JP2841652B2 - 画像処理式交通流計測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、工業用テレビ（ITV）カメラ等を用いて画
像処理により車両を検知する画像処理式の交通流計測装
置に関し、特に車両の周囲に発生する影を高精度に検出
して影の影響を除去可能にした交通流計測装置に関す
る。

［従来の技術］ この種の交通流計測装置においては、車両の周囲に発
生する影は、車両の大きさを誤って測定することにより
車種を誤って検出したり、別の車両と誤ることにより測
定車両の個数を誤って検出する原因となる。従って、車
両の周囲に発生する影を正確に検出して、影の影響を除
去する必要がある。

従来のこの種の交通流計測装置における車両の影の検
出方法としては、車両の影が路面よりも暗く、しかも明
るさの変化がほとんどなく一様であることを利用して影
を検出する方法が一般に知られている（橋本，熊谷，
“画像処理交通流計測システムの開発”、住友電気 第
127号 P59昭和60年９月 参照）。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来技術では、上述の様に、影の判断
条件として、 影の画面の輝度が路面の輝度よりも暗いこと、 影は輝度の変化がほとんどなく一様な明るさを示して
いること、 のみを用いているので、車体色が黒い車両で車体の形状
が一様な車両（例えば、バス，ワゴン車等）では、車両
とその車両の影とをうまく判断できず、そのため影を黒
い車両として検出してしまう等の解決すべき課題があっ
た。

本発明の目的は、上述の課題を解決して、影の影響を
正確に除去でき、車種判別精度，台数計測精度の向上が
図れる画像処理式の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、本発明は、走行車両の画像
信号を画像処理して交通流を計測する装置において、道
路の路側に所定の高さに設置されて、道路上を走行する
車両を上方前方あるいは後方から所定の固定画角で所定
の計測周期毎に撮像する１台の撮像手段と、該撮像手段
で撮像された時間的隔りのある複数の２次元画像データ
から車両の車頭部と車両の側部の特徴点の路面上の位置
を算出する算出手段と、該算出手段の算出結果に基いて
前記特徴点が路面上にのみ存在し前記車頭部と前記特徴
点の路面上での距離が時刻の経過に関係なく変化しない
か否かを判定して、該距離が変化しない場合は当該特徴
点を車両の影の一部として検出する影検出手段とを具備
したことを特徴とする。

［作 用］ 本発明では、道路の路側に所定の高さに設置した撮像
手段（例えば、IVDカメラ）で一定の設置画角で上方か
ら撮像した時間的隔のある複数の２次元画面データを用
いて、車両の車頭と車両側部の特徴点の位置関係の変化
を判定し、時刻の経過に関係なく位置関係が変化しない
場合はその特徴点の影の一部として検出する。このよう
に本発明では、車両の影が路面上にのみ存在する２次元
データであり、その影は車両の移動に伴って移動すると
いう性質を利用して単眼立体視の手法を用いて車両の影
を検出するので、走行車両の車体色，形状に関係なく安
定して影を検出でき、影が隣接車線上にのびたような場
合でも影を黒い車両と誤検知することがない。従って、
本発明により影の影響を効果的に除去でき、車種判別精
度，台数計測精度の向上が図れる。

［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画像処理式交通流計測装
置の要部回路構成を示す。本図において、１は道路上を
走行する車両を撮像する撮像手段としてのITVカメラの
ようなカメラ部（固定カメラ）、２はカメラ部１の出力
画像信号を画像処理して車両の周囲に発生する影を検出
する画像計測部である。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22,画像３値化処理部
23,車頭検出部24,影判別部25,車両計測部26および出力
部27とから構成される。

A/D変換部21はカメラ部１の出力画像信号をデジタル
化する。画像記録部22はRAM（ランダムアクセスメモ
リ）等から成り、デジタル化された画像信号を輝度信号
として撮像画面単位で記憶する。画像３値化処理23は記
憶された輝度信号を用いて計測サンプル点毎の３値化
（1,0,−１）を行う。車頭検出部24は計測サンプル点の
輝度の偏移から車両の先頭部分（以下、車頭と称する）
を検出する。影判別部25は検出した車両を追跡して複数
の２次元画像データから後述のようにして車両の影を判
別する。車両計測部26は影判別部25から得られる車両の
影データを用いて車両を識別し、影の影響のない各種の
交通流計測データを算出し、出力部27からこの計測デー
タを遠隔の交通管制用中央装置へ送出する。

