JP2009087316A - 交通流計測システム - Google Patents

Abstract

【課題】
混雑・渋滞時などの遮蔽が生じる交通状況においても、正しく交通流を計測すること。
【解決手段】
本発明は、画像を入力し画像データに記憶させる手段と、画像データから車両を検知しトラッカデータに記憶させる車両検知手段と、トラッカデータに記憶されたトラッカを追跡し、トラッカデータを更新する車両追跡手段と、記憶されたトラッカが正しく車両を追跡している可能性を検証し、トラッカデータを更新する車両検証手段と、トラッカデータから交通量統計値として少なくとも台数または速度を計測し、計測結果データに記憶する統計値計測手段と、計測結果データを表示する手段と、で構成することを特徴とし、移動体から車両候補であるトラッカを生成した時点で車両を確定せず、追跡しながら尤度を計算し、尤度に応じて交通流統計値の計測方法及び表示方法を切り替える技術を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像式交通流計測技術の交通流計測システムに関する。

道路を通行する車両（自動車）に対する旅行時間提供などの目的で交通流計測システムの導入が進んでいる。特に、設置及びメンテナンスコストの低減を図るために、従来利用されていたループコイルセンサ式のシステムから、カメラで撮影した画像を認識処理することにより交通流を計測する、画像式交通流計測システム（以下、画像トラカンと略す）への置換えが進んでいる。

なお、交通流計測では、道路上に数十ｍの計測区間を設け、その計測区間を通過した台数及び計測区間の平均速度，単位時間（例えば、５分や１分）ごとの合計通過台数，平均速度などの統計値を求めるのが一般的であるが、画像トラカンでは混雑・渋滞時に撮影された画像中で、車線内前走車と後続車が重なったり、隣り合った車線間で車両が重なる、いわゆる「遮蔽」の問題が大きく、特に台数計測精度が悪化するという問題があった。

このような問題に対し、〔特許文献１〕及び〔特許文献２〕では、濃淡画像及び微分画像のそれぞれに対し、背景差分法とフレーム間差分法を組合せて車両検出精度を上げたり、車両を峻別せずに渋滞の発生を検出する方法等が考案されている。

特開２００６−０５９１８３号公報 特開２００４−００５２３４号公報

従来の背景差分法では渋滞時において背景更新が困難であり、また、フレーム間差分法では渋滞などの低速時には移動領域の検出が困難な上に移動領域から個々の車両を分離することがさらに困難であるという問題があった。

また、撮影した画像から車両を検知した後、その検知車両について追跡を行うという構成であるため、車両分離の困難さゆえに車両検知に失敗すると、その後の追跡が不可能になるという問題があった。

そこで、本発明は、混雑・渋滞時などの遮蔽が生じる交通状況においても、正しく交通流を計測することを目的とする。

上記課題を達成するために、本発明は交通流計測システムにおいて、画像を入力し画像データに記憶させる手段と、前記画像データから車両を検知し、トラッカデータに記憶させる車両検知手段と、前記トラッカデータに記憶されたトラッカを追跡し、トラッカデータを更新する車両追跡手段と、前記記憶されたトラッカが正しく車両を追跡している可能性を検証し、トラッカデータを更新する車両検証手段と、前記トラッカデータから交通量統計値として少なくとも台数または速度を計測し、計測結果データに記憶する統計値計測手段と、前記計測結果データを表示する手段と、で構成されることを特徴とするものである。

また、本発明の交通流計測システムは、前記車両検証手段は、トラッカの確からしさである尤度を計算することを特徴とするものである。

また、本発明の交通流計測システムは、前記統計値計測手段は、前記尤度に応じて統計値の計算方法を変更することを特徴とするものである。

また、本発明の交通流計測システムは、前記車両検証手段は、単一トラッカと道路との位置関係，複数トラッカ間の位置関係，移動体画像のエッジと道路との位置関係，トラッカの加速度の少なくとも一つを用いて尤度を求めることを特徴とするものである。

また、本発明の交通流計測システムは、前記計測結果表示手段は、各トラッカに対応する車両画像位置に追跡マークを表示し、かつ、前記車両検証手段で求めた各トラッカの尤度を、各追跡マークの近傍に表示することを特徴とするものである。

また、本発明の交通流計測システムは、前記計測結果表示手段は、前記追跡マークの表示方法を、尤度に応じて変更して表示することを特徴とするものである。

また、本発明の交通流計測システムは、前記車両検証手段は、前記統計値計測手段で求めた速度に応じて尤度を変更することを特徴とするものである。

更に、上記課題を達成するために、本発明は交通流計測システムにおいて、前記車両検証手段は、トラッカの確からしさを示す尤度を、単一トラッカと道路との位置関係，複数トラッカ間の位置関係，移動体画像のエッジと道路との位置関係，トラッカの加速度の少なくとも一つを用いて求め、前記統計値計測手段で求めた速度に応じて尤度を変更し、前記統計値計測手段は、前記尤度に応じて統計値の計算方法を変更し、前記計測結果表示手段は、各トラッカに対応する車両画像位置に追跡マークを表示し、かつ、前記尤度を、各追跡マークの近傍に表示し、前記追跡マークの表示方法を、尤度に応じて変更して表示することを特徴とするものである。

更に、上記課題を達成するために、本発明は交通流計測システムにおいて、画像を入力し画像データに記憶させる手段を実行させる記憶装置と、前記画像データから車両を検知し、トラッカデータに記憶させる車両検知手段を実行させる車両検知装置と、前記トラッカデータに記憶されたトラッカを追跡し、トラッカデータを更新する車両追跡手段を実行させる車両追跡処理装置と、前記記憶されたトラッカが正しく車両を追跡している可能性を検証し、トラッカデータを更新する車両検証手段を実行させる車両検証装置と、前記トラッカデータから交通量統計値として少なくとも台数または速度を計測し、計測結果データに記憶する統計値計測手段を実行させる計測装置と、前記計測結果データを表示する手段を実行させる表示装置と、で構成されることを特徴とするものである。

また、本発明の交通流計測システムは、前記計測結果表示手段は、各トラッカに対応する車両画像位置に追跡マークを表示し、かつ、前記車両検証手段で求めた各トラッカの尤度を、各追跡マークの近傍に表示し、車両の速度，車種の少なくとも一つを、各追跡マークの近傍に表示することを特徴とするものである。

