムは更に、車両の高さを検出する車高検出部（Ｓ、１６）を備える。車両の高さが所定値以下の車両は違反車両の候補に含まれない。

本発明によれば、軸重違反車両の正面の画像をより高い確度で記録することのできる技術が提供される。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について説明する。

本発明の発明者は、現実の料金所と車両の特性に基づいて、軸重計２とセンサＳとの間に存在する車両の台数について限定できることを見出した。以下、図４を参照して、その根拠について説明する。

（Ａ）軸重違反となる可能性のある大型車両であっても、先頭車軸（車両の先頭に最も近い車軸）が軸重違反となることはない。法律上の高速道路の軸重許容値は１０ｔであるが、車両の動特性上、先頭車軸がこの値を超えると操舵困難であることから、不正を目的としてこの値を超えることは、ほぼありえないからである。従って違反車軸は、先頭から２番目以降の車軸であると考えられる。

（Ｂ）先頭から２番目以降の車軸のオーバーハング（車軸から車両の先頭までの距離）は通常３メートル程度以上である。

（Ｃ）車間距離は１ｍ程度であると考えられる。

（Ｄ）車両の車長は、最小で４ｍ程度（小型車の場合）である。

（Ｅ）通常、軸重計２とセンサＳとの距離は最大８メートルである。

以上の（Ａ）〜（Ｅ）に基づいて、通常、軸重違反が検出された場合、その軸重違反車両Ｃ１の２台前に存在する車両Ｃ２は、軸重計より９ｍ以上下流側に位置していると考えられる。すると、２台前の車両Ｃ２はすでにセンサＳよりも下流側に存在すると考えられる。

以上のことから、軸重オーバーが検出された検出時において、軸重違反車両は、センサＳの検出位置に重っているか、次にセンサＳに検出されるか、次の次にセンサＳに検出されるかのいずれかである。

発明者は、この認識に基づいて、確度の高い車軸重量違反車両検出システムを開発した。以下、その車軸重量違反車両検出システムについて説明する。

［実施の第１形態］
図５は、実施の第１形態における車軸重量違反車両検出システムの構成を示す。車軸重量違反車両検出システムは、軸重計２、センサＳ、カメラ部４及び違反車両検出部１０を備える。センサＳは、普通車の車高よりも高い位置（例えば高さ２メートル）において車両の存在を検出するように設置される。

違反車両検出部１０はカメラ部４と情報通信可能に接続されたコンピュータによって実現される。違反車両検出部１０は、カメラ制御部１１、画像蓄積部１２、軸重違反車両候補抽出部１３、ナンバープレート読取部１４、ナンバー選別部１５、車高選別部１６及び違反車両候補画像蓄積部１７を備える。これらの各部は、違反車両検出部１０が備える演算制御装置が、記憶装置に保存されたコンピュータプログラムを読み取り、そのプログラムに記述されている手順に従って処理を行うことによって実現される機能ブロックである。

図６は、画像蓄積部１２に蓄積される情報のデータ構成を示す。画像蓄積部１２には、撮影番号１８と日時１９とナンバー２０と画像２１と軸重違反候補フラグ２２とが対応づけて格納される。

次に、図７〜１２を参照して、こうした構成を備えた車軸重量違反車両検出システムの動作について、車両の配置によって場合分けして説明する。図７は、車両の配置の第１と第２のパターンの場合における動作を説明するためのタイミングチャートである。図８は、車両の配置の第３と第４のパターンの場合における動作を説明するためのタイミングチャートである。図９〜１２は、車両の配置の第１のパターンから第４のパターンをそれぞれ示している。

図７を参照して、時刻ｓ１〜ｓ２において軸重計２の上を軸重基準オーバーの車軸が通過する。軸重計２は時刻ｓ２において軸重違反信号を生成し、カメラ部４に送信する。カメラ部４は軸重違反画像蓄積モードになり、センサＳから検出信号を取得する。時刻ｓ２において検出信号は車両フラグＦ＝０、すなわち車両が検出位置に存在しないことを示している。この場合、図４を参照して説明した事により、次に検出位置に到達する車両（図９に示される第１の場合の車両Ｃ１）か、次の次に検出位置に到達する車両（図１０に示される第２の場合の車両Ｃ１）のいずれかが軸重違反車両であると考えられる。

