JP2670074B2 - 車両番号認識装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は車両番号を読取る車両番号認識装置に関する
ものであり、特にナンバープレートサイズの測定，車種
判別等をも行なえる装置に関する。

［従来の技術］ 一般に、有料道路，駐車場等においては、画像処理に
よって車両番号を読取ることが求められている。この場
合、TVカメラで撮像して得た画像を、画像処理装置で処
理して車両番号を認識する如く構成されるのが普通であ
るが、次のような問題があった。

［発明が解決しようとする課題］ TVカメラで車両前面部を撮影した画像から、ナンバー
プレートを検出して車両番号を認識しようとする場合、
ナンバープレートが完全に画像内に撮像できる視野範囲
を有し、かつ車両番号認識のために十分な分解能を有す
る撮像手段が必要である。そして得られた情報について
画像処理を行なう場合、上記情報には膨大な量のデータ
が含まれている為、これを迅速に処理し得ないという問
題があった。

そこで本発明は、ナンバープレートの特徴量を保った
まま、全体のデータ量を削減することができ、車両番号
を迅速かつ適確に認識することのできる車両番号認識装
置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の車
両番号認識装置は以下のように構成されている。

ナンバープレートを含んだ車両前面を撮像し画像情報
をアナログ信号で送出するTVカメラと、上記TVカメラよ
り入力したアナログ信号をデジタル多値画像に変換する
変換器と、この変換器で生成されたデジタル多値画像を
格納するフレームメモリと、前記変換器で生成されたデ
ジタル多値画像または前記フレームメモリに格納された
デジタル多値画像を選択的に取出す手段と、この手段に
より取出された対象画像に微分を施して微分値画像を得
る微分回路と、この微分回路からの微分値画像に対して
二値化を行なう二値化回路と、この二値化回路により二
値化された画像を一定幅を有するウインドウで画面の水
平方向に走査し、上記ウインドウ内の「１」となってい
る画素の数を求めて当該ウインドウの中央値となし、こ
のウインドウ中央値を特徴抽出多値画像として出力する
特徴抽出回路と、この特徴抽出回路により得られた特徴
抽出多値画像を入力し、画面を「水平複数画素」×「垂
直１画素」ごとに分割した各単位画像ブロックにおける
上記特徴抽出多値画像の最大値を当該単位画像ブロック
の代表値として抽出し、二値化して出力する圧縮回路
と、この圧縮回路から出力される圧縮画像を格納する特
徴バッファとを備えている。

［作用］ 上記手段を講じたことにより次のような作用を奏す
る。すなわち、ナンバープレートの特徴量を保ったま
ま、対象画像のデータ量を圧縮できるので、画像処理に
要する時間が大幅に短縮され、プレートナンバーを速や
かに認識可能となる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。TVカメラ１は有料道路の料金所ゲート車線に設置
され、車両前面を撮像し、画像情報をアナログ信号で車
両番号認識装置本体20に出力する。A/D変換器２はTVカ
メラ１よりアナログ信号を入力し、デジタル多値画像に
変換する。分配器３はA/D変換器２より受信したデジタ
ル多値画像をフレームメモリ４側と特徴抽出回路群側へ
分配する。フレームメモリ４は原画像すなわちデジタル
多値画像を格納するためのものである。この画像はリト
ライ，プレート存在位置推定後のプレート枠切出し，車
両番号の切出し，車両番号の認識等を行なう際に使用さ
れる。入力コントローラ５は、特徴抽出回路群に供給す
る画像入力を切換える。つまり撮像時には分配器３側に
切換え、リトライ時にはフレームメモリ４側に切換え
る。微分回路６は入力された原画像を水平方向に微分す
る。すなわち、注目画素を隣接画素との濃度変化を求め
て出力する機能を持つ。二値化回路７は入力された微分
画像をCPU11が設定する閾値Th₁により二値化する。特徴
抽出回路８は、所定の幅のウインドウで微分二値化画像
を水平方向に走査し、ウインドウ内の「１」の画素数を
求め、それをウインドウ中央の値として出力する。つま
りナンバープレートの特徴であるところの「濃度変化の
大きい点が水平方向に並んでいる」状態を抽出する。圧
縮回路９は特徴抽出画像を16画素（水平）×１画素（垂
直）の単位画像ブロックに分割し、各単位画像ブロック
から最大値を持つ画素を代表点として抽出する。更にこ
の値を所定の閾値で二値化する。ここで、「１」となっ
た単位画像ブロックは「特徴あり」と判断されたことに
なる。特徴バッファ10は各単位画像の評価行列が格納さ
れるメモリである。CPU11は車両番号認識装置全体の制
御，外部機器との入出力制御，プレート枠切出し処理，
文字認識処理等を行なう。なお12はRAM、13は二値画像
メモリであってフレームメモリ４に記憶されている原画
像を二値化した画像を格納する。第１図においてTVカメ
ラ１を除く部分つまり破線で囲んだ部分20が車両番号認
識装置本体である。

