JP2011108223A - 車軸検知システム - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤの誤検知を抑制して、車軸の検知確率を改善した車軸検知システムを得る。
【解決手段】車両３の三次元データＡを取得する三次元画像撮像装置１と、三次元データＡに対して誤検知データ軽減処理を行う三次元データ閾値処理装置２１と、誤検知データ軽減処理後の三次元データＡ’から検知領域Ｒでのゲート処理後の三次元データＢを抽出する高さ・距離ゲート装置２２と、検知領域Ｒを高さ方向に分割して総数Ｎ個の高さビンを作成し、ゲート処理後の三次元データＢの高さヒストグラムＣを作成する高さヒストグラム算出装置２３と、高さヒストグラムＣに基づきゲート処理後の三次元データＢが所定数以上格納されたビン数ｎと高さ方向に分割したビン総数Ｎとの比率ｎ／Ｎをデータ存在確率Ｐとして算出するデータ存在確率算出装置２４と、データ存在確率Ｐに基づき検知フラグＦを発生する検知フラグ発生装置２５とを備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、三次元画像撮像装置を用いて車両の撮像を行い、取得した三次元データから車軸を検知する車軸検知システムに関するものである。

一般に、車両に対向配置される車軸検知システムにおいては、路面に接している車両のタイヤを検知することにより、車軸を検知している。
従来の車軸検知システムとしては、カメラを用いた技術（たとえば、特許文献１参照）や、レーザを用いた技術（たとえば、特許文献２参照）が提案されている。
特許文献１に記載の従来システムにおいては、照射光をカメラで受光することにより、照射パターンをデータとして取得し、この取得データの平行度からタイヤ（車輪）の有無を検知している。

一方、特許文献２に記載の従来システムにおいては、パルスレーザの照射から受光するまでの時間差に基づき距離情報を取得し、レーザ照射時の走査角を用いて三次元データを取得している。この場合、路面以上かつ車体（車両ボディ）以下の高さ範囲内に取得データが１つでも存在すれば、タイヤであると検知している。

特開平８−２９３０９０号公報 特開２００２−１８３８８１号公報

従来の車軸検知システムは、特許文献１では、カメラで取得した照射パターンの平行度からタイヤを検知しているが、背景光などの影響によって照射パターンの平行度が計測不可能な場合には、タイヤ検知が不可能となるので誤検知を招くという課題があった。
また、特許文献２では、取得データ中に、路面以上かつ車両ボディ以下の高さ範囲内の三次元データが１つでも存在すれば、タイヤであると検知しているので、取得した三次元データに誤検知データが含まれていた場合に、タイヤを誤検知してしまうという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、タイヤの誤検知を抑制して、車軸の検知確率を改善した車軸検知システムを得ることを目的とする。

この発明に係る車軸検知システムは、対象物の三次元データを取得する第１の三次元画像撮像装置と、三次元データに対して誤検知データ軽減処理を行う三次元データ閾値処理装置と、誤検知データ軽減処理後の三次元データから検知領域でのゲート処理後の三次元データを抽出する高さ・距離ゲート装置と、検知領域を高さ方向に分割して総数Ｎ個の高さビンを作成し、ゲート処理後の三次元データの高さヒストグラムを作成する高さヒストグラム算出装置と、高さヒストグラムに基づきゲート処理後の三次元データが所定数以上格納されたビン数ｎと高さ方向に分割したビン総数Ｎとの比率ｎ／Ｎをデータ存在確率として算出するデータ存在確率算出装置と、データ存在確率に基づき検知フラグを発生する検知フラグ発生装置とを備えたものである。

この発明に係る車軸検知システムによれば、取得された三次元データ中に誤検知データが含まれる場合であっても、誤検知データを軽減して、高さ・距離ゲートにより検知領域を絞り込んだ後に、データ存在確率を算出することにより、取得データにおける検知確率を改善して車軸を検知することができるので、車軸の誤検知を抑制することができる。

この発明の実施の形態１に係る車軸検知システムの全体構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１により取得した三次元データおよびその処理を概念的に示す説明図である。 この発明の実施の形態１による高さ・距離ゲート装置の動作例を示す説明図である。 この発明の実施の形態１による検知フラグ発生装置の動作例を示す説明図である。 この発明の実施の形態１による検知フラグの一例を示す説明図である。 この発明の実施の形態２に係る車軸検知システムの全体構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２による高さ・距離ゲート装置の動作例を示す説明図である。 この発明の実施の形態２による検知フラグ発生装置の動作例を示す説明図である。 この発明の実施の形態３に係る車軸検知システムの全体構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態４に係る車軸検知システムの全体構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態５に係る車軸検知システムの全体構成を示すブロック図である。 図１１内の閾値算出装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態５による閾値算出処理を示す説明図である。 図１１内の車軸数計数装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態５による車軸数計数処理を示す説明図である。 この発明の実施の形態６による閾値算出装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態６による閾値算出処理を示す説明図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る車軸検知システムの全体構成を示すブロック図である。
図１において、車軸検知システムは、車両（対象物）３の三次元データＡを取得する第１の三次元画像撮像装置（以下、単に「三次元画像撮像装置」という）１と、検知装置２とにより構成されている。

三次元画像撮像装置１は、レーザ画像計測装置であり、ビームを高さ方向の一次元に走査し、検知領域（走査範囲、撮像領域）Ｒにおける多点の測距と走査角とから、車両３の二次元断面を取得する。また、車両３が通過することにより、三次元画像撮像装置１は、車両の三次元データＡを取得する。
三次元データＡは、車両３の距離に相当する電気信号と、反射強度に相当する電気信号とからなる。

検知装置２は、三次元データ閾値処理装置２１と、高さ・距離ゲート装置２２と、高さヒストグラム算出装置２３と、データ存在確率算出装置２４と、検知フラグ発生装置２５を備え、三次元データＡに基づき車軸の検知フラグＦ（第１の検知フラグ）を出力する。

検知装置２において、三次元データ閾値処理装置２１は、三次元データＡの誤検知データ軽減処理を行う。
すなわち、三次元データ閾値処理装置２１は、三次元画像撮像装置１で取得した強度および距離に相当する三次元データ（電気信号）Ａに対して閾値を設け、誤検知と想定されるデータを軽減する。
三次元データ閾値処理装置２１から出力される誤検知データ軽減処理後の三次元データＡ’は、誤検知データ軽減処理後の強度および距離に相当する電気信号である。

高さ・距離ゲート装置２２は、誤検知データ軽減処理後の三次元データＡ’から、検知領域Ｒでのゲート処理後の三次元データＢを抽出する。
すなわち、高さ・距離ゲート装置２２は、誤検知データ軽減処理後の強度および距離に相当する三次元データＡ’に対して検知領域Ｒを細分化して絞るために、高さおよび距離に関するゲート処理を施す。高さ・距離ゲート装置２２から出力されるゲート処理後の三次元データＢは、検知領域Ｒ内の誤検知データ軽減処理後の強度および距離に相当する電気信号である。

高さヒストグラム算出装置２３は、検知領域Ｒを高さ方向にＮ分割して総数Ｎ個の高さビンＢｈ（図３参照）を作成し、検知領域Ｒ内の誤検知データ軽減処理後の距離に相当する三次元データＢに関して、ゲート処理後（誤検知データ軽減処理後）の三次元データＢの高さヒストグラムＣを作成する。
高さヒストグラム算出装置２３からは、誤検知データ軽減処理後の三次元データＡ’の高さヒストグラムＣに相当する電気信号が出力される。

データ存在確率算出装置２４は、高さヒストグラムＣに基づき、ゲート処理後（誤検知データ軽減処理後）の三次元データＢがａ個（所定数、たとえば２個）以上格納されたビン数ｎと、高さ方向に分割したビン総数Ｎとの比率ｎ／Ｎをデータ存在確率Ｐとして算出する。
データ存在確率算出装置２４からは、三次元データＢが格納されたビン数ｎのデータ存在確率Ｐに相当する電気信号が出力される。

検知フラグ発生装置２５は、三次元データＢが格納されたビン数ｎのデータ存在確率Ｐに対して検知閾値Ｔｈを設け、データ存在確率Ｐに基づき、信頼性が高い三次元データＢに対して検知フラグ（電気信号）Ｆを発生する。

次に、図２〜図４を参照しながら、図１に示したこの発明の実施の形態１に係る三次元画像撮像装置１および検知装置２の動作について説明する。
図２は三次元画像取得装置１により取得した三次元データＡおよびその処理を概念的に示す説明図であり、三次元画像撮像装置１による車両３の撮像イメージと、取得した三次元データＡを示している。