カメラ制御部１１は、センサＳが車両フラグＦ＝１を生成すると、そのタイミングに同期して撮影を行い、画像蓄積部１２に保存する。この際、画像を個別に特定するための撮影番号１８が発行され、撮影された日時１９と共に画像蓄積部１２に保存される。更に、対応する軸重違反候補フラグに０が書き込まれる。

軸重違反車両候補抽出部１３は、検出位置に次に到達する車両と、検出位置に次の次に到達する車両とを抽出する。具体的には、時刻ｓ２の後で最初にセンサＳが車両フラグＦ＝１を生成した時刻ｔ１において撮影された第１の画像２１と、時刻ｓ２の後で２度目にセンサＳが車両フラグＦ＝１を生成した時刻ｔ３において撮影された第２の画像２１とに対応する軸重違反候補フラグ２２に１を書き込む。

このとき、センサＳの鉛直方向の検出位置は普通車の車高よりも高い位置に設定されているため、通常の普通車など車高の低い車両は軸重違反車両候補からは除外される。時刻ｔ３以降にセンサＳが車両フラグＦ＝０を生成した時刻ｔ４において、カメラ部４の軸重違反画像蓄積モードが解除される。

ナンバープレート読取部１４は、第１の画像２１と第２の画像２１とに対して画像認識を行い、検出位置における車両のナンバープレート情報（ナンバープレートのサイズの種類とナンバープレートに表記されている記号・文字の情報を含む）を読み取り、それぞれの画像２１と対応づけて画像蓄積部１２にナンバー２０として保存する。

ナンバー選別部１５は、予め登録された基準に従って、ナンバー２０に基づいて軸重違反車両ではないと判断される車両を軸重違反車両候補から除外する。基準は、例えば次のように決められる。軸重違反の可能性があるのは、ナンバープレートサイズが大板の車両か、ナンバープレートサイズが中板であって１ナンバーまたは８ナンバーの車両（普通トラック等）である。よって、中板且つ用途コード（小数字）が１と８以外の数字である車両は、軸重違反車両候補から除外される。

車高選別部１６は、図示しない車高センサによって測定された車高に基づいて、車高が所定の基準を下回っている車両を軸重違反車両候補から除外する。本実施の形態においては、センサＳの鉛直方向の検出位置が普通車を検出しない高い位置に設置されていることにより、車高選別部１６の機能の一部を肩代わりしている。

違反車両候補画像蓄積部１７は、画像蓄積部１２に蓄積された第１の画像２１と第２の画像２１に対応するレコードのうち、ナンバー選別部１５と車高選別部１６とで軸重違反車両候補から除外された画像に関するレコードを違反車両候補画像蓄積部１７に保存する。

違反車両候補画像蓄積部１７には、図９に示した第１の場合は車両Ｃ１の画像が保存される。図１０に示した第２の場合は車両Ｃ２の画像はナンバープレートの画像認識または車高によって除外され、車両Ｃ１の画像が保存される。

図８は、図１１または図１２に示される車両の配置の場合の動作を示すタイミングチャートである。このタイミングチャートの開始時点において、カメラ部４は軸重違反画像蓄積モードではない通常モードに設定されている。

時刻ｔ１において、センサＳが車両を検出して車両フラグＦ＝１を生成し、カメラ部４に送信する。カメラ制御部１１は、時刻ｔ１に同期して撮影を行い、画像蓄積部１２に画像２１を保存する。この際、撮影番号１８が発行され、撮影された日時１９と共に画像蓄積部１２に保存される。更に、対応する軸重違反候補フラグに０が書き込まれる。

センサＳは時刻ｔ１から車両が検出されなくなる時刻ｔ２まで車両フラグＦ＝１を維持する。時刻ｔ１からｔ２までの範囲に含まれる時刻ｓ１からｓ２の範囲で、軸重オーバーの違反車軸５が軸重計２の上を通過する。軸重計２は時刻ｓ２で軸重違反信号を生成し、カメラ部４に送信する。カメラ部４は軸重違反画像蓄積モードになり、センサＳから検出信号を取得する。時刻ｓ２において検出信号は車両フラグＦ＝１、すなわち車両が検出位置に存在することを示している。この場合、現在検出位置に存在する車両（図１１に示される第３の場合の車両Ｃ１）か、次に検出位置に到達する車両（図１２に示される第４の場合の車両Ｃ１）のいずれかが軸重違反車両であると考えられる。