また、本発明の交通流計測システムは、前記車両検証手段は、各トラッカの速度異常を検出し、速度異常トラッカ速度を補正することを特徴とするものである。

また、本発明の交通流計測システムは、前記車両検証手段は、各トラッカの速度異常を検出するとともに、該トラッカの速度と、該トラッカを除くトラッカの速度を用いて、該トラッカの速度補正係数を計算し、前記統計値計測手段は、速度計測結果を、前記速度補正係数を用いて補正することを特徴とするものである。

また、本発明の交通流計測システムは、前記車両検証手段は、各トラッカの速度異常を検出するとともに、速度を用いて尤度を求め、該トラッカの速度と、該トラッカを除くトラッカの速度と、尤度を用いて、該トラッカの速度補正係数を計算し、前記統計値計測手段は、速度計測結果を、前記速度補正係数を用いて補正することを特徴とするものである。

本発明により、混雑・渋滞時において撮影された画像中で複数の車両が重なり合って分離が困難な場合にも計測精度の高い画像式交通流計測技術を提供することができる。さらに、速度異常値を除去せずに補正することで、速度計測精度を高めると同時に、台数計測精度と速度計測精度を両立することができる。

本発明の交通流計測プログラム及びシステムは、画像を入力し画像データに記憶させる手段１と、画像データから車両を検知しトラッカデータに記憶させる車両検知手段２と、トラッカデータに記憶されたトラッカを追跡し、トラッカデータを更新する車両追跡手段３と、記憶されたトラッカが正しく車両を追跡している可能性を検証し、トラッカデータを更新する車両検証手段４と、トラッカデータから交通量統計値として少なくとも台数または速度を計測し、計測結果データに記憶する統計値計測手段５と、計測結果データを表示する手段６と、で構成することを特徴とする。

車両検証手段４は、トラッカが車両である確からしさとして尤度を計算することを特徴とし、さらに、統計値計測手段５は、前記尤度に応じて統計値の計算方法を変更するため、車両検知手段２で厳密に個々の車両を特定することなく、尤度を各フレームごとに更新する。さらに、尤度が高い（＝車両である可能性が高い）場合だけ台数計上や速度計測することができ、特に遮蔽が起きた場合の計測精度を向上することができる。

また、車両検証手段４は、単一トラッカと道路との位置関係，複数トラッカ間の位置関係，移動体画像のエッジと道路との位置関係，トラッカの加速度の全てもしくはいずれかを用いて、尤度を算出する。具体的には、トラッカ群と道路との位置関係や加速度により、車両が車線をまたぎ続けたり、他の車両とぶつかり続けたり、走行不可能な場所を走り続けたり、物理的に不可能な瞬間移動が起きた、などの異常状況を判断し、さらに、画像エッジと組合せることで大型車の車線間はみ出しなどの異常状況を判断することができ、その結果、尤度を適切に計算することができる。

計測結果表示手段６は、各トラッカに対応する車両画像位置に追跡マークを表示し、かつ、車両検証手段で求めた各トラッカの尤度を、各追跡マークの近傍に表示することにより、交通状況監視員などのユーザが、画像処理の結果、正しく交通流を計測できているかどうかを確認することができる。特に、計測した統計値に異常がある場合に、交通事故などにより本当に交通流が異常なのか、交通流自体は正常だが画像処理の結果が異常（つまり、計測ミス）なのかを判断することができる。

また、車両検証手段で求めた各トラッカの尤度に加えて、各追跡マークの近傍に車両の速度、車種の少なくとも一つを表示することが好ましい。

さらに、計測結果表示手段６は、追跡マークの表示方法を、尤度に応じて変更して表示することにより、ユーザは尤度値そのものを読まなくても交通流異常と画像処理異常の区別をすることができる。連続的に変化する尤度値を正確に読むことは困難なため、この課題解決手段により、（録画ではなく）リアルタイムに交通流計測状況を監視する際にも、計測ミスを判断することができる。

車両検証手段４は、統計値計測手段５で求めた速度に応じて尤度を変更することができ、これより遮蔽の影響が少ない閑散交通時（＝速度が速い場合）に、尤度を意図的に上げることにより、尤度値不足による計測ミスを減らすことができる。

さらに、車両検証手段４は、速度異常が生じた場合に、周辺車両の速度や尤度を用いてその異常速度を補正することにより、速度計測精度を高めることができる。

以上の手段は、情報処理装置と、表示装置と、入力装置と、記憶装置と、画像入力装置を備える計算機により、実行することにより、本発明の効果を得ることができる。

（実施例１）
本発明による交通流計測プログラム及びシステムの一実施例を、図１〜図１７を使って説明する。

まず、図１を使って、本実施例による処理概要を説明する。

本実施例による交通流計測プログラムは、初期化処理Ｓ１００，画像入力処理Ｓ１２０、車両検知処理Ｓ１３０，車両追跡処理Ｓ１４０，車両検証処理Ｓ１５０，統計値計測処理Ｓ１６０，計測結果表示処理Ｓ１７０，Ｓ１２０〜Ｓ１７０の繰返し処理Ｓ１１０及びＳ１８０の各処理手段と、画像データＤ１１０，トラッカデータＤ１２０，計測結果データＤ１３０の各データによって構成される。

各データの詳細については後述する。

次に、処理手順の概要について説明する。

以下、実空間上の座標をワールド座標，カメラにて撮影された画像空間上の座標をカメラ座標と呼ぶ。

まず、前処理として、初期化処理Ｓ１００が実行される。この処理では、Ｄ１１０〜Ｄ１３０の各データを初期化する。あわせて、車線の（カメラ座標上の）位置など、座標系に関する情報も初期化する。

次に、処理周期ごとの繰返し処理に移る（手段Ｓ１１０〜Ｓ１８０）。

ここで、処理周期とは、画像入力から計測、結果表示にいたる一連の周期のことで、本実施例では例えば１００ｍｓなどの映像規格にあわせた周期のことを示す。

この繰返し処理内では、まず、画像入力を行って画像データＤ１１０に記憶する（手段Ｓ１２０）。なお、本実施例では、画像データは半導体メモリ上に記憶されるものとするが、静止画像ファイルや動画ファイルとして保存しても構わない。

