JP2014164524A - 車両事故予測（危険走行車両検出）装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行車両のなかから事故を起こすおそれのある車両を網羅的に検出することのできる危険車両検出装置を提供する。
【解決手段】
危険車両検出装置１は、車両通行道路における保全作業現場Ｍの車両走行方向上流側に設置され、検出ユニット２と、警報ユニット３と、を含む。検出ユニット２は、保全作業現場Ｍの車両走行方向上流側における所定の監視対象領域を走行する各車両の挙動を把握して前記監視対象領域における車両の通常挙動を学習し、学習した通常挙動から外れた挙動を示す車両を危険車両として検出する。また、検出ユニット２は、前記危険車両を検出すると警報信号を生成して警報ユニット３に無線送信し、警報ユニット３は、前記警報信号を受信すると所定の警報を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、事故を起こすおそれのある車両を検出する車両事故予測（危険走行車両検出）装置（以下、単に「危険車両検出装置」という。）に関する。

事故を起こすおそれのある車両を検出する技術として、例えば特許文献１に記載の車両事故防止ロボットがある。この車両事故防止ロボットは、車両通行道路における保全作業現場に設置され、該保全作業現場の設けられている車線を走行する通行車両が所定距離以内の位置まで接近してきたときに、当該通行車両を保全作業現場内に進入する可能性のある車両と判定している。

特開２００９−２５１６３７号公報

しかし、前記車両事故防止ロボットは、保全作業現場の設けられている車線を走行する通行車両のみを監視しており、他の車線を走行する通行車両については監視していない。また、単に通行車両までの距離だけによって当該通行車両の保全作業現場内への進入可能性を判定している。このため、事故を起こすおそれのある車両を十分に検出できるとは言えず、この点で改善の余地がある。

そこで、本発明は、車線などを限定することなく、走行車両のなかから事故を起こすおおれのある車両を網羅的に検出することのできる危険車両検出装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面による危険車両検出装置は、監視対象領域を走行する各車両の挙動を把握して前記監視対象領域における車両の通常挙動を学習し、学習した通常挙動から外れた挙動を示す車両を危険車両として検出する。

前記危険車両検出装置によると、監視対象領域を実際に走行する各車両の挙動から当該監視対象領域における車両の通常挙動を学習し、学習した通常挙動から外れた挙動を示す車両を危険車両として検出するので、前記監視対象領域を走行する車両のなかから事故を起こすおそれのある車両を網羅的に検出することができる。

実施形態における危険車両検出装置の構成及び設置状態を示す図である。 危険車両検出装置を構成する検知ユニットの外観構成を示す図である。 危険車両検出装置を構成する警報ユニットの外観構成を示す図である。 検出ユニットの制御装置のブロック図である。 車両の走行方向を説明するための図である。 車両の走行領域を説明するための図である。 車両の通常走行速度の設定例を示す図である。 検出ユニットの制御装置が実施する処理のフローチャートである。 危険車両検出装置の変形例を示す図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明による危険車両検出装置の実施形態を示している。
図１に示すように、実施形態における危険車両検出装置１は、車両通行道路（例えば高速道路）における保全作業現場Ｍの車両走行方向上流側に設置される。危険車両検出装置１は、事故を起こすおそれのある車両（以下「危険車両」という）を検出する検出ユニット２と、検出ユニット２が前記危険車両を検出した場合に主として保全作業現場Ｍにいる作業従事者に対して警報を行う警報ユニット（警報部）３と、を含む。ここで、警報ユニット３は、通常、検出ユニット２よりも保全作業現場Ｍに近い位置に配置され、検出ユニット２と警報ユニット３との間には、所定の距離（例えば、１００ｋｍ／ｈで走行中の車両が１０秒程度かかる距離）が確保されている。

図２は、検出ユニット２の外観構成を示している。
図２に示すように、検出ユニット２は、保全作業現場Ｍの車両走行方向上流側における所定の監視対象領域を撮像するカメラ（撮像部）２１と、無線信号を送受信するアンテナ２２と、前記危険車両の検出処理を含む各種の処理・制御を実施する制御装置（検出処理部）２３と、を有する。

