JP2779632B2 - 画像式車両検知方法 - Google Patents

画像式車両検知方法

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JP2779632B2 JP63322940A JP32294088A JP2779632B2 JP 2779632 B2 JP2779632 B2 JP 2779632B2 JP 63322940 A JP63322940 A JP 63322940A JP 32294088 A JP32294088 A JP 32294088A JP 2779632 B2 JP2779632 B2 JP 2779632B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、画像処理技術を用いて、道路上を走行する
車両を検知する方法に関するものである。
従来の技術 および発明が解決しようとする課題 現在の道路交通管制システムにおいては、超音波式ま
たは画像式の車両検知方法によって車両交通量等を測定
している。
前記超音波式検知方法は、一地点における測定を行う
超音波センサを用いたものであるため、多車線道路に適
用する場合には、取付アームを介して、車線数に対応し
た多数の超音波センサを道路上方に設置する必要があ
る。しかし、この方法では、都市美観が損なわれ、強風
下にあっては前記アームによる取付強度が十分でなくな
る恐れがある。
一方、前記画像式検知方法は、1台のテレビカメラを
道路上方に固定して該道路を広範囲に映し出し、その画
像を分析することによって、前記超音波式検知方法に係
る不都合を伴うことなく、多車線道路における車両交通
量、走行速度等を測定するものである。すなわち、この
方法は、テレビカメラが映し出す画像について車線ごと
に検知ラインを設定しておいて、該検知ラインにおける
時間的な輝度変化を追跡し、車両が無い時の輝度(以
下、「道路輝度」という)と、車両が在る時の輝度(以
下、「車両輝度」という)との差によって車両検知を行
うものである。
しかしながら、外界照度が低くなる薄暮時等には道路
輝度と車両輝度との間の絶対値差が小さくなるため、前
記画像式検知方法では、検知精度が悪くなるのが現状で
ある。
故に、本発明は、外界照度変化等に影響されることな
く、常に高い精度で車両を検知することを可能にする画
像式車両検知方法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 上記目的を達成するため、本発明方法は、画像におい
て車線ごとに設定した検知ライン(L1・・・L4)を通過
する車両を、該検知ライン(L1・・・L4)における輝度
レベルの変化によって検知する画像式車両検知方法にお
いて、 各検知ライン(L1・・・L4)に関し、一のフレーム
(F1)と、後のフレーム(F2・・・F10)の各々とにお
ける同一のサンプル画素(S1・・・S10)での輝度デー
タの差の累乗値を算出し、 それぞれのサンプル画素(S1・・・S10)での前記累
乗値が所定数のフレーム連続して一定値以下である場
合、前記一のフレーム(F1)の各サンプル画素の輝度デ
ータをそれぞれの基準道路輝度データとして登録し、 それぞれのサンプル画素(S1・・・S10)について、
最新フレームの各サンプル画素の輝度データと個々に対
応する前記基準道路輝度データとの差をそれぞれ求め、
これら差の累乗値を求め、得られた累乗値群の総和を該
最新フレームの輝度データの相関値として算出し、 前記相関値が一定値以上の場合、検知ライン(L1・・
・L4)上に車両在りと判定するものである。
作用 前述のように、同一のサンプル画素についてのフレー
ム間輝度データの差を累乗し、且つ累乗値の総和を求め
ることにより、外界照度が低くなってフレーム間輝度デ
ータの差が小さくなった場合であっても、検知ライン上
での車両通過によるわずかな輝度レベル変化が増幅され
た状態で検知される。
実 施 例 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を説明す
る。
第2図は、本発明による画像式車両検知方法を実施す
るために使用される装置の電気的構成を例示する図であ
る。すなわち、該装置は、道路の上方に固定されて第3
図で示すような多車線(図示例では4車線、矢印のよう
な車両走行方向となっている)道路を見下す画像を写し
出すテレビカメラ(2)と、ビデオアンプ(3)および
クランプ回路(4)を介して入力する画像信号をディジ
タル輝度データに変換するビデオA/Dコンバータ(5)
と、前記輝度データをフレームごとに記憶するデータメ
モリ(7)と、テレビカメラ(2)のEE制御、ビデオア
ンプ(3)の利得制御等を行うマイクロコンピュータ
(8)とから成る。さらに、本装置は、前記画像上車線
ごとに設定される検知ライン(L1…L4)(第3図)の座
標をマイクロコンピュータ(8)にスイッチ入力する検
知ライン入力部(10)と、データメモリ(7)から輝度
