JP2014215718A - 車両検知装置、および、車両検知システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両を高精度に検知できる車両検知装置および車両検知システムを提供する。【解決手段】実施形態によれば、車両検知装置は、画像取得手段と、画像検出手段と、物体検知手段と、確定手段とを有する。画像取得手段は、ステレオカメラが所定の撮影領域を撮影した画像を入力する。画像検出手段は、画像取得手段により取得する画像から車両画像を検出する。物体検知手段は、ステレオカメラの撮影領域を検知位置として車両を形成する物体の有無を検知する。確定手段は、画像検知手段により車両画像を検出し、かつ、物体検知手段により車両を形成する物体を検知した場合、ステレオカメラの撮影領域に車両が実在することを確定する。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、車両検知装置および車両検知システムに関する。

従来、車両検知装置は、複数のカメラが撮影した画像から車両を検出する。従来の車両検知装置は、複数のカメラが光学的に撮影した画像から車両らしい画像を検出することにより車両を検知する。しかしながら、カメラは、排気ガス、霧、雪、雨などの透過性の低い固体ではない物質の塊も画像として撮影する。このため、車両検知装置は、排気ガス、霧、雪、雨などを車両としてご検出する可能性がある。

特開平１０−３０７３５２号公報

本発明は、車両を高精度に検知できる車両検知装置および車両検知システムを提供することを目的とする。

実施形態によれば、車両検知装置は、画像取得手段と、画像検出手段と、物体検知手段と、確定手段とを有する。画像取得手段は、ステレオカメラが所定の撮影領域を撮影した画像を入力する。画像検出手段は、画像取得手段により取得する画像から車両画像を検出する。物体検知手段は、ステレオカメラの撮影領域を検知位置として車両を形成する物体の有無を検知する。確定手段は、画像検知手段により車両画像を検出し、かつ、物体検知手段により車両を形成する物体を検知した場合、ステレオカメラの撮影領域に車両が実在することを確定する。

図１は、本実施形態に係る車両検知装置を含む車両検知システムの構成例を概略的に示す図である。 図２は、本実施形態に係る車両検知装置の構成例を示すブロック図である。 図３（ａ）は、カメラの撮影画像の例を示す図である。図３（ｂ）は、カメラの撮影画像に対する車両画像の検知結果の第１の例を示す図である。図３（ｃ）は、カメラの撮影画像に対する車両画像の検知結果の第２の例を示す図である。図３（ｄ）は、カメラの撮影画像に対する車両画像の検知結果をミリ波レーザによる物体の検知結果で修正した車両検知結果の例を示す図である。 図４は、本実施形態に係る車両検知装置における第１の車両検知処理の流れを説明するためのフローチャートである。 図５は、本実施形態に係る車両検知装置における第２の車両検知処理の流れを説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る車両検知装置１０を含む車両検知システムの構成例を示す図である。
本実施形態に係る車両検知システムは、検知対象物としての車両を検知するシステムである。車両検知システムは、道路の所定位置を通行する車両を検知する。たとえば、本実施形態に係る車両検知システムは、高速道路又は有料道路などの料金所に接近してくる車両を検知するシステムとして利用される。また、車両検知システムは、駐車場などの出入り口を通行する車両を検知するシステムとしても利用可能である。

本実施形態に係る車両検知システムは、ステレオカメラと称する複数のカメラが車両の検知領域となる１つの撮影領域を撮影する。また、車両検知システムは、一方のカメラが撮影する画像と他方のカメラが撮影する画像との視差を用いて被検知対象物（車両）の位置情報を算出する機能を有する。

図１に示す構成例において、車両検知システムは、車両検知装置１０、第１カメラ１１、第２カメラ１２、および、ミリ波レーダ１３などにより構成される。
車両検知装置１０は、車両を検知する処理を行う。車両検知装置１０は、たとえば、ＣＰＵなどのプロセッサ、各種のメモリ、及び、各種のインターフェースなどを有するコンピュータで構成される。車両検知装置１０は、第１カメラ１１、第２カメラ１２、およびミリ波レーダ１３などと接続される。