図２において、（ａ）は車両３と三次元画像取得装置１における検知領域Ｒとの関係を示している。
三次元画像撮像装置１は、車両３が検知領域Ｒを横切ることにより、車両３の三次元データＡを取得する。
図２（ｂ）には、車両３の側面側に視点を置いたときに取得される三次元データＡの断面図が示されている。図２（ｂ）において、横軸は時間、縦軸は高さである。
一般的に、車両３の側面において、反射率の低い箇所では、十分な受信ＳＮ比が得られず、測距精度の低いデータとなるので、図２（ｂ）のように、三次元データＡには誤検知データが多く含まれることになる。

そこで、検知装置２において、三次元データ閾値処理装置２１は、誤検知データを軽減した三次元データＡ’を得る。
図２（ｃ）には、誤検知データ軽減処理後の三次元データＡ’の断面図が示されている。図２（ｃ）において、横軸は時間、縦軸は高さである。

ここでは、一例として、強度信号に対しては、固定の測距精度となる低受信ＳＮ比や低受信強度に相当する信号値を閾値とし、距離信号に対しては、車線幅や路面高さ以下の距離に相当する信号値を閾値とする。

図３は高さ・距離ゲート装置２２の動作例を示す説明図であり、車両３の進行方向に視点を置いたときの誤検知データ軽減処理後の三次元データＡ’の断面図を示している。
図３（ａ）はタイヤを検知しているときの車両３の三次元データＡ’（黒点参照）の例を示しており、三次元データＡ’は、ルーフ部分、ドア部分、タイヤ部分、車両床部分および路面を含む。
図３（ｂ）は、タイヤがなく、車両ボディのみ検知しているときの車両３の三次元データＡ’の例を示しており、三次元データＡ’は、ルーフ部分、ドア部分、車両床部分および路面を含む。

図３において、高さ・距離ゲート装置２２は、高さ方向の上限値Ｈ１および下限値Ｈ２と、距離方向の上限値Ｓ１および下限値Ｓ２とを設定し、これら４つの値で囲まれた領域（タイヤ部分に対応）のみのゲート処理後の三次元データＢを抽出する。

たとえば、高さ方向の下限値Ｈ２は、路面に対する高度の標準偏差値に設定され、上限値Ｈ１は、国産車の最低地上高度である１２０ｍｍ（自動車ハンドブック２００７−２００８、ｖｏｌ．５４、日産、フェアレディＺ ＶｅｒｓｉｏｎＳＴ）に設定される。
また、タイヤのゴム部分のみを検知するために、高さ方向の上限値Ｈ１を、国内で販売されているタイヤの厚さの最小値である８２．５ｍｍ（自動車ハンドブック２００７−２００８、ｖｏｌ．５４、ムーブカスタムＲＳ２ＷＤ）に設定してもよい。

一方、距離方向の下限値Ｓ２は、誤検知データ軽減処理後の三次元データＡ’から求められる三次元画像撮像装置１と車両３との最小距離に設定される。
また、距離方向の上限値Ｓ１は、国内で販売されているタイヤ幅の最大値である２９５ｍｍ（自動車ハンドブック２００７−２００８、ｖｏｌ．５４、三菱ふそう スーパーグレートＦＰ−Ｒ４×２）と、誤検知データ軽減処理後の三次元データＡ’から求められる三次元画像撮像装置１と車両３との最小距離との和に設定される。

その後、高さヒストグラム算出装置２３は、検知領域Ｒを高さ方向に対してＮ個に分割して高さビンＢｈを設定し、ゲート処理後の三次元データＢ（検知領域Ｒ内の誤検知データ軽減処理後の距離に相当する電気信号）に対して、高さヒストグラムＣを算出する。
高さビンＢｈの幅は、たとえば、三次元画像撮像装置１で取得した三次元データＡの有する高さ方向の空間分解能に相当する値に設定される。

次に、データ存在確率算出装置２４は、高さヒストグラムＣに基づき、誤検知データ軽減処理後およびゲート処理後の三次元データＢがａ個以上格納されたビン数ｎと、高さ方向に分割したビン総数Ｎとの比率ｎ／Ｎを算出し、データ存在確率Ｐに相当する電気信号を算出する。

ここで、高さ・距離ゲート装置２２で設定した高さの上限値Ｈ１は、国産車の最低地上高度とし、下限値Ｈ２は、路面に対する高度の標準偏差値とする。
また、距離の下限値Ｓ２は、誤検知データ軽減処理後の三次元データＡ’から求められる三次元画像撮像装置１と車両３との最小距離とする。
さらに、距離方向の上限値Ｓ１は、国内で販売されているタイヤ幅の最大値と、誤検知データ軽減処理後の三次元データＡ’から求められる三次元画像撮像装置１と車両３との最小距離との和とする。

図３（ａ）のように、検知領域Ｒにタイヤが存在する場合には、設定した高さビンＢｈのいずれの位置においても、三次元データＢが存在するヒストグラムＣとなるので、データ存在確率Ｐは１００％となる。
一方、図３（ｂ）のように、検知領域Ｒにタイヤが存在しない場合には、設定した高さビンＢｈの一部のみにしか三次元データＢが存在しないので、偏ったヒストグラムＣとなり、データ存在確率Ｐは、たとえば２５％となる。

図４は検知フラグ発生装置２５の動作例を示す説明図であり、三次元画像撮像装置１の検知領域Ｒにおいて、車両３が通過したときに出力される検知フラグＦの例を示している。
図４（ａ）は、車両３の側面側に視点を置いたときの、ゲート処理後（誤検知データ軽減処理後）の三次元データＢの断面図を示しており、横軸は時間、縦軸は高さである。

図４（ｂ）は、設定した高さビンＢｈのビン総数Ｎに対する三次元データＢを格納した高さビン数ｎの比率ｎ／Ｎに相当するデータ存在確率Ｐを示している。
前述の図３（ａ）のように、タイヤ付近の三次元データＢのみを抽出した場合、データ存在確率Ｐは、タイヤを検知する場合に高くなる。

なお、検知閾値Ｔｈに関しては、タイヤ外径Ｄｗ＝４０ｃｍ、タイヤ断面高さＨ＝５ｃｍを想定して、検知閾値Ｔｈ＝２５％とした場合を例にとっている。ただし、検知閾値Ｔｈの値は、特に限定されることはなく、車両３の設計仕様および検知精度の要求などに応じて任意に設定され得る。

一般的に、タイヤからの反射強度は、車両３に対して一定であるが、ホイール部分からの反射強度は、車両３に依存し、測距精度が悪くなる場合もある。したがって、検知閾値Ｔｈに関して、たとえばタイヤ外径Ｄｗに対するタイヤ断面高さＨとの比率２Ｈ／Ｄｗとし、確実にタイヤを検知するように検知閾値Ｔｈを設定する。

図４（ｃ）は検知フラグＦ（検知トリガ）の一例を示している。
検知フラグ発生装置２５は、データ存在確率算出装置２４によって算出されたデータ存在確率Ｐが検知閾値Ｔｈよりも高い場合には、検知フラグＦをＨレベルとし、車軸検知に相当する信号を発生する。

さらに誤検出を低減するために、図５のように、検知閾値として、上限検知閾値と下限検知閾値との２種を設定してもよい。
図５はこの発明の実施の形態１による検知フラグの一例を示す説明図である。
一般に、地上やボディ車頭部分においては、データ存在確率は低くなるが、車種によっては、たとえば大型トラックなどのように、運転席部分よりもボディ部分の高度が低い場合がある。

この場合、設定する高さゲートによっては、ボディ部分においてもデータ存在確率が高くなる場合があり、検知閾値を単一設定すると、誤検知をしてしまう可能性がある。
しかし、タイヤと車体との間には隙間が存在するので、一時的にデータ存在確率が下がることに着目し、これを検知するために、図５のように、上限検知閾値と下限検知閾値とを設定する。

図５においては、各データの存在確率の各検知閾値に対する状態を、一例として、時系列的な検知状態ｐ、ｑ、ｒ、ｓ（黒丸参照）で示している。
図５において、初めて下限検知閾値を超えたときを状態ｐとし、次に上限検知閾値を超えた場合を状態ｑとし、さらに上限検知閾値を下回ったときを状態ｒとし、最後に下限検知閾値を下回った場合を状態ｓとし、各状態ｐ〜ｓを遷移する時間をＳｔとしている。

ここで、時間方向に閾値Ｔｈｔを設定し、Ｓｔ＜Ｔｈｔの場合を車軸として検知する。なお、閾値Ｔｈｔの長さは、例として、８０ｋｍ／ｈで走行する直径１ｍのタイヤが同地点を通過する時間として算出可能な０．０４秒と設定する。
また、設定される閾値Ｔｈｔ、および、取得される時間Ｓｔの次元は、時間に代えて、距離値であってもよい。