データを取り込んで各検知ライン(L1…L4)における輝
度レベルについてのフレーム間相関値を算出してマイク
ロコンピュータ(8)に出力するシグナルプロセッサ
(11)と、車線すなわち検知ライン(L1…L4)に対応し
た検知出力部(D1…D4)とを有する。
本装置は、前記検知ライン(L1…L4)についてのみの
効率的な処理が行えるように、水平、垂直同期信号抽出
回路(13,14)によってそれぞれリセットされる水平、
垂直アドレスカウンタ(15,16)と、前記検知ライン(L
1…L4)の座標データと前記垂直アドレスカウンタ(1
6)のアドレスと一致信号を出力するディジタルコンパ
レータ(17)とを有し、アンドゲート(18)を介して、
水平アドレスカウンタ(15)の水平クロック信号とデジ
タルコンパレータ(17)から出力される前記一致信号と
のアンド条件を前記ビデオA/Dコンバータ(5)に出力
するようになっている。また、データメモリ(7)
は、、前記カウンタ(15,16)から入力する水平、垂直
アドレスで前記コンバータ(5)から入力する輝度デー
タを記憶するようになっている。
なお、本装置によると、テレビカメラ(2)設置時等
において、画像上の所定の位置に検知ライン(L1…L4)
を目視設定できるように、各検知ライン(L1…L4)は、
座標データがカーソルライン重畳回路(20)でNTSC信号
に重畳されてモニタテレビ(21)に表示される。
第4図(イ)は、一の検知ライン(L1…L4)上の数画
素についての平均輝度レベルの時間(t)的変化を例示
したものであるが、所定検知レベル(T)を超える車両
通過時の車両輝度信号には各種ノイズによる割れが多く
発生し、該検知の原因となっている。このため、本装置
にあっては、第4図(ロ)の如く前記車両輝度信号を整
形し、立上り平滑時定数(tr)、立下り検知保持時間
(th)処理によって第4図(ハ)のような車両検知波形
が得られるようになっている。
次に第1図、第5図および第6図を参照して本発明方
法を説明する。
先ず、テレビカメラ(2)を設置して検知対象道路に
ついてのNTSC画像信号の入力を開始し、検知ライン入力
部(10)を介して、車線ごとに検知ライン(L1…L4)を
設定する(ステップ1)。このようにして各検知ライン
(L1…L4)上数画素間隔で設定される例えば10個のサン
プル画素(S1…S10)についての輝度データをデータメ
モリ(7)に記憶する(ステップ2)。
次に各検知ライン(L1…L4)に関し、シグナルプロセ
ッサ(11)によって、一のフレーム(F1)と、後のフレ
ーム(F2…F10)の各々とにおける同一のサンプル画素
(S1…S10)での輝度データの差の累乗値(例えば2乗
値)を順次算出してマイクロコンピュータ(8)に出力
する(ステップ3)。すなわち、例えば、第6図の例に
よると、一のフレーム(F1)と次のフレーム(F2)との
間では、第1番目のサンプル画素(S1)については(28
−29)=1、第2番目のサンプル画素(S2)について
は(30−28)=4を算出することとなる。
次に、前記マイクロコンピュータ(8)では、それぞ
れのサンプル画素(S1…S10)での前記累乗値が所定数
のフレーム(F1…Fn)連続して一定値以下であるか否か
を判定し(ステップ4)、判定結果が「YES」の場合、
前記一のフレーム(F1)のそれぞれのサンプル画素(S1
…S10)での輝度データを基準道路輝度データ[R
(i)]として登録する(ステップ5)。なお、前記判
定結果が「NO」の場合、再びステップ2,3,4を繰り返
す。
このようにして、基準道路輝度データR(i)が登録
されると、前記シグナルプロセッサ(11)は、それぞれ
のサンプル画素(S1…S10)について、最新フレームの
輝度データC(i)と前記基準道路輝度データR(i)
との差を求めるとともに該差の累乗値(例えば2乗値)
を求め、さらに、該累乗値の総和を輝度データの相関値
として算出してマイクロコンピュータ(8)に出力する
(ステップ6)。すなわち、 となる。
次に、マイクロコンピュータ(8)では、前記輝度デ
ータの相関値が一定値以上であるか否かを判定し(ステ
ップ7)、この判定結果が「YES」である場合、その検
知ライン(L1…L4)の上に「車両あり」として、第4図
(イ)から(ハ)までに示したように検知レベル(T)
を超える車両輝度信号に立上り平滑時定数(tr)および
立下り検知保持時間(th)処理が施され(ステップ
8)、車両検知信号が出力される(ステップ9)。な
お、前記判定結果が「NO」である場合にはステップ2に
戻る。
なお、本発明の画像式車両検知方法は、8ビットのワ
ンチップマイコン(8)を含む通常の汎用電子部品のみ
で構成される低コストの装置によって実施することがで
きる。
すなわち、4車線(4×350cm=1400cm幅)を512画素
の分解能のテレビカメラ(2)で撮影した場合、1400cm
/512画素で1画素当り約2.7cmであるため、各車線の中