カメラ２１及びアンテナ２２は、上下方向に伸縮可能なポール２４に取り付けられており、その高さ位置が調整可能に構成されている。また、検出ユニット２の底部には、複数（ここでは四つ）の車輪２５及び上下方向に伸縮可能な固定脚２６が設けられており、これにより、検出ユニット２は、車輪２５を利用して容易に移動が可能に（すなわち、可搬式に）構成されると共に、固定脚２６を下方に伸ばして路面に接地させて車輪２５を路面から浮かせることにより、移動後の位置に固定されるようになっている。

カメラ２１は、所定のフレームレート（例えば、３０ｆｐｓ）で前記監視対象領域の画像（動画）を撮像し、撮像した画像（以下「前記監視対象領域の撮像画像」という）を制御装置２３に出力する。

制御装置２３は、カメラ２１から入力した前記監視対象領域の撮像画像に基づいて前記監視対象領域を走行する各車両の挙動を把握して前記監視対象領域における車両の通常挙動を学習する一方、学習した通常挙動から外れた挙動を示す車両を前記危険車両として検出する。また、制御装置２３は、前記危険車両を検出した場合には、所定の警報信号を生成し、アンテナ２２を介して警報ユニット３に無線送信する。検出ユニット２の制御装置２３の構成については後述する。

図３は、警報ユニット３の外観構成を示している。
図３に示すように、警報ユニット３は、視覚的な警報装置としての回転灯（パトランプ）３１と、聴覚的な警報装置としての警報器３２と、無線信号を送受信するアンテナ３３と、回転灯３１及び警報器３２の作動制御を含む各種の処理・制御を実施する制御装置３４と、を有する。

回転灯３１、警報器３２及びアンテナ３３は、上下方向に伸縮可能なポール３５に取り付けられており、その高さ位置が調整可能に構成されている。また、警報ユニット３の底部には、複数（ここでは四つ）の車輪３６が設けられており、これにより、警報ユニット３は、車輪３６を利用して容易に移動できるように（すなわち、可搬式に）構成されている。

警報ユニット３の制御装置３４は、検出ユニット２から無線送信された警報信号を受信し、受信した警報信号に基づいて回転灯３１及び／又は警報器３２を作動させる。また、制御装置３４は、危険車両検出装置１が複数の警報ユニット３を含む場合には、受信した前記警報信号を、アンテナ３３を介して他の警報ユニット３に無線送信することも可能である。

次に、検出ユニット２の制御装置２３の構成を説明する。
図４は、検出ユニット２の制御装置２３のブロック図である。
図４に示すように、検出ユニット２の制御装置２３は、車両抽出部２３１と、挙動把握部２３２と、通常挙動学習部２３３と、危険車両検出部２３４と、危険車両記録部２３５と、警報信号生成部２３６、とを有する。

車両抽出部２３１は、カメラ２１から入力した前記監視対象領域の撮像画像の各フレーム（すなわち、入力画像）から背景差分法を用いて車両を抽出する。すなわち、車両抽出部２３１は、車両のない状態での前記監視対象領域についての画像（背景画像）と前記入力画像との差分画像を生成し、生成した差分画像から車両を抽出する。

ここで、前記背景画像は、例えば、危険車両検出装置１の設置時に、カメラ２１によって車両のない状態の前記監視対象領域を撮像した画像（静止画像）とすることができる。但し、本実施形態において、車両抽出部２３１は、車両の抽出精度を維持するため、前記背景画像の更新を行うようにしている。具体的には、車両抽出部２３１は、前記背景画像と前記入力画像との間で明るさにほとんど差がない領域については、前記背景画像における当該領域の画像を前記入力画像における当該領域の画像に置き換えることによって前記背景画像を更新する。

挙動把握部２３２は、車両抽出部２３１によって抽出された各車両を、テンプレートマッチング法を用いて追跡して、各車両の走行速度を算出すると共に各車両の走行軌跡から各車両の走行方向及び走行領域を求めることによって各車両の挙動を把握する。

