JP2016177389A

JP2016177389A - 車両認識装置

Info

Publication number: JP2016177389A
Application number: JP2015055458A
Authority: JP
Inventors: 英治福澤; Eiji Fukuzawa
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 2015-03-18
Filing date: 2015-03-18
Publication date: 2016-10-06

Abstract

【課題】駐車場の環境に関わらず車番等の車両情報を確実に取得ことができる車両認識装置を提供すること。【解決手段】対象車両である自動車ＶＨからの光線ＬＢを反射する反射鏡２３ｂと、反射鏡２３ｂを介して自動車ＶＨを撮影するカメラ２３ａとを有し、カメラ２３ａから出力された画像信号に基づいて車両情報を認識する。これにより、カメラ２３ａの設置場所が制限される場合であっても、カメラ２３ａを許容される位置に配置して自動車ＶＨの画像を取り込むことができ、車番等の車両情報を確実に取得ことができる。【選択図】図２

Description

本発明は、車番等の車両情報を認識する車両認識装置に関し、特に駐車場の入出庫口等に設置されるカメラを有する車両認識装置に関する。

車両認識装置として、車両を撮影することによって車番の画像を取得するカメラを有し、得られた画像から車番等を認識するものが公知となっている（特許文献１、２参照）。例えば特許文献２では、個体識別用のカメラが通路を出入口に向かってくる車両に正対するように設置され、このカメラが捉えた画像は記録装置に記録されて車番等の固体識別に利用される。
しかしながら、駐車場の環境によっては、カメラの設置場所が制限され設置が困難になる場合がある。つまり、駐車場の入出場口の周辺が狭い場合、撮影角度、光源確保、遮蔽物の影響等の要因によって、判定対象である車番を含むナンバープレートをカメラ画像として取り込むことができなくなる。また、カメラの位置から車両までが遠い場合、車体が認識できるまで近づくのを待つ必要があり、車番の読み取りが遅れてしまう可能性がある。

特開２００９−１５４７８号公報特開２００４−１０２６４５号公報

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、駐車場の環境に関わらず車番等の車両情報を確実に取得ことができる車両認識装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る車両認識装置は、対象車両からの光線を反射する反射鏡と、反射鏡を介して対象車両を撮影するカメラとを有し、カメラから出力された画像信号に基づいて車両情報を認識する。

上記車両認識装置では、カメラが反射鏡を介して対象車両を撮影するので、カメラの設置場所が制限される場合であっても、カメラを許容される位置に配置して対象車両の画像を取り込むことができ、車番等の車両情報を確実に取得ことができる。

本発明の具体的な側面では、上記車両認識装置おいて、反射鏡は、反射に際して光線の発散角を調整することによりカメラによって撮影される画像を拡大する。この場合、車両番号標（ナンバープレート）等の目的とする部分の画像を所望の程度に拡大して検出することができ、反射鏡の存在等によって対象車両までの撮影距離が長くなる場合であっても、車両情報の検出精度を高めることができる。

本発明の別の側面では、カメラは、対象車両を反射鏡を介して間接的に撮影可能であるとともに、対象車両を直接的に撮影可能である。この場合、対象車両を多方面から撮影することができ、検出される車両情報を増やすことができる。

本発明のさらに別の側面では、カメラは、対象車両の走行方向に関する一端側を反射鏡を介して撮影するとともに、対象車両の走行方向に関する他端側を反射鏡を介することなく撮影する。この場合、車番等の認識がより確実なものとなる。

本発明のさらに別の側面では、反射鏡は、可視光線を反射し、カメラは、可視画像を撮影する。この場合、対象車両を可視光線で撮影した可視画像から車番等の車両情報を認識することができる。

本発明のさらに別の側面では、反射鏡は、赤外光線を反射し、カメラは、赤外画像を撮影する。この場合、対象車両を赤外光線で撮影した赤外画像から車番等の車両情報を認識することができる。

本発明のさらに別の側面では、車両情報の認識率の相対的な低下に基づいて反射鏡の不具合を判断する。この場合、反射鏡の劣化、損傷等を監視することができ、車両認識装置の保守が簡便となる。