車両検知装置１０は、第１カメラ１１および第２カメラ１２が撮影する画像から車両らしい画像を検出する機能と、ミリ波レーダ１３により物体の有無（物体が実在するか否か）を検知する機能を有する。また、車両検知装置１０は、第１カメラ１１が撮影した画像と第２カメラ１２が撮影した画像とに基づいて、第１カメラ１１及び第２カメラ１２が撮影した画像に含まれる車両までの距離を算出する機能を有する。

車両検知装置１０が有する各機能は、ＣＰＵがメモリに記憶されたプログラムを実行することで実現するようにしても良いし、ハードウエアによって実現されるようにしても良い。たとえば、第１カメラ１１および第２カメラ１２が撮影した画像を処理する画像処理機能は、ＣＰＵがメモリに記憶した画像処理用のプログラムを実行することで実現するようにしても良いし、画像処理用のＬＳＩなどのハードウエアによって実現しても良い。

第１カメラ１１および第２カメラ１２は、ステレオカメラを構成する。ステレオカメラは、高速道路又は有料道路の入場口又は出場口などに設置される。車両検知装置は、第１カメラ１１及び第２カメラ１２が撮影する画像から入場又は出場する車両を検知する。車両検知装置１０による車両の検出結果は、車両の利用者に対する料金決済処理などに利用される。

第１カメラ１１および第２カメラ１２は、同じ撮影領域を撮影する複数のカメラとしてのステレオカメラを構成する。たとえば、第１カメラ１１及び第２カメラ１２は、ＣＣＤカメラなどである。第１カメラ１１および第２カメラ１２は、視差の生じる位置に設置されていればよい。図１に示す構成例では、第１カメラ１１および第２カメラ１２は、上下に所定の距離離れて設置される。

また、第１カメラ１１および第２カメラ１２は、通行する車両の検知対象領域となる道路の脇に固定して設置される。第１カメラ１１および第２カメラ１２は、たとえば、道路を通行する車両（検知対象となる車両）の上面及び側面を含む画像を撮影するように、当該道路を斜め下に見込むように設置される。第１カメラ１１および第２カメラ１２は、撮影した画像を車両検知装置１０へ送信する。また、図１に示す構成例では、第１カメラ１１および第２カメラ１２は、道路脇に設置された支柱１４に固定されている。

ミリ波レーダ１３は、第１カメラ１１および第２カメラ１２の撮影領域内における物体の有無を検知する。ミリ波レーダ１３は、ミリ波帯の電波を発信し、発信した電波の反射を受信して物体の有無を検知する。ミリ波レーダ１３が発信するミリ波帯の電波は、排気ガス、霧、水蒸気、雨および雪などに対する透過率が高く、金属などに反射する。つまり、ミリ波レーダ１３は、排気ガス、霧、水蒸気、雨および雪などを検知することなく、車両を構成する金属などを検知する。また、ミリ波レーダ１３は、人物なども検知しにくくなっている。

図１に示す構成例において、第１カメラ１１、第２カメラ１２およびミリ波レーダ１３は、支柱１４に固定されている。図１に示す構成例では、ミリ波レーダ１３は、第１カメラ１１と第２カメラ１２との間に設置されている。ただし、ミリ波レーダ１３の設定位置は、図１に示す設置位置に限定されるものではない。ミリ波レーダ１３は、第１カメラ１１及び第２カメラ１２の撮影領域において車両としての物体が実在するか否かを検知できる位置に設置されるものであれば良い。

また、第１カメラ１１及び第２カメラ１２の撮影領域において車両としての物体が実在するか否かを検知する装置としては、ミリ波レーダ１３以外の物体検知装置を採用しても良い。すなわち、ミリ波レーダ１３は、第１カメラ１１及び第２カメラ１２の撮影画像からでは車両として誤検知する可能性がある排気ガス、霧、水蒸気、雨および雪などを、実在の車両らしい物体（固体）であるか否かを検知できるものであれば良い。