本実施形態において、挙動把握部２３２は、前記監視対象領域（の撮像画像）に予め設定された速度計測開始ラインから速度計測終了ラインまでの車両の通過時間に基づいて当該車両の走行速度を算出する。また、挙動把握部２３２は、車両の走行軌跡に基づいて、図５に示すように、前記監視対象領域（の撮像画像）を複数に分割した各ブロックにおける当該車両の走行方向を算出する。さらに、挙動把握部２３２は、車両の走行軌跡に基づいて、図６に示すように、前記監視対象領域（の撮像画像）を複数に分割した各ブロックを各車両が通過したか否かを判定することによって当該車両の走行領域（走行ブロック群）を求める。

なお、前記監視対象領域（の撮像画像）の分割数（ブロック数）は、固定値としてもよいが、危険車両検知装置１が設置される車両通行道路などに応じて変更可能に構成されるのが好ましい。また、各車両の前記走行方向が算出されるブロック数と各車両の通過が判定されるブロック数は同じであってもよいし異なってもよい。

通常挙動学習部２３３は、挙動把握部２３２によって把握された各車両の挙動（走行速度、走行方向及び走行領域）を収集し分析することによって前記監視対象領域における車両の通常挙動を学習する。具体的には、通常挙動学習部２３３は、前記監視対象領域における車両の通常走行速度、通常走行方向及び通常走行領域の設定とその更新を行う。通常挙動学習部２３３における処理の詳細については後述する。

危険車両検出部２３４は、挙動把握部２３２によって把握された各車両の挙動（走行速度、走行方向及び走行領域）と、通常挙動学習部２３３によって学習された前記監視対象領域における車両の通常挙動（通常走行速度、通常走行方向及び通常走行領域）とを比較し、前記通常挙動から外れた挙動を示す車両を前記危険車両として検出する。危険車両検出部２３４における処理の詳細については後述する。

画像保存部２３５は、危険車両検出部２３４によって前記危険車両が検出された場合に、カメラ２１から入力した前記監視対象領域の撮像画像を保存、すなわち、前記危険車両の録画を行うと共に、前記危険車両の走行日時を含む危険走行ログを作成して記録する。

警報信号生成部２３６は、危険車両検出部２３４によって前記危険車両が検出された場合に、警報ユニット３の回転灯３１及び／又は警報器３２を作動させる警報信号を生成してアンテナ２２を介して警報ユニット３に無線送信する。

ここで、警報信号生成部２３６は、危険車両検出部２３４によって検出された前記危険車両の種類に応じて、警報ユニット３に異なる警報を行わせる警報信号を生成することができる。すなわち、警報信号生成部２３６は、車両の走行速度、走行方向、走行領域及びこれらの組み合わせのいずれに基づいて前記危険車両を検出したかに応じて異なる警報信号を生成することができる。

前記異なる警報信号は、回転灯３１のみを作動させる警報信号、警報器３２のみを作動させる警報信号、回転灯３１と警報器３２を作動させる警報信号、異なる回転数で回転灯３１を作動させる警報信号、及び、異なる警報音を発生させるように警報器３２を作動させる警報信号などを含む。もちろん、警報ユニット３が互いに異なる色の複数の回転灯３１を有したり、互いに異なる警報音を発生させる複数の警報器３２を有したりする場合には、前記異なる警報信号は、複数の回転灯３１及び／又は複数の警報器３２を選択的に作動させる警報信号や適宜組み合わせて作動させる警報信号を含む。
このようにすると、警報ユニット３が前記危険車両の種類に応じて異なる警報を行うので、どのような種類の危険車両が接近しているかを作業従事者等が容易に把握できるので便宜である。

次に、通常挙動学習部２３３における処理の内容について説明する。
まず、危険車両検出装置１を設置した直後においては、通常挙動学習部２３３は、前記監視対象領域における車両の通常挙動（通常走行速度、通常走行方向、通常走行領域）の初期学習を行う。この初期学習は、例えば、予め設定された所定台数分の車両の挙動に基づいて行われる。

前記初期学習において、通常挙動学習部２３３は、図７に示すように、前記所定台数分の車両の走行速度をヒストグラム化し、その平均値を基準とした一定範囲を前記監視対象領域における車両の通常走行速度として設定する。また、通常挙動学習部２３３は、前記所定台数分の車両の走行方向をブロック単位で平均化して各ブロックにおける平均走行方向を求め、この求めた平均走行方向を各ブロックにおける車両の通常走行方向として設定する。さらに、通常挙動学習部２３３は、前記所定台数分の車両が走行したブロック群を車両の通常走行領域（換言すれば、正常走行領域）として設定する。