軸重違反車両抽出部１３は、時刻ｓ２において検出位置に存在する車両と、検出位置に次に到達する車両とを抽出する。具体的には、時刻ｔ１において撮影された第３の画像２１と、時刻ｓ２の後で最初に車両フラグＦ＝０からＦ＝１に切り替わった時刻ｔ３において撮影された第４の画像２１とに対応する軸重違反候補フラグ２２に１を書き込む。

時刻ｔ３以降にセンサＳが車両フラグＦ＝０を生成した時刻ｔ４において、カメラ部４の軸重違反画像蓄積モードが解除される。

以下、画像蓄積部１２に蓄積され軸重違反候補フラグが１である画像のうち、車高とナンバー２０に基づいて選別がなされた軸重違反車両候補のデータが違反車両候補画像蓄積部１７に書き込まれる動作は、図７を参照して説明した場合と同じである。

以上の処理によって、軸重オーバーの車両の正面からの画像を高い確度で記録することができる。

［実施の第２形態］
図１３、１４、１５及び１６に、実施の第２形態における車軸重量違反車両検出システムが示されている。この実施の形態においては、センサが２台用いられ、軸重計とセンサの距離（料金所によって異なることがある）に応じて軸重車両を判別するロジックを設定することにより、より精密な軸重車両の判別が可能である。

本実施の形態において、実施の第１形態におけるセンサＳに相当する位置に、第１センサＳ１と第２センサＳ２とが設置される。第１センサＳ１は車両の走行方向における第１位置における車両の有無を検出する。第２センサＳ２は第１位置よりも少し下流の第２位置における車両の有無を検出する。

図１３（ａ）〜（ｃ）は、軸重計２が軸重オーバーの車軸を検出した時点で第１センサＳ１と第２センサＳ２が共に車両の存在を検出している場合を示す。この場合は、記号Ｓ＿１１で特定される。Ｓ＿に続く二桁の数字における前者が第１センサＳ１の状態（０が車両非検知、１が車両検知）、後者が第２センサＳ２の状態を示す。図１３（ａ）〜（ｃ）は、Ｓ＿１１の場合のセンサと車両の位置関係のパターンをそれぞれ示している。

図１３（ａ）に示される事象ナンバー１は、軸重オーバーの車両が第１センサＳ１と第２センサＳ２をともに遮っている場合を示す。図１３（ｂ）に示される事象ナンバー２−１は、軸重オーバーの車両の前方（すぐ前方に隣接する車両の場合と、２台前方の車両の場合とが有り得る）の普通車（車種からして軸重違反する可能性が無い）が第１センサＳ１と第２センサＳ２をともに遮っている場合を示す。図１３（ｃ）に示される事象ナンバー２−２は、軸重オーバーの車両の前方に隣接する大型車（車種からして軸重違反する可能性がある）が第１センサＳ１と第２センサＳ２をともに遮っている場合を示す。

図１４（ａ）と（ｂ）は、軸重計２が軸重オーバーの車軸を検出した時点で第１センサＳ１が車両の存在を検出しており第２センサＳ２が車両の存在を検出していない場合を示す。この場合は、記号Ｓ＿１０で特定される。

図１４（ａ）に示される事象ナンバー３は、軸重オーバーの車両が第１センサＳ１を遮り、第２センサＳ２は車両の存在を検出していない場合を示す。図１４（ｂ）に示される事象ナンバー４は、軸重オーバーの車両の前方の車両が第１センサＳ１を遮り、第２センサＳ２は車両の存在を検出していない場合を示す。

図１５（ａ）と（ｂ）は、軸重計２が軸重オーバーの車軸を検出した時点で第１センサＳ１が車両の存在を検出しておらず第２センサＳ２が車両の存在を検出している場合を示す。この場合は、記号Ｓ＿０１で特定される。

図１５（ａ）に示される事象ナンバー５−１は、軸重オーバーの車両の前方の普通車が第２センサＳ２を遮り、第１センサＳ１は車両の存在を検出していない場合を示す。図１５（ｂ）に示される事象ナンバー５−２は、軸重オーバーの車両の前方の大型車が第２センサＳ２を遮り、第１センサＳ１は車両の存在を検出していない場合を示す。

図１６は、軸重計２が軸重オーバーの車軸を検出した時点で第１センサＳ１も第２センサＳ２も車両の存在を検出していない場合を示す。この場合は、記号Ｓ＿００で特定される。