次に、車両検知装置１０の構成例について説明する。
図２は、車両検知装置１０の構成例を示すブロック図である。
図２に示す構成例において、車両検知装置１０は、制御部２１、記憶部２２、第１の画像インターフェース（Ｉ／Ｆ）２３、第２の画像インターフェース（Ｉ／Ｆ）２４、レーダ制御部２５、画像処理部２６、データ通信部２７を有する。

制御部２１は、車両検知装置１０全体の制御およびデータ処理などを実行する。制御部２１は、たとえば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、及び、各種の内部インターフェースを有する。制御部２１は、ＣＰＵが内部メモリ或いは記憶部２２に記憶されているプログラムを実行することにより各部の制御および各種の処理機能を実現する。また、データ通信部２７は、外部装置と通信するためのインターフェースである。たとえば、データ通信部２７は、上位装置に接続される。

記憶部２２は、各種データを記憶する。記憶部２２は、たとえば、書換え可能な不揮発榮メモリである。記憶部２２は、設定情報およびアプリケーションプログラムなどを記憶する。

第１及び第２の画像Ｉ／Ｆ２３、２４は、画像キャプチャボードにより構成する。第１の画像Ｉ／Ｆ２３は、第１カメラ１１に接続する。第１の画像Ｉ／Ｆ２３は、第１カメラ１１が撮影した画像を取得する。第２の画像Ｉ／Ｆ２４は、第２カメラ１２に接続する。第２の画像Ｉ／Ｆ２４は、第２カメラ１２が撮影した画像を取得する。また、第１及び第２の画像Ｉ／Ｆ２３、２４は、第１及び第２カメラ１１、１２が画像を撮影したタイミングを示す情報を制御部２１へ通知する。

レーダ制御部２５は、ミリ波レーダ１３に接続する。レーダ制御部２５は、ミリ波レーダ１３の駆動を制御し、ミリ波レーダ１３による物体（車両）の検知結果を示す情報を取得する。たとえば、レーダ制御部２５は、制御２１から指示に従ってミリ波レーダ１３に車両の検知を実行させる。また、レーダ制御部２５は、ミリ波レーダ１３から車両の結果を取得し、ミリ波レーダによる車両の検知結果を示す情報を制御部２１へ供給する。なお、レーダ制御部２５は、制御部２１で実現しても良い。

画像処理部２６は、第１カメラ１１および第２カメラ１２が撮影した画像を処理する。画像処理部２６は、たとえば、第１カメラ１１が撮影した画像と第２カメラ１２が撮影した画像とから車両を検出する機能（画像検知手段）、第１カメラ１１が撮影した画像と第２カメラ１２が撮影した画像との視差に基づいて車両の位置情報（距離）を算出する機能などを有する。なお、画像処理部２６は、制御部２１のＣＰＵがプログラムを実行することにより実現する機能であっても良いし、画像処理用のＬＳＩにより実現しても良い。

次に、本実施形態に係る車両検知装置１０における車両検知処理の概要について説明する。
図３（ａ）は、第１カメラ１１あるいは第２カメラ１２が撮影した撮影画像の例である。図３（ａ）に示す撮影画像には、車両と車両の後に続く煙霧（排気ガス、霧、雨、雪等）とが存在する。第１及び第２カメラ１１、１２は、光学的に画像を撮影するため、図３（ａ）に示す撮影画像の例では、煙霧が車両と同程度の大きさ（車両画像として検出される程度の大きさ）の塊の領域として撮影されている。