以上のように、この発明の実施の形態１（図１〜図４）に係る車軸検知システムは、車両（対象物）３の三次元データＡを取得する三次元画像撮像装置１と、三次元データＡに対して誤検知データ軽減処理を行う三次元データ閾値処理装置２１と、誤検知データ軽減処理後の三次元データＡ’から検知領域Ｒでのゲート処理後の三次元データＢを抽出する高さ・距離ゲート装置２２と、検知領域を高さ方向に分割して総数Ｎ個の高さビンＢｈを作成し、ゲート処理後（誤検知データ軽減処理後）の三次元データＢの高さヒストグラムＣを作成する高さヒストグラム算出装置２３と、高さヒストグラムＣに基づきゲート処理後の三次元データＢが所定数ａ個以上格納されたビン数ｎと高さ方向に分割したビン総数Ｎとの比率ｎ／Ｎをデータ存在確率Ｐとして算出するデータ存在確率算出装置２４と、データ存在確率Ｐに基づき検知フラグＦを発生する検知フラグ発生装置２５とを備えている。

これにより、取得した三次元データＡに誤検知データが含まれる場合においても、誤検知データを軽減し、高さ・距離ゲートにより検知領域Ｒを絞り込んだ後に、データ存在確率Ｐを算出し、取得データにおける検知確率を改善して車軸を検知することができるので、車軸の誤検知を抑制することができる。

また、データ存在確率算出装置２４において、高さヒストグラムＣでゲート処理後（誤検知データ軽減処理後）の三次元データＢがａ（＝２）個以上格納されたビン数ｎと高さ方向に分割したビン総数Ｎとの比率ｎ／Ｎを算出することにより、高さビンＢｈに誤検知データが格納された場合においても、誤検知データを含むビンを排除することができるので、取得データにおける検知確率を改善して車軸を検知することができる。

なお、上記説明では、特に言及しなかったが、三次元画像撮像装置１で取得した三次元データＡまたは誤検知データを除去した三次元データＡ’に対して、時間軸方向にｔライン分の移動平均処理を行い、その後、検知領域Ｒを絞り込んでデータ存在確率Ｐを算出し、検知フラグＦを発生してもよい。これにより、車両３（対象物）の測距精度を改善し、さらに高精度に車軸を検知することができる。

また、三次元画像撮像装置１がレーザ画像計測装置の場合を例にとって説明したが、これに限定されることはなく、各種受動型や能動型の非接触式の三次元計測方式に基づいた装置であればよい。
たとえば、カメラ視差を利用したステレオ法やアクティブステレオ法、焦点位置の差を利用した焦点法、または、照射光と受信光の時間差を利用したタイムオブフライト法などが適用可能である。

また、三次元画像撮像装置１で取得される三次元データＡが、強度データおよび距離データに相当する電気信号の場合を例にとって説明したが、距離データのみに相当する電気信号であってもよい。

また、三次元データ閾値処理装置２１で設定される強度および距離に対する閾値は、強度信号に対しては、固定の測距精度となる低受信ＳＮ比や低受信強度に相当する信号値を閾値とし、距離信号に対しては、車線幅や路面高さ以下の距離に相当する信号値を閾値としたが、測距精度（距離）に依存する関数として、強度や距離に関する閾値を可変設定してもよい。

また、高さ・距離ゲート装置２２で設定される高さ方向の上限値Ｈ１および下限値Ｈ２と、距離方向の上限値Ｓ１および下限値Ｓ２とをそれぞれ固定値としたが、三次元画像撮像装置１からの距離に依存する関数として可変設定してもよい。

また、高さビンＢｈの幅の設定に関しては、高さ方向の空間分解能に相当する値であることから、距離に対する変数として設定したが、固定幅としてもよい。
さらに、検知フラグ発生装置２５で設定される検知閾値Ｔｈを固定値としたが、距離に依存する関数として可変設定してもよい。

実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図１）では、車軸検知用の検知装置２のみを設けたが、図６のように、車両検知用の検知装置２ａを追加するとともに、車軸数計数装置４を設けてもよい。
図６はこの発明の実施の形態２に係る車軸検知システムの全体構成を示すブロック図であり、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「ａ」を付して詳述を省略する。

図６において、車軸検知システムは、車両３の三次元データＡを取得する三次元画像撮像装置１と、並設された２系統の検知装置２、２ａと、車軸数計数装置４とを備えている。
検知装置２ａは、検知装置２（図１参照）と同一構成を有し、車両３の車両ボディに対する検知フラグＦａ（第２の検知フラグ）を生成する。

車軸数計数装置４は、検知装置２、２ａから得られた検知フラグＦ、Ｆａに基づき、検知車両の車軸数Ｇを計数する。車軸数計数装置４からは、検知車両の車軸数Ｇに相当する電気信号が出力される。

次に、図７および図８を参照しながら、図６に示したこの発明の実施の形態２による動作について説明する。
三次元画像撮像装置１は、前述と同様に、車両３が検知領域Ｒを横切ることにより、車両３の三次元データＡを取得する。

検知装置２は、前述（図２〜図４）のように、タイヤ付近の検知領域のみを高さビンＢｈで分割し、高さビンＢｈに格納されたデータのデータ存在確率Ｐから、車軸検知処理を行い、検知フラグＦを生成する。

一方、検知装置２ａは、車両ボディ（ルーフ部分およびドア部分）を検知領域として高さビンＢｈａを分割し、高さビンに格納されたデータのデータ存在確率から、車両検知処理を行い、検知フラグＦａを生成する。

図７はこの発明の実施の形態２に係る検知装置２ａの高さ・距離ゲート装置の動作例を示す説明図であり、前述（図３参照）と同様のものについては、符号の後に「ａ」を付して詳述を省略する。
図７には、誤検知データ軽減処理後の三次元データＡ’の断面図と関連して、車両検知のための高さ・距離ゲートの設定例が示されている。

図７において、検知装置２ａの高さ・距離ゲート装置における高さ方向の下限値Ｈ２ａは、たとえば国産車の最低地上高度１２０ｍｍに設定され、高さ方向の上限値Ｈ１ａは、三次元画像撮像装置１で取得可能な最大高さに設定される。

一方、距離方向の下限値Ｓ２ａは、誤検知データ軽減処理後の三次元データＡ’から求められる三次元画像撮像装置１と車両３との最小距離とし、距離方向の上限値Ｓ１は、車両が走行している車線幅とする。また、高さビンＢｈａの分割数を２個とする。
検知領域Ｒに車両３が進入した場合、タイヤの有無にかかわらず、検知装置２ａにおいてデータ存在確率Ｐａが高くなり、車両検知が行われる。

図８は検知装置２ａ内の検知フラグ発生装置の動作例を示す説明図であり、前述（図４参照）と同様のものについては、符号の後に「ａ」を付して詳述を省略する。
図８には、三次元画像撮像装置１の検知領域Ｒにおいて車両３が通過したときに出力する検知フラグＦａの例が、前述の検知フラグＦとともに示されている。

図８（ａ）は、車両３の側面側に視を置いたときの誤検知データ軽減処理後の三次元データＡ’の断面図を示しており、横軸は時間、縦軸は高さである。
図８（ｂ）は、車両検知に対して設定された高さビンの総数Ｎａに対する三次元データＡ’が格納されたビン数ｎａの比率ｎａ／Ｎａに相当するデータ存在確率Ｐａを示している。前述と同様に、車両ボディを検知した場合に、データ存在確率Ｐａは高くなる。

図８（ｃ）は、車両検知に対する検知フラグＦａの例を示している。
検知装置２ａ内の検知フラグ発生装置は、検知閾値Ｔｈａよりもデータ存在確率Ｐａが高い場合に、検知フラグＦａをＨレベルとし、車両検知に相当する信号を発生する。

図８（ｄ）、（ｅ）は前述（図４（ｂ）、（ｃ））と同様であり、図８（ｄ）は、車軸検知に対して設定した高さビンの総数Ｎに対する三次元データＡ’を格納したビン数ｎの比率ｎ／Ｎに相当するデータ存在確率Ｐを示す、図８（ｅ）は、車軸検知に対する検知フラグＦの例を示している。

最後に、車軸数計数装置４は、車両に対する検知フラグＦａがＨレベルの期間において、車軸に対する検知フラグＦがＨレベルとなる回数を計数し、検知車両の車軸数Ｇに相当する車軸検知信号を出力する。

以上のように、この発明の実施の形態２（図６〜図８）に係る車軸検知システムは、検知された車両の車軸数Ｇを計数する車軸数計数装置４を備えており、検知フラグ発生装置（検知装置２、２ａ）は、データ存在確率Ｐに基づき、車軸に対する検知フラグＦ（第１の検知フラグ）と、車両に対する検知フラグＦａ（第２の検知フラグ）とを発生する。
車軸数計数装置４は、検知フラグＦａの発生期間中に検知フラグＦの発生回数を計数することにより、検知された車両の車軸数Ｇを計数する。