次に、車両検知処理を行い、検知した車両候補をトラッカ（Ｔracker＝追跡器）としてトラッカデータＤ１２０に登録する（手段Ｓ１３０）。

車両検知処理で用いる検知方法は公知の方法で構わない。例えば、本実施例では、まず、画像を微分処理し、カメラ座標上の横エッジ（厳密には、道路進行方向に対するカメラの側射角が大きい場合は、ワールド座標上で車線に対し垂直なエッジ＝カメラ座標上の斜めエッジ）がある部分を探し、その近傍座標をトラッカとして登録する。この時点では、個々の車両を分離・特定せず、１台の車両に複数のトラッカが割り当てられることもある。

トラッカデータＤ１２０の詳細は後述する。

次に、車両追跡処理で、登録された各トラッカを追跡し、トラッカデータを更新する（手段Ｓ１４０）。具体的には、追跡に成功したトラッカについて、トラッカデータのうち後述する尤度を上げ、１周期前のカメラ座標値を退避した後、現在のカメラ座標値を追跡後座標で更新する。さらに、現在のカメラ座標値を用いて、トラッカの存在車線番号を更新する。

車両追跡処理で用いる追跡方法は公知の方法でかまわない。例えば、テンプレートマッチング法を用いて、まず、検知した車両の画像を初期テンプレートとして登録しておき、追跡時には車両の進行方向に向かってそのテンプレートを探し、見つかれば追跡成功としてテンプレートを更新する。

次に、車両検証処理で、追跡している各トラッカが正しく車両を追跡しているのかどうかを検証し、検証結果をトラッカデータに登録する（手段Ｓ１５０）。車両検証処理Ｓ１５０の詳細は後述する。

次に、統計値計測処理で、車両の台数や速度を計測し、計測結果データＤ１３０に登録する（手段Ｓ１６０）。統計値計測処理Ｓ１６０及び、計測結果データＤ１３０の詳細は後述する。

最後に、計測結果表示処理で、計測結果データに登録されている計測結果を表示する（手段Ｓ１７０）。計測結果表示処理Ｓ１７０の詳細は後述する。

次に、図２に、交通流計測システムの装置構成を示す。

本発明における交通流計測システム２００は、情報処理装置２１０，入力装置２２０，表示装置２３０，記憶装置２４０，記憶媒体２５０，画像入力装置２６０によって構成される。

記憶媒体２５０には、交通流計測プログラム１００が記憶される。

交通流計測プログラム１００は、本発明における交通流計測プログラムを計算機で実行可能な形式で記録したものであり、交通流計測システム２００によって読み込み、実行される。

入力装置２２０では、交通流計測プログラム１００で行われる処理のうち、ユーザ２０１からの入力に関わる処理を実行する。具体的には、後述する計測結果画面１７００に対する入力を処理する。

表示装置２３０では、交通流計測プログラム１００で行われる処理のうち、ユーザ２０１に対する表示に関わる処理を実行する。具体的には、後述する計測結果画面１７００の表示を処理する。

記憶装置２４０には、画像データＤ１１０，トラッカデータＤ１２０，計測結果データＤ１３０が記憶され、各データに対して、情報処理装置２１０，入力装置２２０，表示装置２３０での各処理においてそれぞれ処理，入力，表示が実行される。

画像入力装置２６０は、計測に用いる画像をリアルタイムに撮影するか、または、既に記録されている動画などから画像を入力し、記憶装置２４０に記憶する。

なお、本発明中では記憶装置２４０と記憶媒体２５０は別の記憶装置として扱っているが、これらは同一の装置でも、別の装置でも構わない。例えば、交通流計測プログラム１００は記憶装置２４０内に格納されていても良いし、通信回線などでアクセス可能な、本システムとは別の計算機上に格納されていても良い。

また、本発明における記憶装置及び記憶媒体はその実現方式を限定するものではない。
例えば、ハードディスクドライブでも構わないし、半導体メモリでも構わない。

さらに、実施例では単一の計算機による交通流計測システムを示すが、本発明では上記装置構成は必ずしも単一の計算機により実現される必要はない。例えば、２つの計算機が互いに通信機能を有する場合、ある計算機上の入力装置２２０及び出力装置２３０を利用して入出力処理を実施し、別の計算机上で情報処理装置２１０及び記憶装置２４０を利用してデータ処理及び記憶処理を実施するなどしても構わない。つまり、スタンドアロン型のシステムであっても、Ｗｅｂシステムなどのマルチクライアント型システムであっても構わない。

次に、図３に、本実施例で扱う画像の画角例を示す。

本実施例では、路肩側のポール上に画像処理機能内蔵カメラ３００が取り付けられており、計測領域３１０を見下ろす画角で設置されているものとして説明する。なお、車両は後方から撮影されるため、カメラ座標上では画面下方から車両が進入し、画面左上方に向かって進行するという動きになる。また、図３では片側３車線で中央分離帯があり、路肩は省略してある。以下、車線番号を左から１，２，３と呼ぶ。

この画角では、側射角の影響で車線１から２及び２から３へのはみ出しが起き、手前車線の車両により奥車線の車両が遮蔽される。また、渋滞時などで車間が詰まると、同一車線内でも前後方向で遮蔽が発生する。

なお、本実施例では画角例として後方撮影の例を挙げたが、本発明における対象画角を限定するものではない。例えば、車両を前方から撮影しても構わない。また、本実施例では路肩なし３車線で説明するが、本発明の適用可能車線数を限定するものではない。

次に、図４に、トラッカデータＤ１２０のデータ形式を示す。

トラッカデータＤ１２０には、トラッカ１個につき、ＩＤ，尤度，瞬間速度，存在車線，現在時刻ｔにおけるトラッカのカメラ座標Ｐ(ｔ)＝（Ｘｔ，Ｙｔ）、１周期前の時刻ｔ−１におけるトラッカのカメラ座標Ｐ(ｔ−１)＝（Ｘｔ−１，Ｙｔ−１）が含まれる。