図３（ｂ）及び図３（ｃ）は、図３（ａ）に示す画像に対して、車両画像の検出処理を実施した例である。図３（ｂ）に示す例では、車両画像の検出処理によって、実際の車両の画像と煙霧の画像とがそれぞれ検出されている。また、図３（ｃ）に示す例では、車両画像の検出処理によって、車両と煙霧とを含む１つの画像領域が検出されている。すなわち、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示す検出結果の例では、煙霧の領域を車両又は車両の一部として検出されている。撮影画像において煙霧が車両と同程度の大きさの塊として撮影されている場合、当該画像に対する画像処理だけでは、煙霧の塊の画像を車両画像でないと識別することは容易ではない。

図３（ｄ）は、図３（ｂ）あるいは図３（ｃ）に示す検出結果をミリ波レーダによる物体の検知結果に従って補正した車両検知結果の例である。ミリ波レーダ１３は、車両が実在する領域は物体有りを示す検知信号を出力するが、図３（ｂ）に示す煙霧の領域、あるいは、図３（ｃ）に示す車両の後ろ側の煙霧の領域は物体が存在しないことを示す検知信号を出力する。従って、車両検知装置１０は、車両画像の検出処理において図３（ｂ）或いは図３（ｃ）に示すような煙霧の領域を車両画像として検出した場合であっても、ミリ波レーダ１３の検知結果により物体として実在しない煙霧の領域を車両検知結果から排除できる。すなわち、車両検知装置１０は、第１及び第２カメラ１１，１２の撮影画像に対する車両画像の検知結果をミリ波レーダ１３の検知結果に基づいて修正することにより物体として実在する領域を車両として検知できる。

次に、本実施形態に係る車両検知装置１０における車両検知処理について説明する。
図４は、本実施形態に係る車両検知装置１０における第１の車両検知処理の流れを説明するためのフローチャートである。
第１の車両検知処理を実行中において、車両検知装置１０は、第１の画像Ｉ／Ｆ２３及び第２の画像Ｉ／Ｆ２４により第１カメラ１１が撮影した画像及び第２カメラ１２が撮影した画像を取得する（ステップＳ１１）。第１カメラ１１が撮影した画像と第２カメラ１２が撮影した画像を取得すると、車両検知装置１０の制御部２１は、画像処理部２６に第１及び第２カメラ１１、１２の撮影画像から車両画像を検出する処理を実行させる（ステップＳ１２）。画像処理部２６は、第１の画像Ｉ／Ｆ２３及び第２の画像Ｉ／Ｆ２４が取得する第１及び第２カメラ１１、１２の撮影画像に対して車両画像を検出する処理を実行し、車両画像の検出結果を制御部２１へ出力する。

制御部２１は、画像処理部２６により第１及び第２カメラ１１、１２の撮影画像からの車両画像の検出結果を取得する（ステップＳ１３）。画像処理部２６が第１及び第２カメラ１１、１２の撮影画像から車両画像を検出できなかった場合（ステップＳ１３、ＮＯ）、制御部２１は、ステップＳ１１へ戻り、次の撮影画像に対する処理に移行する。

また、画像処理部２６が第１及び第２カメラ１１、１２の撮影画像から車両画像を検出した場合（ステップＳ１３、ＹＥＳ）、制御部２１は、車両画像を検出された画像の撮影領域に対するミリ波レーダ１３による物体の検知結果をレーダ制御部２５から取得する（ステップＳ１４）。なお、車両画像が検出された画像を撮影したときのミリ波レーダ１３の検知結果を取得するため、ミリ波レーダ１３の検知結果は、制御部２１あるいはレーダ制御部２５の内部メモリもしくは記憶部２２に保持しておくようにしても良い。

ミリ波レーダ１３が車両画像を検出した領域において実在の物体を検知した場合（ステップＳ１５、ＹＥＳ）、制御部２１は、当該車両画像が実在の車両を撮影したものであると判断する。車両画像が実在の車両を撮影したものであると判断した場合、制御部２１は、車両を検知したことを確定し（ステップＳ１６）、必要に応じて車両を検知したことを示す信号を出力する。車両を検知した後、制御部２１は、ステップ１１へ戻り、上述した処理を繰り返し実行する。