央を横切って延びる1m長さの検知ラインを設定する場
合、3画素間隔で10個のサンプル画素を設定すればよ
い。従って、1つの検知ライン(L)については10個の
輝度データ、4つの検知ライン(L1…L4)では1フレー
ム当り40個の輝度データ数となる。また、最大速度120k
m/hで走行する車両を検知するためには、現行の超音波
式車両検知器と同様に、35m sec.周期のサンプリングを
行えばよいことになる。
このように、4車線の道路において、最大走行速度12
0km/hまでの車両を検知するため、ビデオA/Dコンバータ
(5)としては変換レート15MHZ、分解能8ビットの市
販品で構成することができ、データメモリ(7)として
はアクセスタイム50n sec.、100バイトの市販品で構成
できる。また、シグナルプロセッサ(11)は4車線分に
ついて、隣接するフレーム間の相関値を算出するため8
ビットの減算を40回、前記減算値の2乗を算出するため
8ビットの乗算を40回、および前記2乗値の総和を算出
するため8ビットを加算を40回、合計120回の演算を必
要とする。従って、1回の演算時間が150n sec.の市販
のシグナルプロセッサ(11)を用いれば、18m sec.で輝
度データの相関値が得られる。
第5図のタイミングチャートに示すように、NTSCフレ
ーム周期は1/30sec.であり、4車線分の検知ライン(L1
…L4)上の輝度データは60μsec.で8ビットのA/D変換
値としてデータメモリ(7)に取り込まれ、シグナルプ
ロセッサ(11)は前述のように18m sec.で相関値の演算
を行う。その後、マイクロコンピュータ(8)は約11m
sec.で車両検知信号の立上り平滑時定数(tr)および立
下り検知保持時間(th)処理を行うこととなる。
なお、本発明方法は、前述のような直線状の多車線道
路のみならず、交差点の画像を写し出し、該交差点の入
口、出口、または、左右折車線等に検知ラインを設定し
て車両検知を行うために使用することもできる。
発明の効果 以上のように、本発明による画像式車両検知方法は、
各検知ラインに設定したそれぞれのサンプル画素につい
て、最新フレームの輝度データと基準道路輝度データと
の差の累乗値を求め、さらに、該累乗値の総和を相関値
として算出し、該相関値が一定値以上のとき「車両あ
り」とするものである。
すなわち、本発明方法は、従来の画像式方法のよう
に、輝度の絶対値の差によって車両を検知するものでは
ないため、外界照度が低くなる薄暮時、および、降雨、
降雪やレンズの汚れ等でS/Nが劣化した場合でも、常に
高精度で車両を検知することができる。
また、本発明方法によると、汎用電子部品を用いるこ
とができるため、低コストで車両検知を行うことができ
るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による画像式車両検知方法のフローチ
ャート図、 第2図は、前記方法を実施するために使用する装置の一
例を示すブロック図、 第3図は、テレビカメラが写し出す画像を示す図、 第4図(イ)、(ロ)、(ハ)は車両輝度信号の処理方
法を説明する図、 第5図は、本発明方法による各々の処理のタイミングチ
ャート図、 第6図は、複数のフレームにおけるサンプル画素につい
ての輝度データを例示する図である。 (2):テレビカメラ、 (F1、F2):フレーム、 (L1…L4):検知ライン、 (S1…S10):サンプル画素。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】テレビカメラ(2)で検知対象道路の画像
    を映し出し、該画像において車線ごとに設定した検知ラ
    イン(L1・・・L4)を通過する車両を、該検知ライン
    (L1・・・L4)における輝度レベルの変化によって検知
    する画像式車両検知方法において、 各検知ライン(L1・・・L4)に関し、一のフレーム(F
    1)と、後のフレーム(F2・・・F10)の各々とにおける
    同一のサンプル画素(S1・・・S10)での輝度データの
    差の累乗値を算出し、 それぞれのサンプル画素(S1・・・S10)での前記累乗
    値が所定数のフレーム連続して一定値以下である場合、
    前記一のフレーム(F1)の各サンプル画素の輝度データ
    をそれぞれの基準道路輝度データとして登録し、 それぞれのサンプル画素(S1・・・S10)について、最
    新フレームの各サンプル画素の輝度データと個々に対応
    する前記基準道路輝度データとの差をそれぞれ求め、こ
    れら差の累乗値を求め、得られた累乗値群の総和を該最
    新フレームの輝度データの相関値として算出し、 前記相関値が一定値以上の場合、検知ライン(L1・・・
    L4)上に車両在りと判定することを特徴とする画像式車
    両検知方法。
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