これにより、三次元データＡに誤検知データが含まれる場合でも、前述と同様に、取得データにおける検知確率を改善して、高い検知精度で車両や車軸を検知することができるうえ、車両検知期間における車軸数Ｇを計数することにより、車軸数Ｇを計数することができる。

なお、図６においては、検知装置２、２ａを２台の並設装置としたが、１台の検知装置２内に複数の検知機能を含め、たとえば、１台の検知装置２で、車両および車軸の２つを検知して２つの検知フラグＦ、Ｆａを生成してもよい。
また、１台の三次元画像撮像装置１を用いたが、２台の三次元画像撮像装置を並設し、個別の三次元データを検知装置２、２ａに入力してもよい。

また、図７においては、車両検知のための高さ・距離ゲートの設定例として、高さ方向の下限値Ｈ２ａを国産車の最低地上高度１２０ｍｍに設定し、高さ方向の上限値Ｈ１ａを三次元画像撮像装置１で取得可能な最大高さに設定し、距離方向の下限値Ｓ２ａを三次元画像撮像装置１と車両３との最小距離に設定し、距離方向の上限値Ｓ１ａを車線幅に設定したが、高さ方向の下限値Ｈ２ａを、路面に対する高度の標準偏差値に設定してもよい。

また、前述と同様に、検知装置２ａ内の高さ・距離ゲート装置で設定される高さ方向の上限値Ｈ１ａおよび下限値Ｈ２ａと、距離方向の上限値Ｓ１ａおよび下限値Ｓ２ａとを固定値としたが、三次元画像撮像装置１からの距離に依存する関数として可変設定してもよい。
さらに、車軸数計数装置４は、検知車両の車軸数Ｇに相当する車軸検知信号のみを出力したが、車軸検知および車両検知に相当する電気信号を出力してもよい。

実施の形態３．
なお、上記実施の形態２（図６）では、車軸数計数装置４を設けたが、図９のように、第２の三次元画像撮像装置（以下、単に「三次元画像撮像装置」という）１ｂおよび第２の検知装置（以下、単に「検知装置」という）２ｂを設けるとともに、車幅測定装置５を設けてもよい。
図９はこの発明の実施の形態３に係る車軸検知システムの全体構成を示すブロック図であり、前述（図１、図６参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「ｂ」を付して詳述を省略する。

図９において、車軸検知システムは、車両３の三次元データＡ、Ａｂを取得する三次元画像撮像装置１、１ｂと、ゲート処理後（誤検知データ軽減処理後）の三次元データＢ、Ｂｂおよび検知フラグＦ、Ｆｂを生成する検知装置２、２ｂと、車幅測定装置５とを備えている。

三次元画像撮像装置１、１ｂは、車両３の両側面を撮像するように路側帯の両側に配置されており、検知対象となる車両３の車幅Ｗ（トレッド幅Ｗｔ）方向に対して相互間隔Ｌ１で離間設置されている。

検知装置２ｂは、検知装置２（図１参照）と同一構成を有し、三次元データ閾値処理装置２１ｂ、高さ・距離ゲート装置２２ｂ、高さヒストグラム算出装置２３ｂ、データ存在確率算出装置２４ｂおよび検知フラグ発生装置２５ｂ（いずれも図示せず）を備え、これにより、ゲート処理後（誤検知データ軽減処理後）の三次元データＢｂおよび検知フラグＦｂを生成する。

車幅測定装置５は、検知装置２、２ｂにおいて検知領域内で抽出したゲート処理後（誤検知データ軽減処理後）の三次元データＢ、Ｂｂを用いて、車両３の車幅Ｗ（または、トレッド幅Ｗｔ）を測定する。
車幅測定装置５からは、車幅Ｗに相当する電気信号が出力される。

次に、図９に示したこの発明の実施の形態３による動作について説明する。
三次元画像撮像装置１、１ｂは、車両３が検知領域Ｒ、Ｒｂを横切ることにより、車両３の三次元データＡ、Ａｂを取得する。
検知装置２、２ｂは、前述と同様に、タイヤ付近の検知領域のみを高さビンで分割し、高さビンに格納されたデータのデータ存在確率から車軸検知を行い、ゲート処理後（誤検知データ軽減処理後）の三次元データＢ、Ｂｂを生成する。

車幅測定装置５は、各検知装置２、２ｂ内の高さ・距離ゲート装置２２、２２ｂ（図示せず）から出力される検知領域Ｒ内のゲート処理後（誤検知データ軽減処理後）の三次元データＢ、Ｂａを用いて、各三次元画像撮像装置１、１ｂから車両３の側面までの最小距離ｄ１、ｄ１ｂを測定する。

また、車幅測定装置５は、三次元画像撮像装置１と三次元画像撮像装置１ｂとの相互間隔Ｌ１を用いて、以下の式（１）により、車両３の車幅Ｗ（または、車幅Ｗに近似した左右タイヤ側面のトレッド幅Ｗｔ）を算出し、車幅Ｗに相当する電気信号を出力する。

Ｗ＝Ｌ１−ｄ１−ｄ１ｂ ・・・（１）

以上のように、この発明の実施の形態３（図９）に係る車軸検知システムは、前述（図１）の構成に加えて、車両（対象物）３を介在するように三次元画像撮像装置１に対向配置され、車両３の三次元データＡｂ（第２の三次元データ）を取得する三次元画像撮像装置１ｂと、検知装置２ｂと、車両３の車幅Ｗを測定する車幅測定装置５とを備えている。

検知装置２ｂは、三次元データＡｂに対して誤検知データ軽減処理を行う第２の三次元データ閾値処理装置２１ｂと、誤検知データ軽減処理後の第２の三次元データから検知領域Ｒｂ（第２の検知領域）でのゲート処理後の三次元データＢｂ（第２の三次元データ）を抽出する第２の高さ・距離ゲート装置２２ｂとを備えている。

車幅測定装置５は、三次元画像撮像装置１、１ｂの相互間隔Ｌ１と、ゲート処理後の三次元データＢ、Ｂｂとを用いて、式（１）により車幅Ｗを測定する。
これにより、車両３を挟むように路側帯の両側に設置された２台の三次元画像撮像装置１、１ｂで取得した三次元データＡ、Ａｂに誤検知データが含まれる場合においても、誤検知データを軽減し、高さ・距離ゲートにより検知領域Ｒ、Ｒｂを絞り込み、取得データの計測精度を改善して、車両３までの最小距離ｄ１、ｄ１ｂを高精度に測定することができ、車両３の車幅Ｗを算出することができる。

なお、上記説明では、検知装置２、２ｂ内の高さ・距離ゲート装置２２、２２ｂにおいて、タイヤ付近を検知するようにゲートを設定し、車幅測定装置５により車幅Ｗに近似したトレッド幅Ｗｔを算出したが、車両３の車幅Ｗを高精度に算出するために、前述の実施の形態２（図７）のように、車両ボディを検知するようにゲートを設定してもよい。

また、検知装置２、２ｂ内の高さ・距離ゲート装置２２、２２ｂにおいて、高さ方向の上限値Ｈ１、Ｈ１ｂを車両３のサイドミラーの高さに設定して、サイドミラーよりも低い位置にある車両ドアまでの最小距離ｄ１、ｄ１ｂを求めてもよい。この場合、車両３のサイドミラーを含まない車幅Ｗを測定することができる。

また、図９においては、車幅Ｗに相当する電気信号のみを出力したが、前述の実施の形態１（図１）のように、車軸や車両３の検知に相当する電気信号を出力してもよい。
また、前述の実施の形態２（図６）のように、車軸数計数装置４を備えることにより、車軸数Ｇに相当する電気信号を出力してもよい。

また、検知領域Ｒ、Ｒｂ内で抽出したゲート処理後（誤検知データ軽減処理後）の三次元データＢ、Ｂｂを用いて、車両３の車幅Ｗを算出したが、誤検知データ軽減処理後の三次元データＡ’を用いてもよい。

また、追加された検知装置２ｂは、少なくとも三次元データ閾値処理装置２１ｂおよび高さ・距離ゲート装置２２ｂ（図示せず）のみを備えていればよい。
また、図９においては、２台の検知装置２、２ｂを設置したが、１台の検知装置２内に複数の検知機能を含め、たとえば、路側帯に設置した２台の三次元画像撮像装置１、１ｂに対して、１台の検知装置２で処理してもよい。