第１実施形態に係る車両認識装置の適用例を説明する斜視図である。第１実施形態に係る車両認識装置の適用例を説明する平面図である。車両認識装置の回路的な構造の一例を概念的に説明するブロック図である。車両認識装置の動作例を説明するフローチャートである。第２実施形態に係る車両認識装置の適用例を説明する平面図である。第３実施形態に係る車両認識装置の適用例を説明する平面図である。（Ａ）及び（Ｂ）は、カメラによって撮影される画像等を概念的に説明する図である。

［第１実施形態］
図１及び２は、第１実施形態の車両認識装置が適用された駐車場の出庫側装置１０の外観を説明する斜視図及び平面図である。図示の出庫側装置１０は、精算装置２１と、ゲート装置２２と、車両認識装置２３とを備える。

精算装置２１は、詳細な説明は省略するが、駐車券処理部、ディスプレイ、金銭処理装置、通信部、制御回路等を備える。精算装置２１は、駐車券を受け取って精算金額を表示し、入金を受け付けて精算が終了した場合は、ゲート装置２２に指令を送ってポール２２ａの一端を上昇させることにより、ゲートを開放する。

ゲート装置２２は、回動によって開閉するポール２２ａと、ポール２２ａの根元側を支持して開閉動作を行わせる駆動装置２２ｂと、ポール２２ａの先端側を受け止めるキャッチャー２２ｃとを備える。ゲート装置２２は、精算装置２１の制御下で動作し、通路ＰＡに進入した認識の対象車両である自動車ＶＨが精算を完了した場合、ポール２２ａの根元側を支点として先端を上昇させることにより、ポール２２ａを起立させて自動車（対象車両）ＶＨの通過を許可する。

車両認識装置２３は、精算装置２１と一体的に構成され、精算装置２１の制御下で動作する。車両認識装置２３は、カメラ２３ａと、反射鏡２３ｂと、駆動制御回路２３ｃとを有する。

車両認識装置２３において、カメラ２３ａは、例えば可視画像を撮影することができ、撮影によって得た画像信号を駆動制御回路２３ｃに出力する。カメラ２３ａは、撮像レンズと、ＣＭＯＳ、ＣＣＤ等からなるイメージセンサーと、駆動回路とを備えるものであり、このイメージセンサーで検出された可視画像は、例えばデジタル画像信号として駆動制御回路２３ｃに出力される。
なお、カメラ２３ａは、可視画像に代えて赤外画像を撮影するものとできる。この場合、レンズは赤外線結像用となり、イメージセンサーは、赤外線像検出用となり、内蔵されたイメージセンサーで検出された赤外画像は、例えばデジタル画像信号として駆動制御回路２３ｃに出力される。
なお、自動車ＶＨを撮影する場合、一般的には自動車ＶＨを照明することが望ましい。このため、カメラ２３ａに付随して不図示の照明装置が設けられており、この照明装置は、照明光を反射鏡２３ｂに投光する。照明光の投光タイミングは、カメラ２３ａの駆動制御回路２３ｃの動作と同期させることができる。

反射鏡２３ｂは、図示の例では、ゲート装置２２のキャッチャー２２ｃに固定されている。反射鏡２３ｂは、自然光又は照明光下に置かれた自動車ＶＨで反射された可視波長域の光線ＬＢをカメラ２３ａに向けて反射できるように、配置、向き、サイズ等が調整されている。なお、自動車ＶＨによる自然光や照明光の反射は、結像系のミラーのような正反射的又は鏡面反射的なものと異なり、物体色を生じさせる拡散反射と呼ばれるものである。反射鏡２３ｂは、カメラ２３ａが可視画像を撮影するものである場合、可視光を反射する可視光線用ミラーであり、カメラ２３ａが赤外画像を撮影するものである場合、赤外光を反射する赤外光線用反射板である。反射鏡２３ｂは、例えば基材の片側に形成された鏡面上にアルミニウム、銀等の金属を蒸着し、必要に応じて光透過性の保護コーティングを施したものである。カメラ２３ａが赤外画像を撮影するものである場合、鏡面の材料は近赤外〜遠赤外のうち観察波長に対して高い反射率を示す材料を用いる。

