JP2841640B2 - 交通流計測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、道路上を走行する車両を個別にテレビカメ
ラを用いて検出する画像処理式の交通流計測装置に関
し、特に夜間等における隣接車線の並走車両を検出可能
な交通流計測装置に関する。

［従来の技術］ 従来、工業用テレビカメラ（ITVカメラ）を撮像手段
として用いて画像処理を行うことにより道路上を走行す
る車両を個々に検出する装置が知られている。この種の
装置において、夜間あるいはトンネル内や濃霧発生時等
により走行する車両の映像を捕捉することが困難な路上
環境における車両検出方法として、例えば検出対象であ
る車両のヘッドランプあるいはテールランプが２つある
ことを輝度データを基に認識して、車両の特徴点として
検出することが従来一般に行われていた（住友電気第13
4号P89,1989年３月参照）。

［発明が解決しようとする課題］ このように、上述のような従来例では、夜間等の車両
検出において車灯（ヘッドランプあるいはテールラン
プ）が２つ存在することを認識して車両特徴点としてい
たので、複数車線の道路の路側に設置したテレビカメラ
で走行車両を撮像した場合には手前の車線を走行する車
両に遮られて向う側の隣接車線の並走車両の車灯をうま
く検出できず誤認識するという解決すべき課題があっ
た。そこで、中央寄りの車線の走行車両を計測対象とす
る場合には、テレビカメラを設置すべき支柱のアーム部
を車線上に大きく張出すこととなったが、このような張
出しは美観上あるいは支柱の強度上の制約を受けるの
で、実際にはこのようなテレビカメラの設置は行えない
ことが多かった。

本発明の目的は、上述の点に鑑み、手前側の車線の走
行車両が障害物となって隣接車線の計測対象車両の車灯
がうまく検出できない場合でも路側に設置したテレビカ
メラでその計測対象車両を検出でき、より正確な交通量
計測が行える交通流計測装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、複数車線を有
する道路上の所定の計測領域内で車灯を点灯して走行す
る車両を撮像する撮像手段と、該撮像手段から得られる
各画面の輝度データを２値化する２値化処理手段と、該
２値化処理手段から得られる２値データに基づいて車灯
候補を検出する車灯検出手段と、該車灯検出手段で検出
された単独の車灯候補の移動を所定の設定時間間隔で周
期的に追跡して、追跡中の単独車灯候補が前記計測領域
内で一対の車灯候補となったら、隣接車線の並走車両で
あると判定する車両判定手段とを具備したことを特徴と
するものである。

［作 用］ 本発明では、撮像手段からの輝度データを車灯候補検
出用の閾値で２値化処理手段により２値データに変換
し、車灯検出手段においてその２値データに基いて車灯
とそれ以外に分離することで車灯候補を検出する。車両
判定手段では、一対の車灯候補の場合は１つの車両と判
定するが、単独の車灯候補の場合はその単独の車灯候補
の移動を所定の設定時間間隔で周期的に追跡して一対の
車灯候補が検出されたら隣接車線の並走車両であると判
定する。従って、本発明では夜間等の並走車両の検出精
度が向上する。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は本発明の一実施例の交通流計測装置の基本構
成を示す。同図において、１は多車線道路を計測領域と
して撮像するカメラ部（固定のテレビカメラ）である。
２は本発明による並走車両検出機能を備えた画像計測部
であり、カメラ部１で撮像した画像データから車両の検
出処理を行う。この画像計測部２はA/D（アナログ・デ
ジタル）変換部21,画像記憶部（画像メモリ）22,画像２
値化処理部23,車灯検出部24,並走車両判定部25および出
力部26とから構成されている。

計測領域内に進入してきた車両の映像はカメラ部１で
撮像され、カメラ部１からのビデオ信号をA/D変換部21
に送って画素ごとにデジタル信号に変換し、１フレーム
ごとに画像記憶部22に記憶する。画像２値化処理部23で
は画像記憶部22から読み出された輝度データを車両のヘ
ッドランプ部（以下、車灯と称する）を抽出するため
に、車灯抽出用２値化閾値で２値化する。車灯検出部24
ではその２値化データを走査して車灯候補とそれ以外の
ノイズ部分（例えば、車内灯）に分別する。並走車両判
定部25ではその各車灯候補の入力画面毎の路面上での移
動を追跡し、２つの車灯が検出されたときに並走車両で
あると判定する。並走車両判定部25の判定結果は出力部
（インタフェース）26を介して遠隔の外部装置に出力さ
れ、例えば図示しないテレビモニタやプリンタにより交
通量や車速などの計測結果が出力される。

第２図は第１図のカメラ部１と画像計測部２の設置例
を示す。カメラ部１と画像計測部２は多車線道路４の路
側に設けた支柱３に設置される。カメラ部１は支柱３の
上部のアーム部に取付けられて、片側３車線道路の符合
５で示す範囲の計測領域内に進入した車両を撮像する。