また、ミリ波レーダ１３が車両画像を検出した領域において実在の物体を検知できなかった場合（ステップＳ１５、ＮＯ）、制御部２１は、当該車両画像が実在の車両を撮影したものでないと判断する。車両画像が実在の車両を撮影したものでないと判断した場合、制御部２１は、当該車両画像の検知結果を破棄し、ステップＳ１１へ戻り、上述した処理を繰り返し実行する。
なお、撮影画像から複数の車両画像が検出された場合、制御部２１は、各車両画像に対してミリ波レーダ１３の検知結果により車両が実在するか否かを判定するものとする。

上記の第１の車両検知処理によれば、車両検知装置は、ステレオカメラが撮影した撮影画像を取得し、ステレオカメラの撮影画像に対する車両画像の検出処理の結果を、ミリ波レーダ１３による実在の物体の検知結果により修正（確定）するようにしたものである。
これにより、本実施形態に係る車両検知装置および車両検知システムによれば、排気ガス、霧、雨、雪などの塊の画像を車両画像でないと判定でき、排気ガス、霧、雨、雪などを車両として誤検知することがなく、高精度な車両の検知が実現できる。

次に、車両検知装置１０による第２の車両検知処理について説明する。
本実施形態に係る車両検知装置１０は、第２の車両検知処理として、ミリ波レーダ１３が実在の物体を検知した場合、第１及び第２カメラ１１、１２の撮影画像に対する車両画像の検出処理結果を実行するようにしても良い。

図５は、本実施形態に係る車両検知装置１０における第２の車両検知処理の流れを説明するためのフローチャートである。
第２の車両検知処理を実行中において、車両検知装置１０は、第１及び第２カメラ１１、１２の撮影領域（車両の検知領域）に対するミリ波レーダ１３による物体の検知結果をレーダ制御部２５から取得する（ステップＳ２１）。ミリ波レーダ１３が車両画像と検出した領域に実在の物体を検知していない場合（ステップＳ２２、ＮＯ）、制御部２１は、ステップＳ２１へ戻る。

また、ミリ波レーダ１３が実在の物体（固体）を検知した場合（ステップＳ２２、ＹＥＳ）、制御部２１は、第１の画像Ｉ／Ｆ２３及び第２の画像Ｉ／Ｆ２４により第１及び第２カメラ１１、１２が撮影した画像を取得する（ステップＳ２３）。第１及び第２カメラ１１、１２が撮影した画像を取得すると、制御部２１は、第１及び第２カメラ１１、１２の撮影画像から車両画像を検出する処理を画像処理部２６に実行させる（ステップＳ２４）。

画像処理部２６は、第１及び第２カメラ１１、１２の撮影画像に対して車両画像を検出する処理を実行し、車両画像の検出結果を制御部２１へ出力する。制御部２１は、第１及び第２カメラ１１、１２の撮影画像からの車両画像の検出結果を画像処理部２６から取得する（ステップＳ２５）。画像処理部２６が第１及び第２カメラ１１、１２の撮影画像から車両画像を検出できなかった場合（ステップＳ２５、ＮＯ）、制御部２１は、ステップＳ１１へ戻る。

また、画像処理部２６が第１及び第２カメラ１１、１２の撮影画像から車両画像を検出した場合（ステップＳ２５、ＹＥＳ）、制御部２１は、ミリ波レーダ１３が実在の物体として検知した車両の画像を検出したものと判断する。実在する物体としての車両の画像を検出した場合、制御部２１は、車両を検知したことを確定し（ステップＳ２６）、必要に応じて車両を検知したことを示す信号を出力する。車両を検知した後、制御部２１は、ステップ１１へ戻る。

また、物体が検知されたときに撮影された画像から車両画像を検出できない場合、つまり、ミリ波レーダ１３が検知した実在の物体が車両でないと検出した場合（ステップＳ２５、ＮＯ）、制御部２１は、実在の物体として検知された物体が車両ではなく、撮影領域には車両が存在しないと判断する。撮影領域には車両がないと判断した場合、制御部２１は、ステップＳ１１へ戻る。