反射鏡２３ｂは、反射に際して光線の発散角を調整することにより、カメラ２３ａによって撮影される画像を拡大する。つまり、反射鏡２３ｂは、拡大型の結像系である。具体的には、反射鏡２３ｂの反射面２３ｄは、凹の球面となっており、自動車ＶＨからの光線ＬＢを反射する際に発散を弱めることにより、カメラ２３ａによって撮影される自動車ＶＨの画像を拡大する役割を有する。ただし、反射鏡２３ｂによる拡大率が過度に大きくなると、カメラ２３ａによる撮影領域が狭まって進入してきた自動車ＶＨの位置によっては車両番号標ＮＰを撮影できなくなる可能性がある。よって、反射鏡２３ｂによる拡大率は、反射鏡２３ｂの設置場所、反射鏡のサイズ等に応じて適度に設定される。
なお、反射鏡２３ｂの反射面２３ｄは、平面又は凸面とすることもできる。反射面２３ｄを凸面とした場合、見かけ上の画角が広がってカメラ２３ａによる撮影領域が広がる。この場合、反射面２３ｄの凸の曲率が過度に大きくならないようにして、カメラ２３ａに要求される解像度のレベルが高くなって車両番号標ＮＰの文字又は数字が読み取れなくなることを回避する。

駆動制御回路２３ｃは、カメラ２３ａを動作させて画像信号を出力させることができ、画像信号から自動車ＶＨの車両番号標ＮＰの画像を抽出し、抽出された画像から車両情報としての車番を判定することができる。駆動制御回路２３ｃは、このようにして得た車番を精算装置２１に出力する。

図３を参照して、車両認識装置２３の駆動制御回路２３ｃについて説明する。駆動制御回路２３ｃは、ＣＰＵ５１、画像情報受付部５２、記憶装置５３、表示装置５４、通信部５５、バス５６、電源５９等を備える。

ＣＰＵ５１は、バス５６を介して、画像情報受付部５２、記憶装置５３、表示装置５４、及び通信部５５との間で相互にデータの授受が可能になっている。記憶装置５３は、車両認識装置２３を動作させる各種プログラム等を記憶しているプログラム領域を有するプログラム記憶部と、画像情報受付部５２からの画像データ、通信部５５からのコマンドその他のデータ、ＣＰＵ５１による処理結果等を一時格納するデータ領域を有するデータ記憶部とを備える。表示装置５４は、ＣＰＵ５１からの指令信号に基づいて必要な表示を行う。表示装置５４は、車両認識装置２３の動作状態を可視的に表示し、車両認識装置２３の動作状態の診断を可能にする。通信部５５は、外部機器、特に精算装置２１との通信を可能にしている。通信部５５により、ＣＰＵ５１によって画像から抽出された車番が精算装置２１に送信される。電源５９は、ＣＰＵ５１、カメラ２３ａ等に電力を供給している。電源５９は、精算装置２１の電源に接続されている。このように、車両認識装置２３のうち、カメラ２３ａ及び駆動制御回路２３ｃは、精算装置２１から電力の供給を受けており、車両認識装置２３との間でデータ通信を行うので、車両認識装置２３に隣接して配置することが望ましい。このため、カメラ２３ａ及び駆動制御回路２３ｃは、図１等に示す反射鏡２３ｂやキャッチャー２２ｃの位置ではなく、車両認識装置２３に隣接して配置されている。