第３図は第２図に示すように路側に設置したテレビカ
メラで走行車両を斜めに撮像した時の画面例を示し、３
車線道路の中央車線を走行する大型車両の像が隣の車線
まではみ出しているため隣接車線の小型車両が手前の大
型車両に一部隠れた状態を示している。ここで、５は計
測領域であり、この領域５内で車両の検出を行う。ま
た、この計測領域５は路面上である高さをもった平面で
あり、ある計測周期毎に複数回以上、車両を検出できる
ものとする。６は中央の車線を上流方向から下流方向に
走行する大型バスであり、車体の一部が隣の車線にはみ
出している。７は隣の車線を同じく上流方向から下流方
向に走行する小型車両であり、車体の一部が手前の大型
バスに隠れている。

第４図は第３図に示す画面を第１図の画像２値化処理
部23で２値化処理して得られた画面を示す。ここで、車
灯候補ａは小型車両７の右側ヘッドランプであり、車灯
候補b,cは大型バス６の左右のヘッドランプである。こ
れらのヘッドランプは全て点灯しているものとする。

第５図および第６図はどちらも第３図の状態を上方か
ら見た大型車と小型車の位置関係を時刻ｔにおけるもの
と、その時刻ｔよりもある計測周期分だけ以前の時刻
ｔ′におけるものの２つについて示す。なお、第５図と
第６図は２台の車両の相対的な位置関係が異なる。

（１）第５図に示すように手前車線を走行する大型車両
６と隣接車線の小型車両７の間隔が開いている場合に
は、次の通りとなる。

時刻ｔ′においては小型車７の車灯の一つは大型車の
死角に入っており、見えない。

しかし、時刻ｔにおいては大型車６は計測領域からぬ
けるが、小型車は依然計測領域内５に残っており、車灯
を２つとも確認できる。

よって、時刻ｔ′において車灯（ａ）の１つを車灯候
補として認識し、その後、一定計測周期毎に移動を追跡
してゆき、時刻ｔの時点で車灯を２つ認識することによ
り、小型車の検出を行うことができる。

（２）第６図に示すように手前車線の大型車両６の横を
小型車両７が並走する場合には、次の通りとなる。

時刻ｔ′においては小型車７の車灯は２つともカメラ
で確認できる。

その後、この車灯（ａ）を一定計測周期毎に移動を追
跡してゆくと、時刻ｔにおいては車灯（ａ）の１つが大
型車の死角に入って見えなくなるが、残りの１つの車灯
を時刻ｔ′において検出した小型車の車灯と同じもので
あるとして追跡してきているので、小型車の存在を見失
ってしまうことはない。

以上述べた第５図，第６図の例は両極端の事例であ
り、その他の全ての２台の車両位置の組合せはその間の
ものであるから、計測領域５の中で小型車の２つの車灯
を検出することができる。

次に、第７図のフローチャートを参照して、第１図の
画像計測部２の動作手順を説明する。

まず、A/D変換部21でカメラ部１からの画像信号のデ
ジタル化を行い、画面毎に画像記憶部22に格納する（ス
テップS1）。

次に、画像２値化処理部23において、画像記憶部22内
の入力画像の輝度の分布を基に２値化のための閾値を算
出する（ステップS2）。例えば、この閾値はヘッドライ
ンその他の部分（例えば車体等）に比べて輝度レベルが
高いことを利用して輝度データのヒストグラムからＰ−
タイル法を用いて算出するが、この方法では計測領域に
車両が存在しない場合に２値化閾値が下がって路面の凹
凸を２値化してしまうため、道路の照明等の環境変化に
対し指数平滑法により追従できる路面基準輝度レベルか
ら求めた２値化閾値を併用することで最適レベルでの２
値化処理を行う。

続いて、上記の算出された閾値で２値化処理を行っ
て、輝度の明るい領域を抽出する（ステップS3）。

次に、車灯検出部24において上記の抽出した輝度の明
るい領域の形状をチェックして、第４図のように車灯候
補を検出する（ステップS4）。例えば、対象物である明
輝度部分の面積と外接長方形の縦・横の長さを計測する
ことでヘッドライト（車灯）とそれ以外のノイズ部分に
分別し、検出された車灯候補についてラベル付を行う。

次いで、それぞれの車灯候補の相対的な位置関係か
ら、一対の車灯候補（ペア）を求め、一対の車灯候補が
ある場合は車両検出と判定して次のステップS6に進み、
一対の車灯候補がない場合は車両が検出されないと判断
して上述のステップS1に戻る（ステップS5）。例えば、
上述のラベル付した各車灯候補から断面方向の間隔と走
行方向のずれが一定範囲内にある車灯候補対の有無を調
べ、条件を満足する車灯候補対が存在した時に、その車
灯候補対を車両検出データとする。

続いて、並走車両判定部25において、ペアの無い単独
の車灯候補の存在を調べ、単独の車灯候補の無い場合は
ステップS10で単独車両と判定し、単独の車灯候補があ
る場合は次のステップS7へ進む（ステップS6）。

