JP3728503B2 - データ確信度を用いたセンサ選択方法とこれを用いた道路交通監視システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、センサが周りの環境から受けている影響度合いを表すデータ確信度を用いたセンサ選択方法とこのセンサ選択方法を用いた道路交通監視システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
野外で使用するセンサは、センサが動作する周囲の環境により、検出特性が劣化する場合が年間を通して多数発生する。センサが常時一定の信頼性を保つためには、検出特性の異なる複数のセンサを組み合わせ、環境条件によって切り替えて使用することが有効である。従来、センサの動作環境の気象データを用いてセンサを選択する方法があった。しかし、気象計による方法は、気象データとその環境におけるセンサの信頼性との間に明確な相関関係がなく、気象データを用いてセンサを選択することは困難であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、センサが動作する環境を、センサの性能にかかわる項目に関してセンサ自らが測定し、その測定した計測データからセンサが周りの環境から受けている影響度合いを表すデータ確信度を算出し、そのデータ確信度を比較することにより、センサ選択を容易にし、システムの信頼性を向上させることができるセンサ選択方法とこの方法を用いた道路交通監視システムを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、複数のセンサが、自ら動作する環境を、センサの性能にかかわる明度平均値、明度分散値、エッジ平均値、エッジ水平最大平均値、輝度分散値、低温高温比率値を含む独自の複数の計測項目について測定し、前記測定した計測データから前記複数のセンサが周りの環境から受けている影響度合いを表すデータ確信度を前記複数のセンサそれぞれが算出し、前記複数のセンサの前記データ確信度を比較することにより、前記複数のセンサの中から１つを選択することを特徴とするセンサ選択方法である。
【０００５】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、複数のセンサが、撮像型のカメラを備え、該撮像型カメラの撮像対象は同一であることを特徴とする。
【０００６】
請求項３に記載の発明は、道路を走行する車両を監視する複数のセンサと、前記複数のセンサが自ら動作している環境を、センサの性能にかかわる明度平均値、明度分散値、エッジ平均値、エッジ水平最大平均値、輝度分散値、低温高温比率値を含む独自の複数の計測項目について測定し、前記測定した計測データから前記複数のセンサが周りの環境から受けている影響度合いを表すデータ確信度を前記複数のセンサがそれぞれ算出し、前記複数のセンサの前記データ確信度を比較することにより、前記複数のセンサの中から１つを選択する手段と、を備えたことを特徴とする道路交通監視システムである。
【０００７】
請求項４に記載の発明は、道路を走行する車両を撮像し、前記撮像した画像データを画像処理し前記車両の走行に関するデータを算出して出力する複数のセンサと、前記センサが自ら動作している環境を、センサの性能にかかわる明度平均値、明度分散値、エッジ平均値、エッジ水平最大平均値、輝度分散値、低温高温比率値を含む独自の複数の計測項目について測定し、前記測定したデータから前記センサが周りの環境から受けている影響度合いを表すデータ確信度を前記複数のセンサそれぞれが算出し、前記複数のセンサの前記データ確信度を比較することにより、前記複数のセンサの中から１つを選択し、前記選択したセンサから前記車両の走行に関するデータを入力するセンサ制御手段と、を備えたことを特徴とする道路交通監視システムである。
【０００８】
請求項５に記載の発明は、道路を走行する車両を撮像し、前記撮像した画像データを出力する複数のセンサと、前記複数のセンサが自ら動作している環境を、センサの性能にかかわる明度平均値、明度分散値、エッジ平均値、エッジ水平最大平均値、輝度分散値、低温高温比率値を含む独自の複数の計測項目について測定し、前記測定した計測データから前記複数のセンサが周りの環境から受けている影響度合いを表すデータ確信度を前記複数のセンサがそれぞれ算出し、前記複数のセンサの前記データ確信度を比較することにより、前記複数のセンサの中から１つを選択し、前記選択したセンサから入力した前記画像データを画像処理し前記車両の走行に関するデータを算出するセンサ制御手段と、を備えたことを特徴とする道路交通監視システムである。
【０００９】
請求項６に記載の発明は、請求項４又は５において、複数の異なる道路地点に配設された複数のセンサと、異なる道路地点に対応して配設された複数のセンサ制御手段と、複数のセンサ制御手段それぞれが選択したセンサからの車両の走行に関するデータを集中して入力する集中制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項７に記載の発明は、請求項６において、集中制御手段が、複数のセンサ制御手段から、センサ制御手段が選択しなかったセンサを特定する情報も入力することを特徴とする。
【００１１】