ＩＤは、トラッカを特定する識別子である。

尤度は、そのトラッカが正しく車両を追跡している確からしさを示す指標である。詳細は後述する。

瞬間速度は、トラッカの瞬間速度であり、１周期の処理時間と、トラッカの実空間移動距離から求められる。

トラッカの座標Ｐ（ｔ）およびＰ（ｔ−１）は、車両追跡処理Ｓ１４０によって更新される。

次に、図５に、車両検証処理Ｓ１５０の処理フローを示す。

車両検証処理Ｓ１５０では、全てのトラッカについて以下の処理を繰返す（手段Ｓ５００，Ｓ５６０）。なお、以降、トラッカ同士（あるトラッカと別のトラッカ）の比較処理があるため、この繰返し処理で参照するトラッカを「自トラッカ」と呼ぶ。

繰返し処理では、まず、自トラッカの座標を取得し（手段Ｓ５１０）、自トラッカについて、以下の処理を行う。

車線またぎ判定処理では、自トラッカが車線をまたいでいるかどうかを判定する（手段Ｓ５２０）。

トラッカ間距離判定処理では、自トラッカと、他のトラッカとの間の距離が異常でないかどうかを判定する（手段Ｓ５３０）。

走行不可判定処理では、自トラッカが走行できない領域上を走っていないかどうかを判定する（手段Ｓ５４０）。

遮蔽判定処理では、自トラッカの近傍にある他トラッカが、自トラッカが追跡している車両の車線間はみ出しによって不正に生成されてしまったものかどうかを判定する（手段Ｓ５５０）。

手段Ｓ５２０からＳ５５０の各判定処理の詳細については後述する。

次に、図６に、車線またぎ判定処理Ｓ５２０の処理フローを示す。

車線またぎ判定処理Ｓ５２０では、まず、トラッカの座標が車線位置上にあるかどうかを判定する（手段Ｓ６００）。

トラッカが車線位置上にある場合、そのトラッカが車両位置を正しく捕らえている可能性が下がったとみなし、トラッカの尤度を下げる（手段Ｓ６１０）。

トラッカが車線位置上にない場合、そのトラッカが車両位置を正しく捉えているとみなし、そのままリターンする（手段Ｓ６２０）。

次に、図７に、車線またぎ判定処理Ｓ５２０の処理例を示す。

図７では、車線２にトラックが走っており、そのトラックにトラッカ７１０及び７２０の２つのトラッカが割りついている。

ここで、車線またぎ判定処理を実行すると、トラッカ７２０はどの車線もまたいでいないため尤度は変化しないが、トラッカ７１０は車線２〜３間のレーンマーカをまたいでいるため、尤度が下がる。よって、追跡を続けるとトラッカ７１０の尤度は下がり続け、棄却される可能性が高まる。

次に、図８に、トラッカ間距離判定処理Ｓ５３０の処理フローを示す。

トラッカ間距離判定処理Ｓ５３０では、自トラッカと、他のトラッカとの位置関係のチェックを行う（手段Ｓ８００，Ｓ８５０）。

まず、選択された他トラッカと、自トラッカとの比較（チェック）が済んでいるかどうかを確認する（手段Ｓ８１０）。

既にチェック済みの場合は、次の他トラッカの処理に進む（手段Ｓ８５０）。

未チェックの場合は、次に、自トラッカに対する比較対象となる、他トラッカの座標を取得する（手段Ｓ８２０）。

次に、自トラッカと他トラッカの距離が近いかどうかを判定する（手段Ｓ８３０）。

自トラッカと他トラッカの距離が近い場合、同一の車両に２台以上のトラッカが割りついているとみなし、他トラッカの尤度を下げる（手段Ｓ８４０）。

距離が近くない場合、２つのトラッカは別々の車両に割りついているとみなし、次の他トラッカとの比較に進む（手段Ｓ８５０）。

なお、自トラッカと他トラッカの距離が近いかどうかの判定方法は特に限定しない。例えば、カメラ座標上で各トラッカ間の画素数が既定閾値以下になる場合に近いと判断しても良いし、各トラッカのカメラ座標をワールド座標に変換し、各トラッカ間の実距離が、実走行ではありえない距離（例えば、前後車間０.３ｍとか、並走車まで０.２ｍなど）以下になる場合に近いと判断しても良い。

次に、図９に、トラッカ間距離判定処理Ｓ５３０の処理例を示す。

図９では、車線２に乗用車が走っており、その乗用車に自トラッカ９００と他トラッカ９１０が割りついている。

ここで、トラッカ間距離判定処理を実行すると、自トラッカ９００に対し、他トラッカ９１０の距離が近すぎるため、他トラッカ９１０の尤度が下がる。よって、追跡を続けるとトラッカ９１０の尤度は下がり続け、棄却される可能性が高まる。

次に、図１０に、走行不可判定処理Ｓ５４０の処理フローを示す。

走行不可判定処理Ｓ５４０では、まず、自トラッカ座標が走行不可位置上にあるかどうかを判定する（手段Ｓ１０００）。

トラッカが走行不可位置上にある場合、そのトラッカが車両位置を正しく捕らえている可能性が下がったとみなし、トラッカの尤度を下げる（手段Ｓ１０１０）。

トラッカが走行不可位置上にない場合、そのトラッカが車両位置を正しく捉えているとみなし、そのままリターンする（手段Ｓ１０２０）。

ここで、走行不可位置とは、物理的に車両が走行できない位置（中央分離帯など）及び、物理的には走行可能だが論理的に走行していないかその可能性が高い位置（非渋滞時の路肩など）のことを指し、これらの位置は、初期化処理Ｓ１００実行時に設定した車線位置などから算出する。

次に、図１１に、走行不可判定処理Ｓ５４０の処理例を示す。

図１１では、車線３にトラックが走っており、そのトラックにトラッカ１１１０及び１１２０の２つのトラッカが割りついている。

ここで、走行不可判定処理を実行すると、トラッカ１１２０は車線３上にあるため尤度は変化しないが、トラッカ１１１０は樹木１１００のある中央分離帯、つまり、走行不可領域にあるため、尤度が下がる。よって、追跡を続けるとトラッカ１１１０の尤度は下がり続け、棄却される可能性が高まる。