以下、図４のフローチャート等を参照して、本実施形態の車両認識装置２３を用いた車番の検出処理について説明する。まず、ＣＰＵ１０は、画像情報受付部５２を介してカメラ２３ａのフレーム画像に対応する画像情報を取得するとともに、記憶装置５３から動体監視用のプログラムを読み出して、フレーム画像の変化として動体監視を行う（ステップＳ１１）。具体的には、連続した又は所定間隔の２コマ以上のフレーム画像について階調等の画素単位の差分を積算した変動量が記憶装置５３に保管された所定の閾値を超えたか否かで動体の存在を検出する。
次に、ＣＰＵ１０は、動体が検出されたか否かを確認し（ステップＳ１２）、動体が検出されなければ（ステップＳ１２：Ｎ）、上記ステップＳ１１の動体監視の動作を繰り返す。
動体が検出された場合（ステップＳ１２：Ｙ）、ＣＰＵ１０は、記憶装置５３から車両番号標（ナンバープレート）の読取用又は文字認識用のプログラムを読み出して、画像からのパターン検出として車両番号標に対応する画像の検出と、車両番号標内の数字や文字の検出つまり車番の検出とを行う（ステップＳ１３）。車両番号標や車番の検出には、パターンマッチング、線分抽出等の公知の手法を用いることができる。なお、車両番号標や車番の検出に際しては、カメラ２３ａのフレーム画像を反転させることにより、反射鏡２３ｂによる画像の反転を補償することができる。ただし、フレーム画像を敢えて反転させなくても、マッチングのための参照画像を予め反転させておけば、同様の処理が可能である。車両番号標の検出のためのマッチングに際しては、輪郭だけでなく様々な要素に関して特徴点抽出等の処理を行うことができる。その他、画像処理に際しては、コントラスト調整、傾き補正、台形補正、エッジ強調補正等の各種処理を行うことができる。
次に、ＣＰＵ１０は、車両番号標及び車番が検出されたか否かを確認し（ステップＳ１４）、車両番号標及び車番が検出されれば（ステップＳ１４：Ｙ）、車番及び検出時刻を記憶装置５３に記録するとともに、検出した車番を通信部５５を介して精算装置２１に送信する（ステップＳ１５）。
次に、ＣＰＵ１０は、検出動作終了の指示あるか否かを確認し（ステップＳ１６）、指示が確認されなければ（ステップＳ１６：Ｎ）、上記ステップＳ１に戻って検出動作を繰り返す。検出終了の指示があれば（ステップＳ１６：Ｙ）、処理を終了する。検出動作終了の指示は、例えば精算装置２１から出力される。
一方、ステップＳ１４で車両番号標及び車番が検出されていないと判断された場合、ＣＰＵ１０は、記憶装置５３から車番等の認識率についての監視用のプログラムを読み出して、画車番等の認識率が所定以上に低下したか否かを判断する（ステップＳ１７）。画車番等の認識率が所定以上に低下していない場合、つまり、正常な動作が行われていると判断した場合、検出動作終了の指示あるか否かを確認する（ステップＳ１６）。
ステップＳ１７で行われる画車番等の認識率の判断は、動体を監視し始めてから繰り返し行われる車番検出動作を一組として判断する。つまり、ステップＳ１１で最初に動体を検出した後、ステップＳ１２〜Ｓ１５が複数回繰り返され、かつ、認識された車番が同じである場合は、同一の自動車ＶＨの車両番号標ＮＰの検出が繰り返されているだけであり、車番の認識回数は１回として扱う。同様に、ステップＳ１１で最初に動体を検出した後、車番を認識できないままステップＳ１２〜Ｓ１４が複数回繰り返されても、車番の認識不可回数は１回として扱う。認識率は、上記のような認識回数を、認識回数及び認識不可回数の和で除したものとなる。なお、上記認識率の計算は単なる一例であり、車番を認識できた時間的な割合で認識率を判断することもできる。
ＣＰＵ１０は、画車番等の認識率が低下している場合、つまり、正常な動作が行われていないと判断した場合、この異常状態を記憶装置５３に記録するとともに、これに対応する警告信号を通信部５５を介して精算装置２１に出力する。ＣＰＵ１０は、表示装置５４に異常状態の警告表示を行わせる。このように、画車番等の認識率の低下を利用して反射鏡２３ｂの異常を検知する場合、反射鏡２３ｂにセンサーを組み込む必要が無くなる。