図１６に示される事象ナンバー６は、軸重オーバーの車両がまだ第１センサＳ１に到達しておらず、軸重計２と第２センサＳ２との間に他の車両が存在しない場合を示す。

図１７は、第１センサＳ１と第２センサＳ２の状態に基づいて軸重オーバーの車両を特定するためのロジックを示すテーブルである。ロジックは、車軸重量違反車両検出システムが設置されるときに、テーブルの最左欄にある軸重〜Ｓ２間距離（軸重計２と第２センサＳ２との距離）に応じて設定される。このテーブルにおいて、事象ナンバー２は図１６の事象ナンバー２−１及び２−２に対応し、事象ナンバー５は図１６の事象ナンバー５−１及び５−２に対応する。

軸重〜Ｓ２間距離が３ｍ以上５ｍ未満且つＳ＿１１の場合は、事象ナンバーが１か２のいずれかであることは判別できるが、そのどちらであるかは判別できない。この場合、カメラ部４は事象ナンバーが１の場合と２の場合の両方に対応する軸重オーバーの車両の画像を軸重違反車両の画像として蓄積する。軸重〜Ｓ２間距離が５ｍ以上８ｍ未満且つＳ＿１１またはＳ＿１０の場合も同様である。

画像処理により読み取られたナンバープレート情報と車高とで軸重オーバー車両のフィルタリングが行われることは、実施の第１形態と同様である。

こうしたシステムにより、軸重計とセンサの距離に応じて最も確度の高い方法で軸重違反車両の正面の画像を蓄積することが可能である。

図１は、軸重違反車両を識別するための従来技術の一例を示す。 図２は、軸重違反車両を識別するための従来技術の一例を示す。 図３は、軸重違反車両を識別するための従来技術の一例を示す。 図４は、軸重計とセンサとの間に存在しうる車両の台数について説明するための図である。 図５は、車軸重量違反車両検出システムの構成を示す。 図６は、画像蓄積部１２に蓄積される情報のデータ構成を示す。 図７は、車軸重量違反車両検出システムの動作を示すタイミングチャートである。 図８は、車軸重量違反車両検出システムの動作を示すタイミングチャートである。 図９は、車両と軸重計とセンサとの位置関係を示す。 図１０は、車両と軸重計とセンサとの位置関係を示す。 図１１は、車両と軸重計とセンサとの位置関係を示す。 図１２は、車両と軸重計とセンサとの位置関係を示す。 図１３は、車両と軸重計とセンサとの位置関係を示す。 図１４は、車両と軸重計とセンサとの位置関係を示す。 図１５は、車両と軸重計とセンサとの位置関係を示す。 図１６は、車両と軸重計とセンサとの位置関係を示す。 図１７は、軸重オーバーの車両を特定するためのロジックを示すテーブルである。

符号の説明

１…走行レーン
２…軸重計
４…カメラ部
５…違反車軸
６…先頭車軸
１０…違反車両検出部
１２…画像蓄積部
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３…車両
Ｓ…センサ

Claims (4)

1. 道路上の第１位置において車両の車軸重量を検出する車軸重量検出部と、
   前記道路の走行方向に前記第１位置から８メートル以内に設定された第２位置において車両を検出して検出信号を生成するセンサ部と、
   前記検出信号に応答して車両の映像を撮影する撮影部と、
   前記車軸重量が所定の基準を上回っていたとき、前記センサが検出した第１番目の車両と第２番目の車両に対応する前記映像のみを車軸重量の基準に違反した違反車両の候補として選択する車軸重量違反車両候補抽出部
   とを具備する
   車軸重量違反車両検出システム。
2. 請求項１に記載された車軸重量違反車両検出システムであって、
   前記撮影部は、前記車両の正面側から撮影を行う
   車軸重量違反車両検出システム。
3. 請求項１または２に記載された車軸重量違反車両検出システムであって、
   更に、前記映像に含まれるナンバープレートを画像認識した結果に基づいて前記違反車両の候補から車軸重量の基準に違反していない車両を識別して除外するナンバー選別部
   を具備する
   車軸重量違反車両検出システム。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載された車軸重量違反車両検出システムであって、
   更に、車両の高さを検出する車高検出部
   を具備し、
   前記車両の高さが所定値以下の車両は前記違反車両の候補に含まれない
   車軸重量違反車両検出システム。

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