上記の第２の車両検知処理によれば、車両検知装置は、ミリ波レーダ１３により実在の物体が検知された場合、ステレオカメラが撮影した撮影画像に対する車両画像の検出処理の結果を実行するようにしたものである。
これにより、第２の車両検知処理を適用した車両検知装置および車両検知システムでは、排気ガス、霧、雨、雪などの塊が発生した場合であっても、実在の物体（固体）を検知しなければ、ステレオカメラが撮影した撮影画像に対する車両画像の検出処理の結果が実行されず、結果として、排気ガス、霧、雨、雪の塊などを車両として誤検知することがなく、高精度な車両の検知が実現できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…車両検知装置、１１…第１カメラ、１２…第２カメラ、１３…ミリ波レーダ（物体検知装置）、２１…制御部（確定手段）、２２…記憶部、２３…第１の画像インターフェース（画像取得手段）、２４…第２の画像インターフェース（画像取得手段）、２５…レーダ制御部（物体検知手段）、２６…画像処理部（画像検出手段）。

Claims (10)

1. ステレオカメラが所定の撮影領域を撮影した画像を入力する画像取得手段と、
   前記画像取得手段により取得する画像から車両画像を検出する画像検出手段と、
   前記ステレオカメラの撮影領域を検知位置として車両を形成する物体の有無を示す検知信号を取得する物体検知手段と、
   前記画像検知手段により車両画像を検出し、かつ、前記物体検知手段により車両を形成する物体の有りを示す検知信号を取得した場合、前記ステレオカメラの撮影領域に車両が実在することを確定する確定手段と、
   を有する車両検知装置。
2. 前記物体検知手段は、排気ガス、霧、雨及び雪を検知しない電波により車両を形成する物体を検知する物体検知装置から検知振動を取得するインターフェースである、
   前記請求項１に記載の車両検知装置。
3. 前記物体検知手段は、ミリ波レーダを接続するインターフェースである、
   前記請求項１に記載の車両検知装置。
4. 前記確定手段は、前記画像検出手段が車両画像を検出した場合、前記物体検知手段が車両を形成する物体を検知したか否かにより車両が実在するか否かを確定する、
   前記請求項１乃至３の何れか１項に記載の車両検知装置。
5. 前記確定手段は、前記物体検知手段が車両を形成する物体を検知した場合に、前記画像検出手段が車両画像を検出したか否かにより車両が実在するか否かを確定する、
   前記請求項１乃至３の何れか１項に記載の車両検知装置。
6. 所定の撮影領域を撮影するステレオカメラと車両検知装置とを有する車両検知システムであって、
   さらに、前記ステレオカメラの撮影領域を検知位置として車両を形成する物体の有無を検知する物体検知装置を有し、
   前記車両検知装置は、
   前記ステレオカメラが撮影した画像から車両画像を検出する画像検出手段と、
   前記画像検出手段により車両画像を検出し、かつ、前記物体検知装置が車両を形成する物体を検知した場合、前記ステレオカメラの撮影領域に車両が実在することを確定する確定手段と、を有する、
   車両検知システム。
7. 前記物体検知装置は、排気ガス、霧、雨及び雪を検知しない電波により車両を形成する物体を検知する、
   前記請求項６に記載の車両検知システム。
8. 前記物体検知装置は、ミリ波レーダである、
   前記請求項７に記載の車両検知システム。
9. 前記確定手段は、前記画像検出手段が車両画像を検出した場合、前記物体検知装置が車両を形成する物体を検知したか否かにより車両が実在するか否かを確定する、
   前記請求項６乃至８の何れか１項に記載の車両検知システム。
10. 前記確定手段は、前記物体検知装置が車両を形成する物体を検知した場合に、前記画像検出手段が車両画像を検出したか否かにより車両が実在するか否かを確定する、
    前記請求項６乃至８の何れか１項に記載の車両検知システム。

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