なお、精算装置２１では、車両認識装置２３から受け取った車番を駐車券に記録された車番等を含む情報と比較して、適正な駐車券が投入されたか否かを判断する。

以上で説明した第１実施形態の車両認識装置２３によれば、カメラ２３ａが反射鏡２３ｂを介して対象車両である自動車ＶＨを撮影するので、カメラ２３ａの設置場所が制限される場合であっても、カメラ２３ａを許容される位置に配置して自動車ＶＨの画像を取り込むことができ、車番等の車両情報を確実に取得ことができる。

［第２実施形態］
以下、図５を参照して、第２実施形態に係る車両認識装置について説明する。なお、第２実施形態は、第１実施形態を部分的に変更したものであり、第１実施形態と共通する部分については説明を省略する。

第２実施形態に係る車両認識装置２３の場合、カメラ２３ａや反射鏡２３ｂの設置位置の調整により、自動車ＶＨの走行方向に関する前端側であるフロントの車両番号標ＮＰと、自動車ＶＨの走行方向に関する後端側であるリアの車両番号標ＮＰとを撮影できるようになっている。反射鏡２３ｂは、通路ＰＡにおいてカメラ２３ａの反対側の近傍に設置された支柱２３ｊに固定されている。フロントの車両番号標ＮＰは、カメラ２３ａによって直接的に撮影され、リアの車両番号標ＮＰは、カメラ２３ａ及び反射鏡２３ｂによって間接的に撮影される。本実施形態の場合、フロントの車両番号標ＮＰは、直接の光線ＬＢ１による非反転画像として取得され、リアの車両番号標ＮＰは、間接の光線ＬＢ２による反転画像として取得される。なお、駆動制御回路２３ｃによって行われる車番の読取用又は文字認識用のプログラムは、反転文字にも非反転文字にも対応している。

本実施形態の場合、非反転画像の取得に際してのカメラ２３ａへの光線ＬＢ１の入射方向と、反転画像の取得に際してのカメラ２３ａへの光線ＬＢ２の入射方向とが極めて近く、カメラ２３ａの視野を比較的狭くしたままとできる。さらに、反射鏡２３ｂによる拡大率を調整することにより、フロントの車両番号標ＮＰのサイズとリアの車両番号標ＮＰのサイズとを略一致させることもでき、文字認識の精度を向上させることが容易になる。

本実施形態の場合、第１及び第２の車番のいずれかが認識されるだけで足り、車番の認識率を高めることができる。また、本実施形態の場合、まずフロントの車両番号標ＮＰが非反転画像として取得されて第１の車番が認識され、次にリアの車両番号標ＮＰが反転画像として取得されて第２の車番が認識される。順次取得された非反転画像及び反転画像から得た第１及び第２の車番が一致する場合、認識された車番の信頼度が高いと言える。

［第３実施形態］
以下、図６を参照して、第３実施形態に係る車両認識装置について説明する。なお、第３実施形態は、第１又は第２実施形態を部分的に変更したものであり、第１又は第２実施形態と共通する部分については説明を省略する。

第３実施形態に係る車両認識装置２３の場合、出庫側装置１０から独立して駐車場内の通路ＰＡ周辺に設けられている。また、第３実施形態に係る車両認識装置２３の場合、カメラ２３ａに対して反射鏡２３ｂが通路ＰＡの同一側に配置されている。この結果、非反転画像の取得に際してカメラ２３ａへの光線ＬＢ１の入射方向と、反転画像の取得に際してカメラ２３ａへの光線ＬＢ２の入射方向とが比較的離れ、カメラ２３ａの視野を比較的広くする必要がある。その一方で、非反転画像の取得に際しての光線ＬＢ１の入射方向と、反転画像の取得に際しての光線ＬＢ２の入射方向とが完全に分離されるので、画像検出は比較的簡潔なものとなる。すなわち、図７（Ａ）に示すように、カメラ２３ａのフレーム画像ＦＰ中には、反射鏡２３ｂに対応する第１領域Ａ１と、それ以外の第２領域Ａ２とが固定的に存在する。第１領域Ａ１には、反転されたリアの車両番号標ＮＰのリア標識画像ＩＭ１が存在し、第２領域Ａ２には、非反転のフロントの車両番号標ＮＰのフロント標識画像ＩＭ２が存在する。なお、リア標識画像ＩＭ１とフロント標識画像ＩＭ２とは、異なる時間においてフレーム画像ＦＰ中に存在するが、説明の便宜上同時に表示している。この場合、フレーム画像ＦＰのうち反射鏡２３ｂに対応する第１領域Ａ１については反転処理を施し、第２領域Ａ２については反転させないでそのまま用いるということが可能になる（図７（Ｂ）参照）。