次に、図１２に、遮蔽判定処理Ｓ５５０の処理フローを示す。

遮蔽判定処理Ｓ５５０では、自トラッカと、他のトラッカとの遮蔽関係のチェックを行う（手段Ｓ１２００，Ｓ１２７０）。

まず、選択された他トラッカと、自トラッカとの比較（チェック）が済んでいるかどうかを確認する（手段Ｓ１２１０）。

既にチェック済みの場合は、次の他トラッカとの比較に進む（手段Ｓ１２７０）。

未チェックの場合は、次に、自トラッカに対する比較対象となる、他トラッカの座標を取得する（手段Ｓ１２２０）。

次に、自トラッカの座標と他トラッカの座標が横並び（厳密には、実空間上で車線に対して垂直の並び）かどうかを判定する（手段Ｓ１２３０）。

横並びでない場合は、２つのトラッカは別々の車両に割りついているとみなし、次の他トラッカとの比較に進む（手段Ｓ１２７０）。

横並びの場合、さらに、自トラッカ位置の画像上のエッジを抽出し（手段Ｓ１２４０）、そのエッジが横長かつ車線をまたいでいるかどうかを確認する（手段Ｓ１２５０）。

エッジが横長かつ車線をまたいでない場合は、２つのトラッカは別々の車両に割りついているとみなし、次の他トラッカとの比較に進む（手段Ｓ１２７０）。

エッジが横長かつ車線をまたいでいる場合は、自トラッカの位置にいる車両が隣の車線にはみ出した部分に他トラッカが割りついている（つまり、同一車両である）とみなし、他トラッカの尤度を下げる（手段Ｓ１２６０）。

なお、ここまでで述べた尤度の上げ下げの方法については特に限定しない。例えば、追跡成功時に尤度を１加算し、尤度を下げる場合には１減算するなどの、定量値加減算を行っても良い。また、定量値の代わりに任意の小数値を用いたり、車両検証処理Ｓ１５０内で求めた尤度を０.０〜１.０の確率値として正規化するなどしても良い。

さらに、本実施例では、車両追跡処理Ｓ１４０内で尤度を上げ、車両検証処理Ｓ１５０内で尤度を下げるという処理構成を用いているが、本発明における尤度上げ下げのタイミングを限定するものではない。例えば、追跡時に尤度を上げる代わりに、車両検証時に正常と判定した際（例えば、車線またぎ判定時にまたいでいないと判定した際）に尤度を上げるという方法でも本実施例と同様の機能を実現できる。

次に、図１３に、遮蔽判定処理Ｓ５５０の処理例を示す。

図１３では、車線２にトラックが走っており、そのトラックに自トラッカ１３２０と他トラッカ１３１０が割りついている。

ここで、遮蔽判定処理を実行すると、自トラッカ１３２０と他トラッカ１３１０は横並びなので画像上のエッジ１３００が抽出され、かつ、エッジ１３００は車線２と３をまたいでいるため、他トラッカ１３１０の尤度が下がる。よって、追跡を続けるとトラッカ１３１０の尤度は下がり続け、棄却される可能性が高まる。

次に、図１４に、統計値計測処理Ｓ１６０の処理フローを示す。

統計値計測処理Ｓ１６０では、全てのトラッカについて以下の処理を繰返す（手段Ｓ１４００，Ｓ１４５０）。

繰返し処理では、まず、自トラッカの尤度が閾値を超えているかどうかを判定する（手段Ｓ１４１０）。

閾値を超えている場合、そのトラッカは正しく車両に割りついているとみなし、台数を加算し（手段Ｓ１４２０）、速度を計算する（手段Ｓ１４３０）。

閾値を超えていない場合、そのトラッカは正しく車両に割りついていない可能性が高いとみなし、台数を減算する（手段Ｓ１４４０）。

なお、閾値については、車両追跡処理Ｓ１４０及び、車両検証処理Ｓ１５０内で設定される尤度計算方法に合わせて定める。例えば、尤度を１ずつ加減算する場合は、閾値＝５とすれば、５周期以上追跡成功すれば車両とみなされる。また、閾値を０.０〜１.０に正規化する場合は、閾値＝０.８とすれば、車両らしい確率が０.８を越えた場合に車両とみなす。

次に、図１５に、計測結果データＤ１３０のデータ形式を示す。

計測結果データＤ１３０には、トラッカ１個につき、ＩＤ，尤度，平均速度，存在車線，現在時刻ｔにおけるトラッカのカメラ座標Ｐ(ｔ)＝（Ｘｔ，Ｙｔ）、追跡開始時点の時刻ｔｓにおけるトラッカのカメラ座標Ｐ(ｔｓ)＝（Ｘｔｓ，Ｙｔｓ）が含まれる。

ＩＤ，尤度，車線，Ｐ(ｔ)にはトラッカデータＤ１２０の同名データと同じデータが保持される。

平均速度は、トラッカの平均速度であり、追跡開始時刻から現在時刻の間の時間差と、トラッカの実空間移動距離から求められる。

トラッカの座標Ｐ(ｔｓ)は、車両検知処理Ｓ１３０によって登録される。

次に、図１６に、計測結果表示処理Ｓ１７０の処理フローを示す。

計測結果表示処理Ｓ１７０では、まず、全てのトラッカについて以下の処理を繰返す（手段Ｓ１６００，Ｓ１６６０）。

繰返し処理では、まず、トラッカの尤度値を表示する（手段Ｓ１６１０）。

次に、トラッカの尤度が閾値を超えているかどうかを判定する（手段Ｓ１６２０）。

閾値を超えている場合、そのトラッカは正しく車両に割りついているとみなし、高尤度追跡マークを表示する（手段Ｓ１６３０）。

閾値を超えていない場合、そのトラッカは正しく車両に割りついていない可能性が高いとみなし、低尤度追跡マークを表示する（手段Ｓ１６４０）。

次に、トラッカの瞬間速度を表示する（手段Ｓ１６５０）。

各トラッカに対する表示処理が終了すると、最後に、統計値を表示する（手段Ｓ１６７０）。

なお、表示の位置については、図１７で例示する。

次に、図１７に、計測結果画面例を示す。

計測結果画面１７００には、入力された画像に重畳して追跡マーク１７１０，１７４０が、追跡マークの下に瞬間速度１７２０が、追跡マークの上に尤度値１７３０，１７５０が、路外領域に統計値１７６０が、それぞれ表示される。