請求項８に記載の発明は、請求項４又は５において、複数のセンサが、撮像型のカメラを備え、該撮像型カメラの撮像対象は同一であることを特徴とする。請求項９に記載の発明は、請求項８において、撮像型カメラが、可視カメラと赤外カメラを含むことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１に実施の形態１に係る道路交通監視システムの構成を示す。このシステムは、異なる撮像特性を有し、道路脇に設置された２つの監視センサ、センサ１とセンサ２と、２つの監視センサからの車両情報を受信する上位装置３と、広範囲の複数の上位装置からの情報を集中監視する最上位装置５から構成されている。
【００１３】
２つの監視センサは、道路上の同じ範囲を計測するよう画角、俯角が調整されている。センサ１とセンサ２は、画像から道路上を走行する車両の位置、速度及び道路上の突発事象（障害物、停止・低速車の有無）の検出と、交通流（渋滞末尾情報）の算出を画像処理によって行い、車両検出データとして上位装置３へ送出する。ここで言うセンサとは、撮像カメラのような撮像手段と高速の画像処理手段とを合わせ備える装置である。そして、２つの撮像カメラは、例えばセンサ１は可視撮像カメラ、センサ２は赤外撮像カメラのように撮像特性の異なる撮像カメラを備えている。
【００１４】
また、センサ１、センサ２は、それぞれ自分の画像から独自の計測項目に関して計測し、その時点において周りの環境から影響を受けている度合いを示すデータ確信度を算出し、上位装置３に車両検出データとともに送出する。また、センサが周りの環境から受ける影響の度合いが少なく、センサデータが信頼性の高いものと判断できる場合には、データ確信度は「１」とし、センサが周りの環境から受ける影響の度合いが大きく、センサデータが信頼性に欠ける場合には、データ確信度は「０」とする。
【００１５】
例えば可視撮像カメラを備えたセンサ１は、自分の画像のある特定領域の明度平均値、明度分散値、エッジ平均値、エッジ水平最大平均値を算出し、これらの値から自らが周りの環境から受けている影響度合いを示すデータ確信度「１」または「０」を算出し、上位装置３へ送出する。また、赤外撮像カメラを備えたセンサ２は、自分の画像全体から輝度分散値、低温高温比率値を算出し、これらの値から自らが回りの環境から受けている影響度合いを示すデータ確信度「１」または「０」を算出し、上位装置３へ送出する。それぞれのセンサが独自の計測データからデータ確信度を算出する方法は、各センサそれぞれが、独自の計測項目に関して、車両を背景から抽出し追跡できるためのしきい値を設定し、これを確信度指標４として有しており、その値と計測値とを比較することによる。センサの調整状態により車両の検出性能が異なるため、しきい値は任意に設定でき、常に最適化されているものとする。図２に確信度指標の一実施例を示す。
【００１６】
上位装置３はセンサから送出されるデータ確信度から、使用可能なセンサの選択を行い、最上位装置５に使用可能なセンサが検出した情報を出力すると同時に、使用不可能センサは、サービス停止中（調整中）と知らせる。
【００１７】
野外で使用するセンサが、動作環境により影響を受け、信頼性の高い情報を提供できるかどうかの判断を各センサが独自の性能にかかわる計測データから算出したデータ確信度を用いて、複数のセンサから信頼性の高いセンサを選択し、最上位機器５へ出力する。センサの環境からの影響度合いを示すデータ確信度を使用し、複数のセンサから使用可能なセンサを選択することがこの発明のポイントである。
【００１８】
次に、実施の形態１の動作を説明する。図３に雨天日において、センサ２の検出特性が劣化し、使用不可能となる場合の動作フローチャートを示す。また、図４に晴天日の夜間において、センサ１の検出特性が劣化し、使用不可能となる場合の動作フローチャートを示す。
【００１９】
まず、図３について説明する。センサ１、センサ２は、道路上を走行する車両の検出を行っている。センサ１及びセンサ２は、車両の位置、速度及び道路上の突発事象（障害物、停止・低速車の有無）と交通流などの車両検出データを上位装置３に送出すると同時に、センサ１は、画像の特定エリアの明度平均値、明度分散値、エッジ平均値、エッジ水平最大平均値を算出し車両検出可能な確信度指標４と比較し、環境から受けている影響度合いを示すデータ確信度を算出し上位装置３へ送出し、センサ２も画像全体の輝度分散値、低温高温比率値を算出し車両検出可能な確信度指標４と比較し、環境から受けている影響度合いを示すデータ確信度を算出して上位装置３へ送出する。
【００２０】
センサ１及び２の備える画像処理手段が、画像情報から上記の車両検出データを生成する画像処理アルゴリズムは、図５に示すように一般的に良く知られているものであって、背景画像を車両画像から引き去り、更に車両の輪郭や保有するパターンを２値化もしくは３値化して、車両の位置を特定し、登録情報を採取して特定車両を追尾しながら車両検出データとして車両の位置、速度や突発事象の有無や交通量などを上位装置３に送出する。
【００２１】
ある雨天時において、センサ１は明度平均値、明度分散値、エッジ平均値及びエッジ水平最大平均値を算出し、車両を検出できるしきい値が設定されている確信度指標4とこれら計測値を比較し、全ての計測値が設定されたしきい値を上回っているため、センサ１はデータ確信度「１」を上位装置３へ送出する。センサ２は輝度分散値及び低温高温比率値を算出し、車両を検出できるしきい値が設定されている確信度指標４とこれら計測値を比較し、計測値が車両を検出するためのしきい値を下回っているため、センサ２はデータ確信度「０」を上位装置３へ送出する。