また、通常挙動学習部２３３は、前記初期学習の終了後においては、挙動把握部２３２が新たな車両の挙動を把握するたび又は新たに所定台数分の車両の挙動を把握するたびに、前記監視対象領域における車両の通常挙動の学習を行って、前記通常走行速度、前記通常走行方向及び前記通常走行領域を更新する。これにより、前記通常走行速度、前記通常走行方向及び前記通常走行領域には、危険車両検出装置１が設置された車両通行道路の混雑状況などが反映される。なお、危険車両検出部２３４によって前記危険車両として検出された車両の挙動については、前記通常挙動の学習（更新）には使用されない。

次に、危険車両検出部２３４における処理の内容について説明する。
危険車両検出部２３４は、通常挙動学習部２３３が前記初期学習を終了した後に、前記危険車両の検出を行う。

走行速度に関し、危険車両検出部２３４は、挙動把握部２３２によって把握された走行速度が前記通常走行速度から外れている車両を前記危険車両として検出する（走行速度に基づく前記危険車両の検出処理）。また、走行方向に関し、危険車両検出部２３４は、挙動把握部２３２によって把握された各ブロックにおける走行方向と、対応する各ブロックにおける車両の通常走行方向（前記平均走行方向）とのずれ（角度差）を算出し、その累積値が閾値を超えた車両を前記危険車両として検出する（走行方向に基づく前記危険車両の検出処理）。さらに、走行領域に関し、危険車両検出部２３４は、挙動把握部２３２によって把握された走行領域が前記通常走行領域から外れている車両を前記危険車両として検出する（走行領域に基づく前記危険車両の検出処理）。

ここで、危険車両検出部２３４は、走行速度に基づく前記危険車両の検出処理、走行方向に基づく前記危険車両の検出処理及び走行領域に基づく前記危険車両の検出処理を、同時に行ってよいし、所定の順序で行ってもよい。所定の順序で行う場合には、「走行領域に基づく前記危険車両の検出処理」→「走行方向に基づく前記危険車両の検出処理」「走行速度に基づく前記危険車両の検出処理」の順に行うのが好ましい。但し、これに限るものではなく、前記危険車両の検出処理の順序は、危険車両検出装置１の設置場所などに応じて任意に設定することができる。

図８は、検出ユニット２の制御装置２３が実施する処理のフローチャートである。
この処理は、前記背景画像の取得後にカメラ２１から前記監視対象領域の撮像画像が入力されることによって開始される。
ステップＳ１では、背景差分法によって前記監視対象領域の撮像画像から車両を抽出する。

ステップＳ２では、抽出された各車両をテンプレートマッチング法によって追跡し、各車両の挙動（走行速度、走行方向及び走行領域）を把握する。なお、上述したように、走行方向については、前記監視対象領域（の撮像画像）を複数に分割した各ブロックにおける走行方向を把握する。

ステップＳ３では、前記監視対象領域における車両の通常挙動の前記初期学習が終了しているか否かを判定する。そして、前記初期学習が終了している場合には、ステップＳ５に進み、前記初期学習が終了していない場合には、ステップＳ４に進んで前記初期学習を行う。すなわち、前記所定台数分の車両の挙動（走行速度、走行方向及び走行領域）に基づいて、前記監視対象領域における車両の通常走行速度、通常走行方向及び通常走行領域を設定する。

ステップＳ５では、ステップＳ１で抽出された各車両が前記通常走行領域を走行しているか否かを判定する。かかる判定は、ステップＳ２で把握された各車両の走行領域と前記通常走行領域とを比較することにより行う。そして、抽出された各車両が前記通常走行領域を走行している場合にはステップＳ６に進む。一方、抽出された各車両のうちの少なくとも一つの車両が前記通常走行領域以外を走行している場合には、当該車両を前記危険車両として検出してステップＳ９に進む。