さらに、図９においては、図１の構成に三次元画像撮像装置１ｂおよび検知装置２ｂを追加した場合を示したが、図６の構成に三次元画像撮像装置１ｂおよび検知装置２ｂを追加してもよい。この場合、車幅Ｗのみならず、車軸数Ｇも計測することができる。

実施の形態４．
なお、上記実施の形態３（図９）では、車幅測定装置５を設けたが、図１０のように、車速・車長測定装置６を設けてもよい。
図１０はこの発明の実施の形態４に係る車軸検知システムの全体構成を示すブロック図であり、前述（図１、図６、図９参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「ｃ」を付して詳述を省略する。

図１０において、車軸検知システムは、車両３の三次元データＡを取得する三次元画像撮像装置１と、車両３の三次元データＡｃを取得する第３の三次元画像撮像装置（以下、単に「三次元画像撮像装置」という）１ｃと、検知フラグＦを生成する検知装置２と、検知フラグＦｃ（第３の検知フラグ）を生成する第３の検知装置（以下、単に「検知装置」という）２ｃと、車速・車長測定装置６とを備えている。

三次元画像撮像装置１、１ｃは、前述（図９参照）と同様に、路側帯の両側に設置されかつ車幅方向に対して相互間隔Ｌ１の距離を介して離間配置されている。
また、追加された三次元画像撮像装置１ｃは、車両３の進行方向に対して、三次元画像撮像装置１から間隔Ｌｃの距離で離間配置されており、検知領域Ｒｃにより車両３を撮像する。

検知装置２ｃは、検知装置２（図１参照）と同一構成を有し、三次元データ閾値処理装置２１ｃ、高さ・距離ゲート装置２２ｃ、高さヒストグラム算出装置２３ｃ、データ存在確率算出装置２４ｃおよび検知フラグ発生装置２５ｃ（いずれも図示せず）を備え、三次元データＡｃに基づいて検知フラグＦｃを生成する。

車速・車長測定装置６は、検知装置２、２ｃにおいて検知領域Ｒ、Ｒｃ内で抽出した車両３に対する検知フラグＦ、Ｆｃを用いて、車両３の車速Ｖおよび車長ｚの少なくとも一方を測定する。
車速・車長測定装置６からは、車速Ｖまたは車長ｚに相当する電気信号が出力される。

次に、図１０に示したこの発明の実施の形態４による動作について説明する。
三次元画像撮像装置１、１ｃは、車両３が検知領域Ｒ、Ｒｃを横切ることにより、車両３の三次元データＡ、Ａｃを取得する。
検知装置２、２ｃは、前述と同様に、車両ボディを高さビンで分割し、高さビンに格納された三次元データＡ’のデータ存在確率Ｐ、Ｐｃに基づき車両検知を行い、検知フラグＦ、Ｆｃを生成する。

車速・車長測定装置６は、検知装置２、２ｃで取得した車両３に対する検知フラグＦ、Ｆｃの検知時間差Δｔと、三次元画像撮像装置１、１ｃの車両進行方向に対する間隔Ｌｃとを用いて、以下の式（２）により、車速Ｖを算出する。

Ｖ＝Ｌｃ／Δｔ ・・・（２）

また、車速・車長測定装置６は、検知フラグＦ、Ｆｃに基づく車両３に対する検知時間ｔと、車速Ｖとを用いて、以下の式（３）により、車長ｚを算出する。

ｚ＝Ｖ×ｔ ・・・（３）

車速・車長測定装置６は、式（２）、式（３）のように車速Ｖおよび車長ｚを導出し、車速Ｖおよび車長ｚに相当する電気信号を出力する。

以上のように、この発明の実施の形態４（図１０）に係る車軸検知システムは、前述（図１）の構成に加えて、三次元画像撮像装置１に対して車両（対象物）３の移動方向に離間配置され、車両３の三次元データＡｃ（第３の三次元データ）を取得する三次元画像撮像装置１ｃと、三次元データＡｃに対して誤検知データ軽減処理を行う第３の三次元データ閾値処理装置２１ｃと、誤検知データ軽減処理後の第３の三次元データから検知領域Ｒｃ（第３の検知領域）でのゲート処理後の第３の三次元データＢｃを抽出する第３の高さ・距離ゲート装置２２ｃと、検知領域Ｒｃを高さ方向に分割して総数Ｎｃ個のビンを作成し、ゲート処理後の第３の三次元データＢｃの第３の高さヒストグラムＣｃを作成する第３の高さヒストグラム算出装置２３ｃと、第３の高さヒストグラムＣｃに基づきゲート処理後の第３の三次元データＢｃが所定数ａｃ個以上格納されたビン数ｎｃと高さ方向に分割したビン総数Ｎｃとの比率ｎｃ／Ｎｃを第３のデータ存在確率Ｐｃとして算出する第３のデータ存在確率算出装置２４ｃと、第３のデータ存在確率Ｐｃに基づき検知フラグＦｃ（第３の検知フラグ）を発生する第３の検知フラグ発生装置２５ｃと、検知された車両３の車速Ｖおよび車長ｚの少なくとも一方を測定する車速・車長測定装置６とを備えている。

車速・車長測定装置６は、検知フラグＦ、Ｆｃに基づく車両３の検知時間差Δｔと、三次元画像撮像装置１と三次元画像撮像装置１ｃとの間隔Ｌｃとを用いて、車速Ｖまたは車長ｚを測定する。
これにより、取得した三次元データＡ、Ａｃに誤検知データが含まれる場合においても、誤検知データを軽減し、高さ・距離ゲートにより検知領域を絞り込んでデータ存在確率Ｐ、Ｐｃを算出し、取得データにおける検知確率を改善し、高い検知精度で車両を検知するとともに、車両３の検知時間差Δｔを測定して車速Ｖを測定することができ、さらに、車両３の検知時間ｔと車速Ｖとを用いて、車長ｚを測定することができる。

また、検知装置２、２ｃにおける車両３の検知時間ｔ、ｔｃにより、車両３の通過方向を把握することができる。
また、車両３の走行車線が一方通行であった場合には、車両３の通過方向は、車両３の前進／後進に相当し、たとえば図１０において、検知装置２ｃが先に車両３を検知した場合は、車両３が前進していると予想することができる。
逆に、検知装置２が先に車両３を検知した場合は、車両３が後退（または、逆走）していると予想することができる。

また、車速・車長測定装置６により測定された車速Ｖと、検知装置２で車軸を検知した場合の検知フラグＦの検出時間とから、車両３のタイヤの外径Ｄｔを測定することができる。
これにより、タイヤの後ろに泥除けを設置していた車両３において、泥除けをタイヤと誤検知した場合においても、その検知幅からタイヤか泥除けかを判別することができるので、車軸の検知精度を改善することができる。

なお、上記説明において、車速・車長測定装置６は、車速Ｖまたは車長ｚに相当する電気信号のみを出力したが、これに加えて、前述の実施の形態１（図１）のように、車軸または車両３の検知に相当する電気信号を出力してもよい。

また、前述の実施の形態２（図６）のように、車軸数計数装置４を備えることにより、車軸数Ｇに相当する電気信号を出力してもよく、前述の実施の形態３（図９）のように、車幅測定装置５を備えることにより、車幅Ｗに相当する電気信号を出力してもよい。

また、図１０においては、三次元画像撮像装置１、１ｃを路側帯の両側に配置したが、路側帯の一方の側に配置してもよい。
さらに、２台の検知装置２、２ｃを設けたが、１台の検知装置２内に複数の検知機能を含め、路側帯に設置した２台の三次元画像撮像装置１、１ｃに対して、１台の検知装置２のみで処理してもよい。

実施の形態５．
なお、上記実施の形態２（図６）では、検知装置１と車軸数計数装置４とを個別に設けたが、図１１のように、車軸数計数装置４を含む車軸検知装置７を設けてもよい。
図１１はこの発明の実施の形態５に係る車軸検知システムの全体構成を示すブロック図であり、前述と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「ｄ」を付して詳述を省略する。

図１１において、車軸検知システムは、三次元データＡを取得する三次元画像撮像装置１と、三次元データＡに基づき車軸数Ｇを計数する車軸検知装置７とを備えている。
車軸検知装置７は、三次元データ閾値処理装置２１、高さ・距離ゲート装置２２および高さヒストグラム算出装置２３に加えて、データ存在確率算出装置３０と、閾値算出装置４０と、車軸数計数装置と４ｄとを備えている。

データ存在個数算出装置３０は、Ｎ個で分けた高さヒストグラムＣに基づいて、ゲート処理後の三次元データ（誤検知軽減後）が所定数ａ個以上格納されたビン数ｎをデータ存在個数Ｙｃ（データが格納されたビン数）として算出し、データ存在個数Ｙｃに対応した電気信号を閾値算出装置４０および車軸数計数装置４ｄに入力する。