次に第１図の如く構成された本装置の動作を、第２図
に示すフロー図を適時参照して説明する。TVカメラ１に
より撮像された車両前面の画像を示すアナログ信号は、
A/D分配器２によってデジタル多値画像に変換される。
このデジタル多値画像は分配器３によって特徴抽出回路
群側へ送られると共に、リトライ用車両番号読取り用の
原画像としてフレームメモリ４に格納される。分配器３
から特徴抽出回路群側へ出力されたデジタル多値画像
は、入力コントローラ５を経由し、微分回路６へ入力さ
れる。以下第２図のフロー図に示す各ステップにしたが
って順次処理される。

［ステップ１］ デジタル多値画像に対してこの画像の水平方向に微分
がなされる。つまり、隣り合う画素の濃度差が求めら
れ、その絶対値が出力される。

［ステップ２］ 微分画像は二値化回路７で所定の閾値Th₁により二値
化される。この時、閾値よりも大きい濃度差を持つ点を
「１」とし、背景を「０」とする。なお二値化回路７は
三種類の閾値Th₁〜Th₃を持っており、リトライはこの二
値化閾値を変換して行なわれる。画像中のナンバープレ
ート部分では、文字と他の部分との濃度差が大きいため
に微分を施すと高い値をとる点が多数出現する。従って
二値化によって「１」となる点が多くなる。プレートの
存在位置の推定は、この「１」となった点の集り方に注
目して行われる。

［ステップ３および４］ 特徴抽出回路８では、二値化回路７により二値化され
た画像を所定の一定幅を有するウインドウで画面の水平
方向に走査し、上記ウインドウ内の「１」となっている
画素の数を求めて当該ウインドウの中央値となす。そし
てウインドウ中央値を特徴が抽出された多値画像として
出力する。圧縮回路９では、上記の特徴抽出多値画像を
入力し、画面を例えば「水平16画素」×「垂直１画素」
ごとに分割した各単位画像ブロックにおける上記特徴抽
出多値画像の最大値を、当該単位画像ブロックの代表値
として抽出し二値化して出力する。かくして画像の圧縮
が行なわれる。この圧縮は、「最大値を抽出する」方法
で行なわれるため、プレートの特徴部分の特徴量が損な
われずにすむ。

［ステップ５］ 圧縮された特徴抽出多値画像は、所定の閾値Th₂で二
値化された特徴バッファ10に格納される。特徴バッファ
10に格納されるデータのうち「１」となる点は、「近傍
に高濃度の点が多数存在する部分」を意味する。すなわ
ちプレートの一部である可能性が高いことを示す。ここ
まではプレートの水平方向の特徴に注目しての抽出であ
る。

［ステップ６］ 次に抽出された部分の垂直方向の並びに注目してプレ
ート存在位置を推定する。この同処理はCPU11によって
行われる。ここで特徴二値画像中におけるプレートの垂
直方向の特徴について説明する。先に述べた水平方向の
特徴抽出でナンバープレート部分に多くの特徴点が現わ
れるのは、濃度差の著しい文字部と他の部位がプレート
内に存在するからである。しかしナンバープレート内部
にも水平方向の特徴に現われない部分がある。

第３図はナンバープレートの一例を示す図であり、第
４図は同プレート内の一連番号（大文字）部分，小文字
部分，その間の部分，の各水平方向の濃度分布を示す濃
度分布図である。同図に示される様に大文字ライン部分
L3と小文字ライン部分L1とでは濃度変化が激しいが、そ
の中間のライン部分L2には文字がないため、濃度変化が
ほとんどない。従って、プレート内部であっても大文字
部と小文字部との間の部分では、水平方向の特徴は現わ
れない。そこで特徴バッファ10に格納されている画像を
垂直方向に検索すれば、プレート部分には「ｉ」のパタ
ーンが現われるはずである。

第５図はその特徴バッファ10の内部の状態を示す図で
ある。図中の黒く塗られている部分が水平方向に特徴が
現われた部分であり、寸法ａは単位画像の水平方向の長
さである。以上のような観点に基づいてのCPU11による
プレート存在位置の推定は、特徴バッファ10の内容を垂
直方向に評価し、「ｉ」パターンを検出することにより
なされる。またその際、「ｉ」パターンの縦方向の大き
さがナンバープレートとして妥当であるか否かを考慮す
る必要がある為、検出される「ｉ」パターンの大きさの
範囲は必然的に決まる。「ｉ」パターンの検出された位
置は、ほぼプレートの存在位置とみなせるから、推定が
終了したことになる。次にCPU11は、「ｉ」パターンを
検出した位置に基づいてプレート枠の切出しを行なう。
第６図はプレート切り出しの際の検索範囲を示す図であ
る。

「ｉ」パターンはプレートの縦方向の長さを正確に示
しているはずであるから、縦方向の検索範囲は「ｉ」プ
レートの上端から下端までで良い。横方向の検索の範囲
は、抽出された「ｉ」パターンがプレート上の左端また
は右端に存在する場合を考慮してプレート横幅の２倍程
度必要である。CPU11は、プレート枠切り出しのため
に、先ず前述の範囲にあるフレームメモリ４に格納され
ている原画像を二値化し、二値画像メモリ13に格納す
る。二値化の際に使用される閾値は、第７図に示す範囲
（点線で囲んだ部分）に対して「大津の方法」により求
められる。「ｉ」パターンがナンバープレート上にある
とすれば、第７図に示した範囲は、文字に相当する濃度
と他に相当する濃度とによりそのほとんどが占められる
はずである。したがって、「大津の方法」等により最適
な二値化閾値を求めることが可能である。