ステップＳ６では、ステップＳ１で抽出された各車両の走行方向が前記通常走行方向であるか否かを判定する。かかる判定は、抽出された各車両について、ステップＳ２で把握された各ブロックにおける走行方向と、対応する各ブロックにおける通常走行方向（前記平均走行方向）とのずれ（角度差）の累積値が前記閾値を超えたか否かに基づいて行う。そして、抽出された各車両の前記累積値が前記閾値以下である場合には、抽出された各車両の走行方向が前記通常走行方向であると判定してステップＳ７に進む。一方、抽出された各車両のうちの少なくとも一つの車両の前記累積値が前記閾値を超えた場合には、当該車両の走行方向が前記通常走行方向から外れていると判定し、当該車両を前記危険車両として検出してステップＳ９に進む。

ステップＳ７では、ステップＳ１で抽出された各車両が前記通常走行速度で走行しているか否かを判定する。かかる判定は、ステップＳ２で把握された各車両の走行速度と前記通常走行速度とを比較することにより行う。そして、抽出された各車両が前記通常走行速度で走行している場合にはステップＳ８に進む。一方、抽出された各車両のうちの少なくとも一つの車両が前記通常走行速度以外の速度で走行している場合には、当該車両を前記危険車両として検出してステップＳ９に進む。

ステップＳ８では、ステップＳ２で把握された各車両の挙動（走行速度、走行方向及び走行領域）を用いて、前記通常走行速度、前記通常走行方向及び前記通常走行領域を更新する。すなわち、前記監視対象領域における車両の通常挙動の学習が行われる。なお、かかる更新（学習）は、上述したように所定台数毎に行うようにしてもよく、この場合には、ステップＳ８の処理は適宜省略される。

一方、前記危険車両が検出された場合には、ステップＳ９で前記危険車両の録画を行い、ステップＳ１０で前記危険走行ログを作成して記録し、ステップＳ１１で前記警報信号を生成してアンテナ２２を介して警報ユニット３に送信する。

このように、本実施形態における危険車両検出装置１は、監視対象領域を走行する各車両の挙動を把握して当該監視対象領域における車両の通常挙動を学習し、学習した通常挙動から外れた挙動を示す車両を危険車両として検出する。これにより、前記監視対象領域を走行する車両のなかから事故を起こすおそれのある車両を網羅的に検出することができる。また、危険車両検出装置１は、前記通常挙動として通常走行速度、通常走行方向及び通常走行領域を学習しており、これら三つの指標を前記危険車両の検出に用いることになるので、前記危険車両の検出漏れがより確実に抑制される。さらに、前記監視対象領域を走行する各車両の挙動を把握して当該監視対象領域における車両の通常挙動を学習するので、個々の現場に応じた指標（判断基準）を用いて前記危険車両を検出できる。これは特に可搬型の危険車両検出装置に好適である。

また、危険車両検出装置１は、前記危険車両を検出すると所定の警報を行うので、作業従事者等に前記危険車両の存在を知らせることができ、これにより、作業従事者等の安全を確保することができる。特に、危険車両検出装置１において、検出ユニット２と警報ユニット３とは別体で構成され、両ユニット間で無線通信が可能であるので、警報ユニット３を検出ユニット２から離れた位置に設置することができる。これにより、作業従事者等が退避するための時間を十分に確保することができ、作業従事者等の安全確保をより確実に行える。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形や変更が可能である。
例えば、上述の実施形態においては、危険車両検出装置１が学習を行うことによって前記通常挙動（前記通常走行速度、前記通常走行方向及び前記通常走行領域）を設定しているが、これらを危険車両検出装置１の設置者等が手動で設定するようにしてもよい。

また、上述の実施形態においては、危険車両検出装置１が一つの警報ユニット３を有しているが、危険車両検出装置１が複数の警報ユニット３を有してもよい。
例えば、前記車両通行道路に保全作業現場Ｍが複数ある場合に、各保全作業現場Ｍに警報ユニット３を設置することにより、各保全作業現場Ｍに対してほぼ同時に警報を行うことが可能である。また、図９に示すように、保全作業現場Ｍが見通しの悪いカーブの近くにある場合には、検知ユニット２と、保全作業現場Ｍの近くに設置した警報ユニット３ａと間に（好ましくは、前記カーブの近傍に）警報ユニット３ｂを追加し、この追加の警報ユニット３ｂが、検知ユニット２から無線送信された前記警報信号を警報ユニット３ａに中継するように構成する（すなわち、警報ユニット３ｂを中継局として利用する）。これにより、前記警報信号が保全作業現場Ｍの近くに設置された警報ユニット３ａへと確実に送信されることとなり、作業事業者等の安全を確保できる。