閾値算出装置４０は、任意時間範囲内（または、車両検知中）のデータ存在個数Ｙｃに対し、最尤推定法を用いて、車軸を検知するための閾値Ｔｈｄを自動設定し、閾値Ｔｈｄに対応した電気信号を車軸数計数装置４ｄに入力する。
車軸数計数装置４ｄは、データ存在個数Ｙｃおよび閾値Ｔｈｄを用いて車軸数Ｇの計数を行い、車軸数Ｇに対応した電気信号を車軸検知装置７の検知結果として出力する。

なお、ここでは特に図示しないが、前述（図１０）のように、三次元画像撮像装置１ｃおよび車速・車長測定装置６を追加し、車速・車長測定装置６により測定された車速Ｖおよび車長ｚの少なくとも一方を、車軸数計数装置４ｄの入力情報として追加してもよい。

次に、図１２および図１３を参照しながら、閾値算出装置４０について具体的に説明する。図１２は図１１内の閾値算出装置４０の構成を示すブロック図である。
図１２において、閾値算出装置４０は、移動平均処理装置４１と、ソーティング装置４２と、モデル設定装置４３と、閾値算出部４４とを備えている。

移動平均処理装置４１は、データ存在個数算出装置３０から入力されるデータ存在個数Ｙｃ（ｘ）（ｘは画素数）に対して移動平均処理を行い、移動平均処理結果４１ｄに相当する電気信号をソーティング装置４２に入力する。
ソーティング装置４２は、移動平均処理結果４１ｄに基づきデータ存在個数Ｙｃ（ｘ）を昇順に並び替える処理を行い、データ存在個数Ｙｃ（ｘ）の並び替え処理結果４２ｄに相当する電気信号をモデル設定装置４３に入力する。

モデル設定装置４３は、並び替え処理結果４２ｄに基づき、閾値算出部４４で用いられるモデル４３ｄを設定し、モデル４３ｄに相当する電気信号を閾値算出部４４に入力する。
閾値算出部４４は、モデル４３ｄに基づき、最尤推定法を用いて、車軸のデータ存在個数と車軸以外のデータ存在個数とを分けるための閾値Ｔｈｄを算出し、閾値算出装置４０の算出結果として出力する。

図１３は閾値算出装置４０における処理内容を示す説明図であり、図１３（ａ）は移動平均処理装置４１に入力されるデータ存在個数Ｙｃを模擬的に示し、図１３（ｂ）はソーティング装置４２の入力データを模擬的に示し、図１３（ｃ）は閾値算出部４４によるデータ処理を模擬的に示している。

図１３（ａ）に示すように、閾値算出装置４０に入力されるデータ存在個数Ｙｃは、車軸部分においては高くなり、その他においては車軸部分よりも低くなる。
また、図１３（ｃ）において、閾値算出部４４は、地上と車軸とを分ける境界Ｄ（可変パラメータ）を設定する。
また、閾値算出部４４は、境界Ｄの左側を地上領域と見なし、境界Ｄの右側を車軸領域と見なして、地上領域のデータ存在個数の確率密度関数Ｍ１と、車軸領域のデータ存在個数の確率密度関数Ｍ２とを求める。

ここで、確率密度関数Ｍ１、Ｍ２は、車軸データ個数の定義はＮ個のビンからｎ個のタイヤ候補のビンを取得する確率を表しているので、モデル設定装置４３においては、以下の式（１）に示すような２項分布にしたがうものとする。

なお、確率密度関数Ｍ１、Ｍ２は、式（１）の２項分布に限らず、他の関数で定義されてもよい。
式（１）において、Ｎはタイヤ存在カウントの総区分数、ｎはタイヤ存在カウント数、Ｐは各データの発生確率を表す。今回は、確率密度関数Ｍ１、Ｍ２の２モデルの最適値を推定するために、それぞれに対応する可変パラメータＰ１、Ｐ２が存在する。
次に、対数尤度Ｌ（θ）は、以下の式（２）によって記述することができる。

式（２）において、θは最尤値を探すための可変パラメータ（Ｐ１、Ｐ２、Ｄ）、ｎはタイヤ存在カウント数、ｆ＊（ｎ）は重みを表す。
また、ｆ（ｘ、ｎ：θ）は、以下の式（３）のように表される。

式（３）において、ｕ（ｘ）は一様分布を表し、ｄ０は地上領域のデータ番号、ｄ１は車軸領域の画素番号を表す。
また、重みｆ＊（ｎ）、ｆ’＊（ｎ）、ｆ”＊（ｎ）は、それぞれの領域におけるデータ存在個数の発生回数として、以下の式（４）、式（５）、式（６）のように表される。

式（４）、式（５）、式（６）において、発生回数が多いほど、その値は有意であることを示している。
また、式（５）、式（６）において、Ｌ（ｎ_ｉ）は各タイヤ存在カウントの発生回数を表し、ｎ_ｉは画素番号ｉ番目のデータ存在個数を表す。
以上の関係を式（２）に代入すると、対数尤度Ｌ（θ）は、以下の式（７）のように表される。

式（７）の第１項目をｇ１（ｘ）とすると、第１項目ｇ１（ｘ）は、以下の式（８）のように展開することができる。

同様に、式（８）の第２項目をｇ２（ｘ）とすると、第２項目ｇ２（ｘ）は、以下の式（９）のように展開することができる。

式（８）および式（９）より、対数尤度Ｌ（θ）は、以下の式（１０）のように表される。

ただし、式（１０）の第１項目は、確率密度関数Ｐ１、Ｐ２に依存しない定数となり、この手法においては、最大となる対数尤度Ｌ（θ）を求めることが目的であることから、無視することができる。
よって、式（１０）は、以下の式（１１）のように表すことができる。

式（１１）の対数尤度Ｌ（θ）が最大となるような確率密度関数Ｐ１、Ｐ２および境界Ｄを、周回計算により導出する。対数尤度Ｌ（θ）が最大になる場合の境界Ｄに対応するｎを閾値とする。
車軸部分のデータ存在個数は、常に一定ではなく、環境に依存して変化するので、上記手法を用いることにより、車軸の誤検出を低減するメリットがある。

次に、図１４および図１５を参照しながら、閾値算出装置４０について具体的に説明する。図１４は車軸数計数装置４ｄの構成を示すブロック図である。
図１４において、車軸数計数装置４ｄは、閾値算出装置４０からの閾値Ｔｈｄと、データ存在個数算出装置３０からのデータ存在個数Ｙｃとを入力情報としており、閾値処理装置４５（第１の閾値処理装置）と、距離値算出装置４６と、ウィンドウ設定処理装置４７と、ウィンドウ内積分処理装置４８と、閾値処理装置４９（第２の閾値処理装置）と、ラベリング処理装置５０とを備えている。

図１５は車軸数計数装置４ｄの処理内容を示す説明図であり、図１５（ａ）は閾値処理装置４５による閾値処理を模擬的に示し、図１５（ｂ）はウィンドウ設定処理装置４７によるウィンドウ設定処理を模擬的に示し、図１５（ｃ）はウィンドウ内積分処理装置４８による積分処理を模擬的に示し、図１５（ｄ）はラベリング処理装置５０によるラベリング処理を模擬的に示している。

車軸数計数装置４ｄにおいて、まず、入力側の閾値処理装置４５は、閾値算出装置４０から入力された閾値Ｔｈｄを用いて、データ存在個数Ｙｃに対して閾値処理を行い、２値化された画素データ（データ存在個数）４５ｄ（図１５（ａ）参照）を距離値算出装置４６に入力する。
距離値算出装置４６は、２値化されたデータ存在個数４５ｄと、たとえば車速・車長測定装置６（図１０参照）から得られる車両３の車速Ｖとを用いて、単位画素（１画素）あたりの距離値Ｒｐ［ｍ］を、以下の式（１２）により算出する。

式（１２）において、ｆｎは１ラインのデータを取得するスキャンレート［Ｈｚ］を表す。
以下、距離値算出装置４６は、算出された１画素あたりの距離値Ｒｐに相当する電気信号をウィンドウ設定処理装置４７に入力する。

ウィンドウ設定処理装置４７は、距離値Ｒｐに基づき、次段のウィンドウ内積分処理装置４８で用いられるウィンドウサイズ（ウィンドウ幅）Ｓｄ［ｍ］を設定し、ウィンドウサイズＳｄに相当する電気信号をウィンドウ内積分処理装置４８に入力する。
なお、ウィンドウサイズＳｄの具体例としては、複数の車軸を有する車両（３軸車両など）における、平均的な車軸間隔（０．３［ｍ］）が設定される。