二値化された推定領域内の大文字部分すなわち第６図
でk₁,k₂,j,lで囲まれた矩形範囲の画像は、第６図の矢
印Ａの方向に投影され、その領域は第７図の点線により
示されている。

第８図はその撮像結果を示す図である。投影結果25は
閾値Th₃で二値化され、二値の一次元パターン26とな
る。閾値Th₃は一本の文字線を検出できる値で、比較的
に決定が容易である。

次にこの一次元パターン内の文字に相当する部分の長
さ，他の部分に相当する長さ，文字の数等に注目し、例
えば第９図のようなパターンとマッチングを行なってプ
レートの横幅を検出する。

以上の方法によりプレート枠を検出することが可能で
ある。

［ステップ８］ 第10図，第11図に示すように、ナンバープレート枠に
対してその中にある車両番号は固定位置にある。したが
って、プレート枠が検出できれば、すでに求めた文字に
関する情報である第６図のＹ軸座標y₁,y₂等を用いて、
車両番号の切出しを行なうことが可能である。これはCP
U11によって、プレート枠切出しの際用いた二値画像メ
モリを評価することにより行なう。

［ステップ９］ 切出した車両番号をCPU11によってパターンマッチン
グを行ない文字の認識をする。ナンバープレートの文字
は、規格化された数字であるため、予め記憶している
「０」〜「９」の数字のパターンと切出した車両番号と
のパターンマッチングは比較的に容易である。

［発明の効果］ 本発明によれば、二値化された画像を一定幅を有する
ウインドウで画面の水平方向に走査し、上記ウインドウ
内の「１」となっている画素の数を求めて当該ウインド
ウの中央値となし、このウインドウ中央値を特徴抽出多
値画像として出力すると共に、この出力された特徴抽出
多値画像を受け、画面を「水平複数画素」×「垂直１画
素」ごとに分割した各単位画像ブロックにおける上記特
徴抽出多値画像の最大値を当該単位画像ブロックの代表
値として抽出し、これを二値化して出力するものとなっ
ているので、ナンバープレートの特徴量を保ったまま、
対象画像を圧縮することが可能となり、その結果、処理
すべきデータ量が大幅に削減され、車両番号を迅速かつ
適確に認識することのできる車両番号認識装置を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第10図は本発明の一実施例を示す図であり、第
１図は装置の構成を示すブロック図、第２図は同装置の
動作説明用のフロー図、第３図はナンバープレートの一
例を示す図、第４図は第３図に示すナンバープレートの
水平方向の濃度分布図、第５図は特徴バッファの内部状
態を示す模式図、第６図はプレート検索範囲を示す図、
第７図は二値化閾値を決定するための注目領域す示す
図、第８図はプレート枠検出範囲の垂直方向の濃度分布
を示す投影結果図、第９図はプレート枠検出のためのマ
ッチングパターンを示す図、第10図，第11図はナンバー
プレート枠に対する車両番号位置の例を示す図である。 １……TVカメラ、２……A/D変換器、３……分配図、４
……フレームメモリ、５……入力コントローラ、６……
微分回路、７……二値化回路、８……特徴抽出回路、９
……圧縮回路、10……特徴バッファ、11……CPU、12…
…RAM、13……二値画像メモリ、20……車両番号認識装
置本体。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ナンバープレートを含んだ車両前面を撮像
   し画像情報をアナログ信号で送出するTVカメラと、 上記TVカメラより入力したアナログ信号をデジタル多値
   画像に変換する変換器と、 この変換器で生成されたデジタル多値画像を格納するフ
   レームメモリと、 前記変換器で生成されたデジタル多値画像または前記フ
   レームメモリに格納されたデジタル多値画像を選択的に
   取出す手段と、 この手段により取出された対象画像に微分を施して微分
   値画像を得る微分回路と、 この微分回路からの微分値画像に対して二値化を行なう
   二値化回路と、 この二値化回路により二値化された画像を一定幅を有す
   るウインドウで画面の水平方向に走査し、上記ウインド
   ウ内の「１」となっている画素の数を求めて当該ウイン
   ドウの中央値となし、このウンイドウ中央値を特徴抽出
   多値画像として出力する特徴抽出回路と、 この特徴抽出回路により得られた特徴抽出多値画像を入
   力し、画面を「水平複数画素」×「垂直１画素」ごとに
   分割した各単位画像ブロックにおける上記特徴抽出多値
   画像の最大値を当該単位画像ブロックの代表値として抽
   出し、二値化して出力する圧縮回路と、 この圧縮回路から出力される圧縮画像を格納する特徴バ
   ッファと、 を具備したことを特徴とする車両番号認識装置。