次のステップでは、各計測周期で検出した車両検出デ
ータの位置情報を用いて単独車灯候補の時間的移動距離
から画面毎の同一の単独車灯候補を追跡する（ステップ
S7）。すなわち、計測領域５内のある計測周期における
単独車灯候補の位置と次の計測周期における単独車灯候
補の位置から、ある一定時間内における移動距離を求め
ることにより、同一の単独車灯候補か否かを判定する。

そして、所定のある時刻において車灯候補のペア化の
成立、すなわち一対の車灯候補と成ったか否かを調べ
（ステップS8）、ペア化が成立した場合は並走車両検出
と判定する（ステップS9）。

また、追跡中の車灯候補について計測領域内で最後に
検出された車灯候補位置と時刻をチェックし、一定時間
経過した時点で計測領域から車両が抜け出たものと判定
する（ステップS11）。計測領域から車両が抜け出てい
ない場合は、上述のステップS1に戻る。また、出力部26
において上述の車灯候補の移動距離と計測周期（トラッ
キングの周期）から車両の速度を算出し、車両の領域脱
出確認で通過車両数を算出して、計測結果（計測デー
タ）として出力する。

以上のアルゴリズムを用いて、第３図，第４図の例の
場合の具体的処理動作は次の通りとなる。

第４図の２値画面において、車灯候補ｂおよびｃはそ
の大きさならびに互いの間隔から車灯検出処理により両
者が中央の車線を走行する大型車両の車灯であると判別
する（ステップS5,S6,S10）。

あらかじめ設定した時間間隔で周期的に各車灯候補
（ａ〜ｃ）の路面上での移動を追跡する。それぞれの時
刻における車灯候補ａの移動距離および車灯候補ａと車
灯候補b,cとの相対的な位置関係からそれぞれの時刻に
おける画面上の車灯候補ａが同一のものであることを判
別する（ステップS7）。

第５図，第６図に示すように、それぞれの時刻におけ
る小型車両とカメラの位置関係は各々異なるので、その
中に必ず小型車両の両方の車灯が確認できる画面が存在
する。よって、ある時刻において車灯候補点が２つそろ
わずに車灯として検出できなかった場合も、時間をおい
て車灯候補点の移動を追跡してゆき、両方の車灯として
検出できた時点で車両として認識する（ステップS8,S
9）。

なお、上述の本発明実施例では車両の特徴点としてヘ
ッドライトを列示したが、例えばテールランプでもよい
ことは勿論である。

また、本発明実施例では走行車両の特徴点の軌跡が撮
像画面上に出現する領域（計測領域５）をあらかじめ計
測対象走行領域にわたって設定しているが、その計測領
域は車灯の路面からの高さと撮像位置の関係から設定す
ればよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、単独の車灯候
補を検出した場合は、その単独の車灯候補を追跡して、
その車灯候補がペア（一対）になったら隣接車線の並走
車両であると判定するようにしたので、手前車線の走行
車両により計測対象車両の車灯がうまく検出できない場
合でも追跡中に車両を検出できるので、夜間等における
多車線道路上の隣接車線並走車両の検出精度が向上し、
正確な交通量計測が行える効果が得られる。

また、本発明では隣接車線走行車両の重なりの影響を
考慮する必要がないので、カメラ部設置用の支柱のアー
ム部を車線上に極端に張出さなくてもよく、美観の向上
の面でも効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の基本構成を示すブロック
図、 第２図は第１図のカメラ部および画像計測部の設置態様
の一例と、計測領域の一例を示す斜視図、 第３図は第２図のカメラ部で撮像される一画面の例を示
す説明図、 第４図は第３図の画面データを車灯検出用の閾値で２値
化処理して得られた２値化画面の例を示す平面図、 第５図および第６図はそれぞれ第３図の画面が得られる
場合の走行車両の位置関係の例を、ある時刻ｔとそれよ
り以前の時刻ｔ′における上方から見た状態で示した平
面図、 第７図は本発明の一実施例の基本的動作手順（アルゴリ
ズム）を示すフローチャートである。 １……カメラ部、 ２……画像計測部、 ３……支柱、 ４……多車線道路、 ５……計測領域、 21……A/D変換部、 22……画像記憶部、 23……画像２値化処理部、 24……車灯検出部、 25……並走車両判定部、 26……出力部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数車線を有する道路上の所定の計測領域
   内で車灯を点灯して走行する車両を撮像する撮像手段
   と、 該撮像手段から得られる各画面の輝度データを２値化す
   る２値化処理手段と、 該２値化処理手段から得られる２値データに基づいて車
   灯候補を検出する車灯検出手段と、 該車灯検出手段で検出された単独の車灯候補の移動を所
   定の設定時間間隔で周期的に追跡して、追跡中の単独車
   灯候補が前記計測領域内で一対の車灯候補となったら、
   隣接車線の並走車両であると判定する車両判定手段と を具備したことを特徴とする交通流計測装置。