ウィンドウ内積分処理装置４８は、式（１２）で得られた距離値Ｒｐを用いて、ウィンドウ設定処理装置４７で設定されたウィンドウサイズＳｄを画素値に変換するための積分処理を行い、画素単位に変換されたウィンドウ値（画素設定値）Ｗｐを、以下の式（１３）のように算出する。

すなわち、ウィンドウ内積分処理装置４８は、図１５（ａ）において２値化されたデータ存在個数に対し、ウィンドウサイズＳｄを用いて、図１５（ｂ）のように、ウィンドウ内の値の総和を各画素の値とした移動積算を行う。
以下、ウィンドウ内積分処理装置４８は、画素単位のウィンドウ値Ｗｐに相当する電気信号を閾値処理装置４９に入力する。

閾値処理装置４９は、図１５（ｃ）のように、画素単位のウィンドウ値Ｗｐ（破線参照）に対して閾値Ｔｐを用いた閾値処理を行う。
このときの閾値処理に用いる閾値Ｔｐは、以下の式（１４）のように算出することができる。

式（１４）において、Ｔｓは指定する車軸外径［ｍ］、ｆｓはスキャンレート［Ｈｚ］、Ｖは車速［ｍ／ｓ］を表す。なお、車軸外径Ｔｓの指標としては、一般的な車軸外径（０．６［ｍ］）などが用いられる。
以下、閾値処理装置４９は、閾値Ｔｐを用いた閾値処理結果Ｋに相当する電気信号をラベリング処理装置５０に入力する。

以上のように、この発明の実施の形態５（図１１〜図１５）に係る車軸検知システムは、車両３（対象物）の三次元データＡを取得する三次元画像撮像装置１と、三次元データＡに基づき車軸数Ｇを計数する車軸検知装置７とを備えている。

車軸検知装置７は、三次元データＡに対して誤検知データ軽減処理を行う三次元データ閾値処理装置２１と、誤検知データ軽減処理後の三次元データＡ’から検知領域でのゲート処理後の三次元データＢを抽出する高さ・距離ゲート装置２２と、検知領域を高さ方向に分割して総数Ｎ個のビンを作成し、ゲート処理後の三次元データＢの高さヒストグラムＣを作成する高さヒストグラム算出装置２３と、高さヒストグラムＣに基づきゲート処理後の三次元データＢが所定数ａ以上格納されたビン数ｎをデータ存在個数Ｙｃとして算出するデータ存在個数算出装置３０と、データ存在個数Ｙｃに対し最尤推定法を用いて閾値Ｔｈｄを自動設定する閾値算出装置４０と、データ存在個数Ｙｃおよび閾値Ｔｈｄを用いて車軸数Ｇの計数を行う車軸数計数装置４ｄとを備えているので、前述と同様に、車軸の検知精度を改善することができる。

また、閾値算出装置４０は、データ存在個数Ｙｃに対して、地上部分のデータ存在個数と、車軸部分と想定される複数点のデータ存在個数とを用いて、閾値Ｔｈｄを最適値に設定するので、車軸の検知精度をさらに改善することができる。

実施の形態６．
なお、上記実施の形態５（図１２）では、閾値算出装置４０として、ソーティング装置４２およびモデル設定装置４３を用いたが、図１６のように、車両中心画素抽出装置５１と、車両中心画素データ存在個数抽出装置５２と、第２ピークデータ存在個数抽出装置５３とを用いてもよい。

図１６はこの発明の実施の形態６による閾値算出装置４０ｅを示すブロック図であり、前述（図１２）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「ｅ」を付して詳述を省略する。
なお、この発明の実施の形態６に係る車軸検知システムの全体構成は、図１１に示した通りである。

図１６において、閾値算出装置４０ｅは、車軸検知用の閾値Ｔｈｄを決定するために、データ存在個数Ｙｃを入力情報としており、移動平均処理装置４１と、車両中心画素抽出装置５１と、車両中心画素データ存在個数抽出装置５２と、第２ピークデータ存在個数抽出装置５３と、閾値算出部４４ｅとを備えている。

次に、図１７を参照しながら、図１６に示したこの発明の実施の形態６による閾値算出装置４０ｅの動作について説明する。
図１７はこの発明の実施の形態６による閾値算出手法を模式的に示す説明図であり、横軸は画素、縦軸はデータ存在個数Ｙｃを示している。

図１７においては、データ存在個数Ｙｃの第１および第２ピークＰＹ１、ＰＹ２と、車両中心画素Ｐｍに対応する車両中心画素データ存在個数Ｙｃ（Ｐｍ）と、車両検知開始画素Ｐｉｎおよび車両検知終了画素Ｐｏｕｔとが示されている。

閾値算出装置４０ｅにおいて、まず、移動平均処理装置４１は、前述の移動平均処理結果４１ｄに相当する電気信号を車両中心画素抽出装置５１に入力する。
車両中心画素抽出装置５１は、移動平均処理結果４１ｄに基づく車両検知開始画素Ｐｉｎおよび車両検知終了画素Ｐｏｕｔを用いて、以下の式（１５）のように、車両中心画素Ｐｍを抽出する。

図１７は式（１５）に基づく車両中心画素Ｐｍの算出処理を模擬的に示している。
車両中心画素抽出装置５１は、式（１５）により算出した車両中心画素Ｐｍに相当する電気信号を車両中心画素データ存在個数抽出装置５２に入力する。

車両中心画素データ存在個数抽出装置５２は、データ存在個数Ｙｃの中で、車両中心画素Ｐｍに対応する車両中心画素データ存在個数Ｙｃ（Ｐｍ）を抽出する。
以下、車両中心画素データ存在個数抽出装置５２は、車両中心画素データ存在個数Ｙｃ（Ｐｍ）に対応した電気信号を第２ピークデータ存在個数抽出装置５３に入力する。

第２ピークデータ存在個数抽出装置５３は、データ存在個数Ｙｃの中で、第２ピークＰＹ２（３軸車両の場合は、第２以降のピーク）のデータ存在個数Ｙｃ（ＰＹ２）を抽出する。

具体的には、第２ピークデータ存在個数抽出装置５３は、まず、データ存在個数Ｙｃの最大値（第１ピークＰＹ１）を取得して第１ピークデータ存在個数Ｙｃ（ＰＹ１）とする。
続いて、第１ピークＰＹ１および第２ピークＰＹ２は、車両中心画素Ｐｍを挟んで互いに反対側の領域に存在するものと仮定し、第１ピークＰＹ１とは反対側の領域の最大値（第２ピークＰＹ２）を取得して第２ピークデータ存在個数Ｙｃ（ＰＹ２）とする。

上記手法によれば、前述の実施の形態５と比較して、閾値推定に用いるデータ量を低減することができるので、計算量低減の効果が得られる。
以下、第２ピークデータ存在個数抽出装置５３は、第２ピークＰＹ２のデータ存在個数Ｙｃ（ＰＹ２）に相当する電気信号を閾値算出部４４ｅに入力する。

閾値算出部４４ｅは、取得された第２ピークデータ存在個数Ｙｃ（ＰＹ２）と車両中心画素データ存在個数Ｙｃ（Ｐｍ）との平均値を閾値Ｔｈｄとし、閾値Ｔｈｄに相当する電気信号を車軸数計数装置４ｄに入力する。

以上のように、この発明の実施の形態６（図１１、図１６、図１７）に係る車軸検知システムの閾値算出装置４０ｅは、データ存在個数Ｙｃに対して移動平均処理を行う移動平均処理装置４１と、移動平均処理結果４１ｄに基づき車両中心画素Ｐｍを抽出する車両中心画素抽出装置５１と、データ存在個数Ｙｃの中で車両中心画素Ｐｍに対応する車両中心画素データ存在個数Ｙｃ（Ｐｍ）を抽出する車両中心画素データ存在個数抽出装置５２と、データ存在個数Ｙｃの中で第２ピークデータ存在個数Ｙｃ（ＰＹ２）を抽出する第２ピークデータ存在個数抽出装置５３と、第２ピークデータ存在個数Ｙｃ（ＰＹ２）と車両中心画素データ存在個数Ｙｃ（Ｐｍ）との平均値を閾値Ｔｈｄとして出力する閾値算出部４４ｅとを備えているので、前述と同様に、車軸の検知精度を改善することができる。

なお、上記説明では、閾値Ｔｈｄとして、第２ピークデータ存在個数Ｙｃ（ＰＹ２）と、車両中心画素データ存在個数Ｙｃ（Ｐｍ）との平均値を用いたが、平均値ではなく、ユーザにより指定される係数を乗算した値を用いてもよい。