第２図は第１図のカメラ部１と画像計測部２の実際の
取付け装置状態の一例を示す。カメラ部１は多車線道路
５の路側７に立てた支柱（ポール）３の上部アーム部に
固定され、画像計測部２は支柱３の胴部の所定位置に固
定される。カメラ部１は一定の高さから多車線道路５の
所定の範囲を計測領域４として一定の角度で撮像し、画
像計測部２はカメラ部１で撮像した画像データからの車
両の感知処理を行う。本実施例では、一例として片側３
車線の場合を考える。なお、６は中央線（中央分離帯）
を示す。

次に、第３図〜第７図を用いて本発明実施例の動作を
説明する。

第３図は上述のカメラ部１で撮像された１画面を示
す。この画面には上流から下流に向って中央の車線を進
行する一台の車両（本例では、大型バス）10が撮像され
ており、この車体の影11が隣の車線まで伸びている。４
に示す計測領域内で車両10の検出を行うが、この計測領
域４は路面に平行な平面であり、その大きさ（特に長
さ）は計測周期毎に複数回以上車両を検出できるものと
する。

第４図は第３図の画像データを画像３値化処理部23で
３値化（1,0,−１）した車両候補の抽出画面を模式的に
示す。第４図のａ〜ｇは車頭検出部24で設定される特徴
点がある。

第５図および第６図はそれぞれ第３図の状態を上空か
ら、また道路側面から見た図であり、現時刻ｔおよびそ
れより以前の時刻ｔ′（すなわち、時刻ｔよりもある計
測周期分以前の時刻）における車両と影の相対的位置関
係を示している。

画像処理技術の１つである単眼立体視の手法を用いれ
ば、本例のように１台のカメラが撮像した画面からで
も、カメラの設置画角と計測対象平面である路面の位置
から計測対象物の３次元空間での位置を求めることがで
きる。

第４図における特徴点ｇは時刻ｔ′においては第６図
中の光軸12上の点である。（特徴点ｇが影の一部である
場合にはg₁点に一致する。） 今、特徴点ｇとして第６図において３点（ｇ′₁,
g′₂,g′_３）を考える。この３点はそれぞれ路面からの
距離が異なるがカメラ部１からは全て点（カ）上に存在
するように見える。

次に、時刻ｔにおける状態を考えると、特徴点ｇが影
の場合（第６図のｇ′_１点）には太陽光は平行光である
ため第５図におけるａ′−ｇ′とａ−ｇの路面上での位
置関係は変わらない。

よって第６図における車頭との距離点（オ）〜（カ）
間の距離との点（ア）〜（エ）間の距離は一致する。

一方、特徴点ｇが立体の一部すなわち路面からある高
さをもつ場合には（例えば第６図におけるｇ′₂,
g′_３）、時刻ｔと時刻ｔの２つの時刻において車頭と
の距離を算出すると第６図からわかるように点（ア）〜
（イ）間の距離，点（ア）〜（ウ）間の距離はどちらも
点（オ）〜（カ）間の距離とは一致しない。

以上から、時刻ｔ及び時刻ｔ′のそれぞれにおいて車
両の車頭部（点a,b）と特徴点ｇの路面上の位置を算出
する。（第６図中の点（ア），（オ）及び点（エ），
（カ））。

次に、それぞれの時刻において車頭部と特徴点の距離
を比較して、時刻の経過に関係なく距離が等しい場合に
は、特徴点ｇは路面上の点すなわち影の一部として検出
する。

このように、それぞれの周期における車頭部分ａ〜ｂ
と各特徴点ｃ〜ｇとの相対的な位置関係から、特徴点ｃ
〜ｇの中に路面上に存在する点（路面からの高さが“0"
の点）が複数個存在することを認識することにより、こ
の路面上に存在する複数の特徴点により形成される平面
を影として検出する。

さらに、第７図のフローチャートを参照して本発明の
実施例の動作を詳細に説明する。

カメラ部１の出力画像信号はA/D変換部21デジタル化
され、画像記憶部22にあらかじめ定めた時間間隔で周期
的に画面単位で記憶される（ステップS1）。

画像３値化処理部23では路面基準輝度を算出し（ステ
ップS2）、その路面基準輝度を基に３値化のための閾値
を算出する（ステップS3）。ここで、路面基準輝度は入
力画像データと路面基準輝度との差分値の大きさによっ
て指数平滑の係数を変化させ外部環境に追従させた値で
ある。さらに、画像３値化処理部23では画像記憶部22か
ら読み出した各計測サンプル点の輝度データを上記の３
値化のための閾値（３値化閾値と称する）で処理して計
測サンプル点毎の３値化（1,0,−１）を行う（ステップ
S4）。