本実施例では、追跡マークはトラッカの尤度に応じて実線表示と点線表示に切り替わる。

図１７の例では、追跡マーク１７１０の尤度は９であり、高尤度であると判定して実線表示をしているが、追跡マーク１７４０の尤度は３であり、低尤度であると判定して点線表示をしているという例を示している。また、右上の統計値表示では、計測開始からの車線ごとの累積通過台数及び、全通過車両の平均速度を表示している。

なお、この表示例は本発明における表示方法を限定するものではない。例えば、追跡マークについては、高尤度を青、低尤度を黄色などで色変え表示しても構わないし、尤度値に応じて黄色から青に連続的に変化させるなどしても構わない。

さらに、統計値表示について、計測開始時点からではなく、前回の計測単位時間（例えば、５分や１分）開始時点からの累積通過台数や平均速度を表示しても構わない。

加えて、各表示項目の位置関係について、尤度値をトラッカ右下に表示して瞬間速度を上に表示するなど、位置関係を変えても構わない。

（実施例２）
本発明による交通流計測プログラム及びシステムの別の実施例を、図１８〜図２０を使って説明する。

なお、本実施例では実施例１の機能に加え、尤度判定基準として、トラッカの加速度による判定を加えた実施例である。

まず、図１８に、実施例２における車両検証処理Ｓ１５０の処理フローを示す。

実施例２における車両検証処理Ｓ１５０では、手段Ｓ５１０〜Ｓ５５０については実施例１と同様の処理を行うが、その後、加速度判定処理Ｓ１８００を実行する。

次に、図１９に、加速度判定処理Ｓ１８００の処理フローを示す。

加速度判定処理Ｓ１８００では、まず、現在のトラッカ座標Ｐ（ｔ）と、１周期前のトラッカ座標Ｐ（ｔ−１）を用いて、自トラッカの移動量を計算し（手段Ｓ１９００）、速度及び加速度を計算する（手段Ｓ１９１０）。

次に、進行方向の加速度が異常かどうか判定する（手段Ｓ１９２０）。

進行方向の加速度が異常な場合、トラッカの尤度を下げ（手段Ｓ１９３０）、手段１９４０に進む。

進行方向の加速度が異常でない場合、そのまま手段１９４０に進む。

次に、横方向加速度が異常かどうか判定する（手段Ｓ１９４０）。

横方向の加速度が異常な場合、トラッカの尤度を下げ（手段Ｓ１９５０）、リターンする（Ｓ１９６０）。

横方向の加速度が異常でない場合、そのままリターンする（Ｓ１９６０）。

ここで、加速度が異常かどうかの判定方法は特に限定しない。例えば、進行方向については１周期で０km／ｈから１００km／ｈに加速するような加速度は物理的にありえないので異常とみなす。また、自トラッカ加速度が前方トラッカ加速度よりも大幅に大きく、１周期後には衝突してしまうことが推計されるような場合にも異常とみなす。さらに、横方向加速度については、１周期で２車線を横断してしまうような加速度は物理的にありえないので異常とみなす。

次に、図２０に、加速度判定処理Ｓ１８００の処理例を示す。

図２０では、車線１に乗用車、車線２にトラック、車線３に乗用車が走っており、２重線を境に左上が現在時刻ｔ時点での車両位置、右下が１周期前の時刻ｔ−Δｔ時点での車両位置を示している。

車線１については、１周期前にはトラッカ２０００が正常に車両に割りついているが、現時点ではそのトラッカ（２０１０）が路面に張り付いてしまった例である。このような場合、進行方向加速度が異常となり、トラッカ２０１０の尤度が下がる。路面に張り付いたトラッカは追跡してもほとんど動かないため、追跡を続けるとトラッカ２０１０の尤度は下がり続け、棄却される可能性が高まる。

車線２，３については、１周期前にはトラッカ２０３０がトラックに、トラッカ２０２０が乗用車に、それぞれ正常に割りついているが、現時点では乗用車に割りついていたトラッカ（２０４０）が車線２のトラックに割りついてしまった例である。このような場合、横方向加速度が異常となり、トラッカ２０４０の尤度が下がる。追跡を続けると、今度はトラッカ２０４０が車線またぎ状態になるため、トラッカ２０４０の尤度は下がり続け、棄却される可能性が高まる。

（実施例３）
本発明による交通流計測プログラム及びシステムの別の実施例を、図２１〜図２４を使って説明する。

なお、本実施例では実施例２の機能に加え、単眼カメラを用いた画像式交通流計測で問題となる、速度計測誤差を低減する機能を実現した実施例である。

まず、図２１を使って、速度計測誤差が発生する原理を説明する。

図２１では、カメラ２１００により撮影された車両２１０５および２１１０の走行速度を計測しており、車両２１０５が時刻ｔ時点での車両位置、車両２１１０が時刻ｔ＋Δｔ時点での車両位置を示している。

単眼カメラを用いた画像式交通流計測では、カメラによって撮影された画像の奥行き（距離）情報がないため、画像内の各画素を、カメラ視軸上の路面に対応するものとして座標計算を行う。例えば、時刻ｔ時点のバンパー点２１１５は、画像上では路面上の点２１２０にあるものとして座標計算を行う。

ここで、車両追跡点として車両下部（図２１ではバンパー下部エッジ）を捉えた場合と、車両上部（図２１では屋根エッジ）を捉えた場合について移動距離を比較すると、バンパー下部エッジ２１１５，２１３５を捉えた場合は、対応する路面点２１２０〜２１４０間の距離が時間差Δｔにおける画像上の移動距離Ｄｔとみなされる。この場合、実空間上のバンパー下部エッジ（２１１５〜２１３５）間の真の移動距離と、画像上移動距離Ｄｔとはほとんど差が生じない。一方、屋根エッジ２１２５，２１４５を捉えた場合は、対応する路面点２１３０〜２１５０間の距離が時間差Δｔにおける画像上の移動距離Ｄｍとみなされる。この場合、実空間上の屋根エッジ（２１２５〜２１４５）間の真の移動距離に対して、画像上の移動距離Ｄｍが大きくなる。いずれの場合でも移動時間Δｔは同じだが、屋根エッジを捉えた場合は移動距離Ｄｍが大きくなるために、計測される速度は高くなって（過計測して）しまうという問題が生じる。