１ 三次元画像撮像装置、２、２ａ、２ｂ、２ｃ 検知装置、２１ 三次元データ閾値処理装置、２２ 高さ・距離ゲート装置、２３ 高さヒストグラム算出装置、２４ データ存在確率算出装置、２５ 検知フラグ発生装置、３ 車両（対象物）、３０ データ存在個数算出装置、４、４ｄ 車軸数計数装置、４０、４０ｅ 閾値算出装置、４１ 移動平均処理装置、４２ ソーティング装置、４３ モデル設定装置、４４、４４ｅ 閾値算出部、４５ 閾値処理装置、４６ 距離値算出処理装置、４７ ウィンドウ設定処理装置、４８ ウィンドウ内積分処理装置、４９ 閾値処理装置、５ 車幅測定装置、５０ ラベリング処理装置、５１ 車両中心画素抽出装置、５２ 車両中心画素データ存在個数抽出装置、５３ 第２ピークデータ存在個数抽出装置、６ 車速・車長測定装置、７ 車軸検知装置、Ａ、Ａｂ、Ａｃ 三次元データ、Ａ’ 誤検知データ軽減処理後の三次元データ、Ｂ、Ｂｂ ゲート処理後の三次元データ、Ｂｈ、Ｂｈａ 高さビン、Ｃ 高さヒストグラム、Ｐ、Ｐａ データ存在確率、Ｆ、Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃ 検知フラグ、Ｇ 車軸数、Ｒ、Ｒｂ、Ｒｃ 検知領域、Ｖ 車速、Ｗ 車幅、Ｗｔ トレッド幅、ｚ 車長、Δｔ 検知時間差。

Claims (9)

1. 対象物の三次元データを取得する第１の三次元画像撮像装置と、
   前記三次元データに対して誤検知データ軽減処理を行う三次元データ閾値処理装置と、
   前記誤検知データ軽減処理後の三次元データから検知領域でのゲート処理後の三次元データを抽出する高さ・距離ゲート装置と、
   前記検知領域を高さ方向に分割して総数Ｎ個のビンを作成し、前記ゲート処理後の三次元データの高さヒストグラムを作成する高さヒストグラム算出装置と、
   前記高さヒストグラムに基づき前記ゲート処理後の三次元データが所定数以上格納されたビン数ｎと高さ方向に分割したビン総数Ｎとの比率ｎ／Ｎをデータ存在確率として算出するデータ存在確率算出装置と、
   前記データ存在確率に基づき検知フラグを発生する検知フラグ発生装置と
   を備えた車軸検知システム。
2. 検知された車両の車軸数を計数する車軸数計数装置を備え、
   前記検知フラグ発生装置は、前記データ存在確率に基づき、車軸に対する第１の検知フラグと車両に対する第２の検知フラグとを発生し、
   前記車軸数計数装置は、前記第２の検知フラグの発生期間中に前記第１の検知フラグの発生回数を計数することにより、前記検知された車両の車軸数を計数することを特徴とする請求項１に記載の車軸検知システム。
3. 前記対象物を介在するように前記第１の三次元画像撮像装置に対向配置され、前記対象物の第２の三次元データを取得する第２の三次元画像撮像装置と、
   前記第２の三次元データに対して誤検知データ軽減処理を行う第２の三次元データ閾値処理装置と、
   前記誤検知データ軽減処理後の第２の三次元データから第２の検知領域でのゲート処理後の第２の三次元データを抽出する第２の高さ・距離ゲート装置と、
   前記対象物の幅を測定する車幅測定装置を備え、
   前記車幅測定装置は、前記第１の三次元画像撮像装置と前記第２の三次元画像撮像装置との間隔と、ゲート処理後の前記三次元データおよび前記第２の三次元データとを用いて、前記対象物の幅を測定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車軸検知システム。
4. 前記第１の三次元画像撮像装置に対して前記対象物の移動方向に離間配置され、前記対象物の第３の三次元データを取得する第３の三次元画像撮像装置と、
   前記第３の三次元データに対して誤検知データ軽減処理を行う第３の三次元データ閾値処理装置と、
   前記誤検知データ軽減処理後の第３の三次元データから第３の検知領域でのゲート処理後の第３の三次元データを抽出する第３の高さ・距離ゲート装置と、
   前記第３の検知領域を高さ方向に分割して総数Ｎｃ個のビンを作成し、前記ゲート処理後の第３の三次元データの第３の高さヒストグラムを作成する第３の高さヒストグラム算出装置と、
   前記第３の高さヒストグラムに基づき前記ゲート処理後の第３の三次元データが所定数以上格納されたビン数ｎｃと高さ方向に分割したビン総数Ｎｃとの比率ｎｃ／Ｎｃを第３のデータ存在確率として算出する第３のデータ存在確率算出装置と、
   前記第３のデータ存在確率に基づき第３の検知フラグを発生する第３の検知フラグ発生装置と、
   検知された車両の車速および車長の少なくとも一方を測定する車速・車長測定装置とを備え、
   前記車速・車長測定装置は、前記検知フラグおよび前記第３の検知フラグに基づく前記車両の検知時間差と、前記第１の三次元画像撮像装置と前記第３の三次元画像撮像装置との距離とを用いて、前記車速または前記車長を測定することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の車軸検知システム。
5. 対象物の三次元データを取得する三次元画像撮像装置と、
   前記三次元データに基づき車軸数を計数する車軸検知装置と
   を備えた車軸検知システムであって、
   前記車軸検知装置は、
   前記三次元データに対して誤検知データ軽減処理を行う三次元データ閾値処理装置と、
   前記誤検知データ軽減処理後の三次元データから検知領域でのゲート処理後の三次元データを抽出する高さ・距離ゲート装置と、
   前記検知領域を高さ方向に分割して総数Ｎ個のビンを作成し、前記ゲート処理後の三次元データの高さヒストグラムを作成する高さヒストグラム算出装置と、
   前記高さヒストグラムに基づき前記ゲート処理後の三次元データが所定数以上格納されたビン数をデータ存在個数として算出するデータ存在個数算出装置と、
   前記データ存在個数に対し最尤推定法を用いて閾値を自動設定する閾値算出装置と、
   前記データ存在個数および前記閾値を用いて前記車軸数の計数を行う車軸数計数装置と
   を含むことを特徴とする車軸検知システム。
6. 前記閾値算出装置は、
   前記データ存在個数に対して移動平均処理を行う移動平均処理装置と、
   前記移動平均処理装置からの移動平均処理結果に基づき、前記データ存在個数を昇順に並び替える処理を行うソーティング装置と、
   前記ソーティング装置からの並び替え処理結果に基づき、閾値算出用のモデルを設定するモデル設定装置と、
   前記モデル設定装置により設定されたモデルに基づき前記閾値を算出する閾値算出部とを備え、
   前記閾値算出部は、最尤推定法を用いて、車軸のデータ存在個数と車軸以外のデータ存在個数とを分けるための前記閾値を算出することを特徴とする請求項５に記載の車軸検知システム。
7. 前記車軸数計数装置は、
   前記閾値を用いて前記データ存在個数に対して閾値処理を行い２値化されたデータ存在個数を生成する第１の閾値処理装置と、
   前記２値化されたデータ存在個数と前記車両の車速とを用いて単位画素あたりの距離値を算出する距離値算出装置と、
   距離値に基づきウィンドウサイズを設定するウィンドウ設定処理装置と、
   前記距離値を用いて前記ウィンドウサイズを画素値に変換するための積分処理を行い、画素単位のウィンドウ値を算出するウィンドウ内積分処理装置と、
   前記画素単位のウィンドウ値に対して閾値処理を行う第２の閾値処理装置と、
   前記第２の閾値処理装置からの閾値処理結果に対してラベリング処理を行い、前記車軸数を出力するラベリング処理装置と
   を備えたことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の車軸検知システム。
8. 前記閾値算出装置は、前記データ存在個数に対して、地上部分のデータ存在個数と、車軸部分と想定される複数点のデータ存在個数とを用いて、前記閾値を最適値に設定することを特徴とする請求項５から請求項７までのいずれか１項に記載の車軸検知システム。
9. 前記閾値算出装置は、
   前記データ存在個数に対して移動平均処理を行う移動平均処理装置と、
   前記移動平均処理装置からの移動平均処理結果に基づき車両中心画素を抽出する車両中心画素抽出装置と、
   前記データ存在個数の中で前記車両中心画素に対応する車両中心画素データ存在個数を抽出する車両中心画素データ存在個数抽出装置と、
   前記データ存在個数の中で第２ピークデータ存在個数を抽出する第２ピークデータ存在個数抽出装置と、
   前記第２ピークデータ存在個数と前記車両中心画素データ存在個数との平均値を前記閾値として出力する閾値算出部と
   を備えたことを特徴とする請求項５に記載の車軸検知システム。

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