車頭検出部24では画像３値化処理部23から送られた３
値化データを基に、計測ライン（道路横断方向）毎に上
記計測サンプル点の輝度偏移を見つけ、車頭候補を検出
する。すなわち、第４図を例にとれば、画面下側の下流
方向から図面上方の上流方向へ向って計測ライン毎に走
査し、輝度偏移の計測ライン方向の長さがあわかじめ定
めたある一定長よりも大きい場合を走行車両の車頭部分
（辺a,b）と識別する（ステップS5）。

続いて、車頭検出部24では抽出された２次元データ
（物体）に対し、第４図に示す通りにａ〜ｇの特徴点を
設定し、各特徴点の計測領域面上での位置を算出し、計
測ライン毎の輝度偏移幅が車長，車幅の判定値（基準
値）を満足しているか否かをチェックする。その判定値
を満足しているときは車両と判定する。その判定値を満
足していない場合は車両でないと判定して上述のステッ
プS1に戻る（ステップS6）。

車両であると判定したときには、車頭検出部24の検出
データは影判別部25に受け渡され、影判別部25ではあら
かじめ設定した時間間隔で、すなわち計測周期毎の車両
の時間的移動距離を追跡する（ステップS7）。

次に、影判別部25では時刻ｔと時刻ｔ′における車両
の車頭部と車側（車両の側面）の特徴点間の距離の変化
を調べ（ステップS8）、時刻の経過に関係なくその路面
上での距離が等しい場合にはその特徴点は車両の影の一
部として検出する（ステップS10）。また、時刻ｔのと
きにその距離が短縮した場合は単独車両の一部であると
判定し（ステップS9）、その距離が長くなった場合は並
走車両の一部であると判定する（ステップS11）。

車両の影の判定結果は第１図の車両計測部26へ送ら
れ、対象車両が計測領域４を脱出するまでステップS1に
戻って上述の処理を繰り返す（ステップS12）。

車両計測部26では影判別部25で検出した車両の影をノ
イズとして画像記憶部22のデータから影の部分を除去し
て車体のみを認識する。この車体認識は例えば、計測領
域内の車両データの立上りと立下りを検出することによ
り行う。すなわち、計測領域内を上流区域と下流区域に
分け、下流区域での車両データの立上りで通過車両とし
て交通量をカウントし、また下流区域での車両データの
立上りと車両データの立下りの距離から車長を計測して
大型，小型の車種判定を行い、さらに車両の移動距離と
移動時間から車両の速度（車速）を算出する。これらの
交通計測データは出力部27から遠隔の中央装置へ送出さ
れる。従って、画像計測部２からは影の影響を受けない
正確な車種判別データ，通過台数計測データ等が得られ
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、車両の影が路
面上にのみ存在する２次元データであり、車両の影が車
両の移動に伴って移動するという性質を利用して、一定
の設置画角で上方から撮像した時間的隔りのある複数の
２次元画面データから車両の車頭と車両側部の特徴点の
路面上での位置関係（距離）が時刻の経過に関係なく変
化しない場合は影の一部として検出するようにしたの
で、走行車両の車体色，形状に関係なく安定して影を検
出できるので車種の判定（大型車／小型車の車種判別）
の精度を向上させるとともに、影が隣接車線上にのびた
ような場合でも影を黒い車両と誤検知することがないの
で交通量計測の精度を向上させることができる効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の回路構成を示すブロック図、 第２図は第１図の装置の設置例を示す斜視図、 第３図は第２図のカメラ部で撮像した場合の一画面の例
を示す説明図、 第４図は第３図の一画面の画像データを３値化して得ら
れる画面状態を示す説明図、 第５図は第３図の状態を道路上空から見た場合の平面
図、 第６図は第３図の状態を道路側面方向から見た側面図、 第７図は本発明実施例の動作内容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……計測領域、 ５……多車線道路、 ６……中央線、 ７……路側、 10……車両、 11……影、 12……光軸、 21……A/D変換部、 22……画像記憶部、 23……画像３値化処理部、 24……車頭検出部、 25……影判別部、 26……車両計測部、 27……出力部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】走行車両の画像信号を画像処理して交通流
   を計測する装置において、 道路の路側に所定の高さに設置されて、道路上を走行す
   る車両を上方前方あるいは後方から所定の固定画角で所
   定の計測周期毎に撮像する１台の撮像手段と、 該撮像手段で撮像された時間的隔りのある複数の２次元
   画像データから車両の車頭部と車両の側部の特徴点の路
   面上の位置を算出する算出手段と、 該算出手段の算出結果に基いて前記特徴点が路面上にの
   み存在し前記車頭部と前記特徴点の路面上での距離が時
   刻の経過に関係なく変化しないか否かを判定して、該距
   離が変化しない場合は当該特徴点を車両の影の一部とし
   て検出する影検出手段と を具備したことを特徴とする画像処理式交通流計測装
   置。