また、上述の実施形態において、カメラ（撮像部）２１及び制御装置（検出処理部）２３は検出ユニット２に設けられており、カメラ２１はポール２４に取り付けられている。しかし、これに限るものではなく、カメラ２１を含む撮像ユニットを設け、当該撮像ユニットを検出ユニット２（ポール２４）に着脱可能に構成したり、検出ユニット２と前記撮像ユニットとを別体で構成したりしてもよい。これらの場合、前記撮像ユニットが本発明の「撮像部」に相当し、また、検出ユニット２と前記撮像ユニットとの間では無線通信又は有線通信が行われる。好ましくは、前記撮像ユニットを標識車（特に自走式標識車）に取り付け可能に構成する。このようにすると、検出ユニット２の小型化が図れると共に、危険車両検出装置１をより容易に設置することが可能となる。

１…危険車両検出装置
２…検出ユニット
３…警報ユニット（警報部）
２１…カメラ（撮像部）
２２…アンテナ
２３…制御装置（検出処理部）
３１…回転灯
３２…警報器
３３…アンテナ
３４…制御装置
２３１…車両抽出部
２３２…挙動把握部
２３３…通常挙動学習部
２３４…危険車両検出部
２３５…危険車両記録部
２３６…警報信号生成部

Claims (11)

1. 監視対象領域を走行する各車両の挙動を把握して前記監視対象領域における車両の通常挙動を学習し、学習した通常挙動から外れた挙動を示す車両を危険車両として検出する、危険車両検出装置。
2. 前記監視対象領域における車両の通常走行速度、通常走行方向及び通常走行領域を前記通常挙動として学習する、請求項１に記載の危険車両検出装置。
3. 前記危険車両を検出したときに警報を行う、請求項１又は請求項２に記載の危険車両検出装置。
4. 前記監視対象領域を撮像する撮像部と、
   前記監視対象領域の撮像画像から車両を抽出し、抽出した車両を追跡することによって前記監視対象領域を走行する各車両の挙動を把握して前記監視対象領域における車両の通常挙動を学習する一方、把握した車両の挙動が前記通常挙動から外れている場合に当該車両を危険車両として検出する検出処理部と、
   前記検出処理部が前記危険車両を検出したときに警報を行う警報部と、
   を含む、請求項３に記載の危険車両検出装置。
5. 前記警報部は、前記撮像部及び前記検出処理部から離れた位置に設置されている、請求項４に記載の危険車両検出装置。
6. 前記撮像部は、標識車に取り付け可能に構成されている、請求項４又は請求項５に記載の危険車両検出装置。
7. 前記撮像部及び前記検出処理部は、一つのユニットに設けられている、請求項４〜６のいずれか一つに記載の危険車両検出装置。
8. 前記検出処理部は、前記監視対象領域の撮像画像を複数に分割した各ブロックにおける車両の通常走行方向を学習する一方、学習した通常走行方向と前記把握した車両の走行方向との角度差をブロック毎に算出し、算出した角度差の累積値が閾値以上となると当該車両を危険車両として検出する、請求項４〜７のいずれか一つに記載の危険車両検出装置。
9. 前記検出処理部は、前記危険車両を検出したときに警報信号を生成して無線送信し、
   前記警報部は、前記検出処理部から無線送信された前記警報信号を受信すると前記警報を行う、
   請求項４〜８のいずれか一つに記載の危険車両検出装置。
10. 前記検出処理部は、検出した前記危険車両の種類に応じて前記警報部に異なる警報を行わせる前記警報信号を生成する、請求項９に記載の危険車両検出装置。
11. 前記警報部を複数含み、
    複数の前記警報部の少なくとも一つは、受信した前記警報信号を他の警報部へと中継する、請求項９又は請求項１０に記載の危険車両検出装置。