なお、上記車両認識装置２３において、カメラ２３ａの架台を可動にし、駆動制御回路２３ｃによってカメラ２３ａの向きを変更できるようにするならば、光線ＬＢ１の入射方向と光線ＬＢ２の入射方向とに視野を切り換えることができ、カメラ２３ａの撮像レンズをあまり広角にする必要がなくなる。

上記第１〜第３実施形態では、車両認識装置２３によって車両番号標ＮＰに表記された車番を検出又は認識させたが、車番の認識に際して車両番号標ＮＰの色を抽出することもできる。さらに、車両認識装置２３によって車番以外の車両情報、例えば車種等を認識させることもできる。

上記実施形態では、単一の反射鏡２３ｂを用いているが、複数の反射鏡２３ｂを用いて車番認識等を行ってもよい。この場合、複数の反射鏡２３ｂを直列的に配置して光線ＬＢをカメラ２３ａに導くことで光路の自由度が高まる。一方、複数の反射鏡２３ｂを並列的に配置して光線ＬＢをカメラ２３ａに導く場合、カメラ２３ａの視野内又は画角内に複数の反射鏡２３ｂが並ぶが同時並行的に車番等の車両情報を検出ことができ、検出又は認識の信頼度を高めることができる。

上記実施形態では、車両認識装置２３を主に出庫側装置１０に適用した場合を説明したが、車両認識装置２３を入庫側装置に組み込むことができることは言うまでもない。さらに、車両認識装置２３を駐車場以外の設備にも組み込むことができる。

上記実施形態では、対象車両が自動車ＶＨであるとしたが、対象車両には、自動二輪等を含めることができる。

さらに、以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

Ａ１…領域、Ａ２…領域、ＦＰ…フレーム画像、ＬＢ，ＬＢ１，ＬＢ２…光線、ＮＰ…車両番号標、ＰＡ…通路、ＶＨ…自動車、１０…出庫側装置、２１…精算装置、２２…ゲート装置、２２ａ…ポール、２２ｂ…駆動装置、２３…車両認識装置、２３ａ…カメラ、２３ｂ…反射鏡、２３ｃ…駆動制御回路、２３ｄ…反射面、２３ｊ…支柱、２９…電源、５２…画像情報受付部、５９…電源

Claims

対象車両からの光線を反射する反射鏡と、
前記反射鏡を介して対象車両を撮影するカメラとを有し、
前記カメラから出力された画像信号に基づいて車両情報を認識することを特徴とする車両認識装置。
前記反射鏡は、反射に際して光線の発散角を調整することにより前記カメラによって撮影される画像を拡大する、請求項１に記載の車両認識装置。
前記カメラは、対象車両を前記反射鏡を介して間接的に撮影可能であるとともに、前記対象車両を直接的に撮影可能である、請求項１及び２のいずれか一項に記載の車両認識装置。
前記カメラは、対象車両の走行方向に関する一端側を前記反射鏡を介して撮影するとともに、対象車両の走行方向に関する他端側を前記反射鏡を介することなく撮影する、請求項３に記載の車両認識装置。
前記反射鏡は、可視光線を反射し、前記カメラは、可視画像を撮影する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両認識装置。
前記反射鏡は、赤外光線を反射し、前記カメラは、赤外画像を撮影する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両認識装置。
車両情報の認識率の相対的な低下に基づいて前記反射鏡の不具合を判断する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の車両認識装置。