本実施例は、この速度過計測を、速度を適切に補正することで解決する機能を実現する。

次に、図２２に、実施例３における車両検証処理Ｓ１５０の処理フローを示す。

実施例３における車両検証処理Ｓ１５０では、手段Ｓ５１０〜Ｓ５５０については実施例１および２と同様の処理を行うが、その後、実施例２における加速度判定処理Ｓ１８００の代わりに、速度・加速度判定処理Ｓ２２００を実行する。

次に、図２３に、速度・加速度判定処理Ｓ２２００の処理フローを示す。

速度・加速度判定処理Ｓ２２００では、手段Ｓ１９１０，１９１０は実施例２と同様の処理を行い、その後、進行方向の速度および加速度が異常かどうか判定する（手段Ｓ２３００）。この処理は、実施例２の進行方向加速度異常判定Ｓ１９２０に対して速度異常かどうかの判定を加えたもので、速度異常の基準として、自トラッカ速度が同一車線内の他のトラッカ速度に対して大幅に高いかどうかを用いる。例えば、自トラッカ速度８０km／ｈに対して、前走トラッカ速度が２０km／ｈであれば、自トラッカが直後に追突する可能性が高いために速度異常と判定できる。

次に、実施例２と同様に手段Ｓ１９３０の処理を実施した後、速度異常であれば速度補正処理Ｓ２３１０を実行する。この処理の詳細は後述する。

なお、手段Ｓ１９４０以降の処理も実施例２と同様である。

次に、図２４に、速度補正処理Ｓ２３１０の処理フローを示す。

速度補正処理Ｓ２３１０では、まず、自トラッカと同一車線を走っている前走トラッカを検索し（手段Ｓ２４００）、近傍速度補正係数Ｃｖ１を計算する（手段Ｓ２４０５）。Ｃｖ１は前走トラッカ瞬間速度／自トラッカ瞬間速度と定義される。つまり、自トラッカ速度を前走トラッカ速度と同じ値に補正するための係数である。

次に、同一車線内瞬間速度の平均値Ｖａを計算し（手段Ｓ２４１０）、車線内速度補正係数Ｃｖ２を計算する（手段Ｓ２４１５）。Ｃｖ２はＶａ／自トラッカ瞬間速度と定義される。つまり、自トラッカ速度を車線内瞬間速度平均値と同じ値に補正するための係数である。

次に、近傍尤度比Ｒｔ１を計算する（手段Ｓ２４２０）。Ｒｔ１は１＋（自トラッカ尤度／前走トラッカ尤度）と定義される。これは、車両らしさを表す尤度を用いて、自トラッカ速度と前走トラッカ速度がどれだけ信頼できるかを表す係数である。

次に、尤度つき近傍速度補正係数Ｃｖ３を計算する（手段Ｓ２４２５）。Ｃｖ３はＣｖ１×Ｒｔ１と定義される。つまり、自トラッカ速度が前走トラッカ速度に近づくように、尤度に基づく信頼度を考慮して補正するための係数である。

次に、同一車線内トラッカ尤度平均値Ｌａを計算し（手段Ｓ２４３０）、車線内尤度比Ｒｔ２を計算する（手段Ｓ２４３５）。Ｒｔ２は１＋（自トラッカ尤度／Ｌａ）と定義される。これは、尤度を用いて、自トラッカ速度と同一車線内瞬間速度平均値Ｖａがどれだけ信頼できるかを表す係数である。

次に、尤度つき車線内速度補正係数Ｃｖ４を計算する（手段Ｓ２４４０）。Ｃｖ４はＣｖ２×Ｒｔ２と定義される。つまり、自トラッカ速度が同一車線内瞬間速度平均値Ｖａに近づくように、尤度に基づく信頼度を考慮して補正するための係数である。

最後に、Ｃｖ１〜４を最大値１.０でクリッピングする（手段Ｓ２４４５）。これは、過補正を防ぐためである。

なお、速度補正処理Ｓ２３１０で求めた補正係数Ｃｖ１〜４を用いて、統計値計測処理Ｓ１６０内の速度計算処理Ｓ１４３０で補正を行う。ここで、補正の方法はいくつかの方法を用いることができる。例えば、自トラッカの補正前計測速度をＶ、補正後の計測速度をＶｃとしたときに、単純にＶｃ＝Ｖ×Ｃｖ１（同様にＶｃ＝Ｖ×Ｃｖ２，Ｖｃ＝Ｖ×Ｃｖ３，Ｖｃ＝Ｖ×Ｃｖ４のいずれか）としても良いし、前記４個の補正後速度の平均値を最終的な補正後速度としても良いし、Ｃｖ１〜４の平均値Ｃｖａを求めてＶｃ＝Ｖ×Ｃｖａとしても良く、本発明における速度補正方法を限定するものではない。

次に、図２５に、速度補正処理Ｓ２３１０の処理例を示す。

図２５では、車線２にトラック、車線３に乗用車が２台走っており、乗用車には正常なバンパー下部にトラッカ（２５００および２５２０）が割りついているが、トラックには誤って屋根にトラッカ２５１０が割りついて、さらに車線３にはみ出しているという状況である。このような状況では、トラッカ２５１０は車線３を走っているものとみなされるが、前述した速度過計測の問題により、補正前の速度は高い値を示す。

ここで、トラッカ２５００の尤度Ｌ１を１０、速度Ｖ１を２０km／ｈ、同様にトラッカ２５１０についてＬ２＝２，Ｖ２＝４０km／ｈ、トラッカ２５２０についてＬ３＝８，Ｖ３＝３０km／ｈと仮定して、自トラッカを２５１０、他トラッカを２５００，２５２０とすると、速度補正処理Ｓ２３１０によってＣｖ１〜Ｃｖ４を計算すると、例えばＣｖ１＝（２０／４０）＝０.５，Ｃｖ２＝（（２０＋３０）／２）／４０＝０.６２５、同様にＣｖ３＝０.６，Ｃｖ４≒０.７６４になる。

最後に、求まったＣｖ１〜４を用いてＶ２の速度補正をすると、補正前の速度４０km／ｈが、２０km／ｈ〜３０km／ｈ強に補正される。

なお、本発明では、本発明による処理を実行する計算機環境において、前記実施例中における任意の一つの処理手段を二つ以上の処理手段に分割して実現しても、二つ以上の任意の処理手段を統合して一つの処理手段として実現しても良く、本発明の提供する機能を損なわない限りその実現形態を制約するものではない。

本発明の交通流計測プログラム及びシステムは、画像式の交通流計測技術に対して広く適用することが可能である。

本発明による交通流計測プログラム及びシステムの全体処理概要を示す図。 本発明による交通流計測システムの装置構成を示す図。 処理対象画像の画角例を示す図。 トラッカデータのデータ形式及び例を示す図。 車両検証処理のフローチャート。 車線またぎ判定処理のフローチャート。 車線またぎ判定処理の処理例を示す図。 トラッカ間距離判定処理のフローチャート。 トラッカ間距離判定処理の処理例を示す図。 走行不可判定処理のフローチャート。 走行不可判定処理の処理例を示す図。 遮蔽判定処理のフローチャート。 遮蔽判定処理の処理例を示す図。 統計値計測処理のフローチャート。 計測結果データのデータ形式及び例を示す図。 計測結果表示処理のフローチャート。 計測結果画面の例を示す図。 実施例２における、車両検証処理のフローチャート。 加速度判定処理のフローチャート。 加速度判定処理の処理例を示す図。 速度計測誤差の発生原理の説明図。 実施例３における、車両検証処理のフローチャート。 速度・加速度判定処理のフローチャート 速度補正処理のフローチャート 速度補正処理の処理例を示す図。

符号の説明

１００ 交通流計測プログラム
Ｓ１００ 初期化処理
Ｓ１１０ 繰返し処理
Ｓ１２０ 画像入力処理
Ｓ１３０ 車両検知処理
Ｓ１４０ 車両追跡処理
Ｓ１５０ 車両検証処理
Ｓ１６０ 統計値計測処理
Ｓ１７０ 計測結果表示処理
Ｓ１８０ 繰返し処理
Ｄ１１０ 画像データ
Ｄ１２０ トラッカデータ
Ｄ１３０ 計測結果データ

Claims (13)

1. 画像を入力し画像データに記憶させる手段と、
   前記画像データから車両を検知し、トラッカデータに記憶させる車両検知手段と、
   前記トラッカデータに記憶されたトラッカを追跡し、トラッカデータを更新する車両追跡手段と、
   前記記憶されたトラッカが正しく車両を追跡している可能性を検証し、トラッカデータを更新する車両検証手段と、
   前記トラッカデータから交通量統計値として少なくとも台数または速度を計測し、計測結果データに記憶する統計値計測手段と、
   前記計測結果データを表示する手段と、
   で構成されることを特徴とする交通流計測システム。
2. 前記車両検証手段は、トラッカの確からしさである尤度を計算することを特徴とする請求項１に記載の交通流計測システム。
3. 前記統計値計測手段は、前記尤度に応じて統計値の計算方法を変更することを特徴とする請求項２に記載の交通流計測システム。
4. 前記車両検証手段は、単一トラッカと道路との位置関係，複数トラッカ間の位置関係，移動体画像のエッジと道路との位置関係，トラッカの加速度の少なくとも一つを用いて尤度を求めることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の交通流計測システム。
5. 前記計測結果表示手段は、
   各トラッカに対応する車両画像位置に追跡マークを表示し、
   かつ、前記車両検証手段で求めた各トラッカの尤度を、各追跡マークの近傍に表示することを特徴とする請求項４に記載の交通流計測システム。
6. 前記計測結果表示手段は、前記追跡マークの表示方法を、尤度に応じて変更して表示することを特徴とする請求項５に記載の交通流計測システム。
7. 前記車両検証手段は、
   前記統計値計測手段で求めた速度に応じて尤度を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の交通流計測システム。
8. 前記車両検証手段は、トラッカの確からしさを示す尤度を、単一トラッカと道路との位置関係，複数トラッカ間の位置関係，移動体画像のエッジと道路との位置関係，トラッカの加速度の少なくとも一つを用いて求め、
   前記統計値計測手段で求めた速度に応じて尤度を変更し、
   前記統計値計測手段は、前記尤度に応じて統計値の計算方法を変更し、
   前記計測結果表示手段は、各トラッカに対応する車両画像位置に追跡マークを表示し、かつ、前記尤度を、各追跡マークの近傍に表示し、
   前記追跡マークの表示方法を、尤度に応じて変更して表示することを特徴とする請求項１に記載の交通流計測システム。
9. 画像を入力し画像データに記憶させる手段を実行させる記憶装置と、
   前記画像データから車両を検知し、トラッカデータに記憶させる車両検知手段を実行させる車両検知装置と、
   前記トラッカデータに記憶されたトラッカを追跡し、トラッカデータを更新する車両追跡手段を実行させる車両追跡処理装置と、
   前記記憶されたトラッカが正しく車両を追跡している可能性を検証し、トラッカデータを更新する車両検証手段を実行させる車両検証装置と、
   前記トラッカデータから交通量統計値として少なくとも台数または速度を計測し、計測結果データに記憶する統計値計測手段を実行させる計測装置と、
   前記計測結果データを表示する手段を実行させる表示装置と、
   で構成されることを特徴とする交通流計測システム。
10. 前記計測結果表示手段は、
    各トラッカに対応する車両画像位置に追跡マークを表示し、
    かつ、前記車両検証手段で求めた各トラッカの尤度を、各追跡マークの近傍に表示し、車両の速度，車種の少なくとも一つを、各追跡マークの近傍に表示することを特徴とする請求項４又は５に記載の交通流計測システム。
11. 前記車両検証手段は、
    各トラッカの速度異常を検出し、速度異常トラッカ速度を補正することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の交通流計測システム。
12. 前記車両検証手段は、
    各トラッカの速度異常を検出するとともに、該トラッカの速度と、該トラッカを除くトラッカの速度を用いて、該トラッカの速度補正係数を計算し、
    前記統計値計測手段は、速度計測結果を、前記速度補正係数を用いて補正することを特徴とする請求項１１に記載の交通流計測システム。
13. 前記車両検証手段は、
    各トラッカの速度異常を検出するとともに、速度を用いて尤度を求め、該トラッカの速度と、該トラッカを除くトラッカの速度と、尤度を用いて、該トラッカの速度補正係数を計算し、
    前記統計値計測手段は、速度計測結果を、前記速度補正係数を用いて補正することを特徴とする請求項１１に記載の交通流計測システム。

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