【００２２】
上位装置３は、センサ２はデータ確信度「０」を送出してきたため使用不可能、センサ１はデータ確信度「１」を送出してきたため使用可能であると判断する。さらに上位装置３は、最上位装置５に対してセンサ１の車両検出データを送出すると共に、センサ２は調整中であることを知らせる。
【００２３】
次に、図４の晴天日の夜間の場合について説明する。センサ１、センサ２は、道路上を走行する車両の検出を行っている。センサ１及びセンサ２は、車両の位置、速度及び道路上の突発事象（障害物、停止・低速車の有無）と交通流などの車両検出データを上位装置３に送出すると同時に、センサ１は、画像の特定エリアの明度平均値、明度分散値、エッジ平均値及びエッジ水平最大平均値を算出し車両検出可能なそれぞれのしきい値と比較し、環境から受けている影響度合いを示すデータ確信度を算出し上位装置３へ送出し、センサ２も画像全体の輝度分散値及び低温高温比率値を算出し車両検出可能な確信度指標４と比較し、環境から受けている影響度合いを示すデータ確信度を算出して上位装置３へ送出する。
【００２４】
ある晴天時の夜間において、センサ１は明度平均値、明度分散値、エッジ平均値及びエッジ水平最大平均値を算出し、車両を検出できるしきい値が設定されている確信度指標４とこれら計測値を比較し、計測値が設定されたしきい値を下回っているため、センサ１はデータ確信度「０」を上位装置３へ送出する。センサ２は輝度分散値及び低温高温比率値を算出し、車両を検出できるしきい値が設定されている確信度指標４とこれら計測値を比較し、計測値が車両を検出するためのしきい値を上回っているため、センサ２はデータ確信度「１」を上位装置３へ送出する。
【００２５】
上位装置３は、センサ１はデータ確信度「０」を送出してきたため使用不可能、センサ２はデータ確信度「１」を送出してきたため使用可能であると判断する。さらに上位装置３は、最上位装置５に対してセンサ２の車両検出データを送出すると共に、センサ１は調整中であることを知らせる。
【００２６】
センサの出力するデータ確信度がともに「１」で、両方のセンサが車両検出可能であった場合、上位装置３は、自動的にどちらか一方を選択するように定めておく。例えば、解像度に差がある場合には解像度の高い撮像カメラを内蔵した方のセンサを選択するか、または、カラー情報を利用する場合を想定して可視撮像カメラを内蔵したセンサ１を必ず選択するように定めておき、上位装置３は、選択した方のセンサの車両検出データと他方のセンサは調整中である旨の情報を最上位装置５に送出する。
【００２７】
［実施の形態２］
実施の形態１では、各センサが独自の計測項目について測定し、データ確信度を算出して、上位装置３へ送出したが、各センサは独自の計測データのみを算出し、それを上位装置３へ出力し、センサが周りの環境から受けている影響の度合いであるデータ確信度は、上位装置３が確信度指標４を有していてセンサからの計測データと比較することにより算出する例が挙げられる。また、２つの異種センサの場合を説明したが、センサはＮ個の同種または異種のセンサに拡張することも可能で、それぞれのセンサの特性に合わせたしきい値を設定し、確信度指標５を作成すればよい。
【００２８】
実施の形態１の道路交通監視システムを構成するセンサは、撮像手段と画像処理手段を合わせ備えている装置であるが、２つの手段を分離してもよい。センサは撮像手段のみを備えた撮像カメラであり、画像情報を上位装置に有線や無線の手段によって送信し、上位装置３が画像処理手段を備え、撮像カメラから送信されてきた画像情報を処理して、車両検出データを生成する構成であってもよい。
【００２９】
尚、上記のセンサを選択する方法は道路交通監視のみならず、複数のセンサを使用する例えば侵入監視等広く利用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、上位装置が、野外で使用するセンサが、動作環境により影響を受け、信頼性の高い情報を提供できるかどうかの判断を、センサの性能にかかわる複数の項目についてセンサ自らが計測し、その値と車両追跡に必要なしきい値とを照らし合わせることでセンサが周りの環境から受けている影響度合いを示すデータ確信度を算出し、このデータ確信度を用いて複数のセンサから使用可能なセンサを選択し、最上位機器へ出力する。このため信頼性の高い監視データを取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る道路交通監視システムの構成を示す図である。
【図２】同上の道路交通監視システムを構成するセンサが備える確信度指標の一実施例を示す図である。
【図３】同上の道路交通監視システムの動作を説明する動作フローチャートの一例を示す図である。
【図４】同上の道路交通監視システムの動作を説明する動作フローチャートの別な例を示す図である。
【図５】同上の道路交通監視システムを構成するセンサが備える画像処理アルゴリズムの例を示す図である。
【符号の説明】
１ センサ１
２ センサ２
３ 上位装置
４ 確信度指標
５ 最上位装置

Claims (9)

1. 複数のセンサが、自ら動作する環境を、センサの性能にかかわる明度平均値、明度分散値、エッジ平均値、エッジ水平最大平均値、輝度分散値、低温高温比率値を含む独自の複数の計測項目について測定し、前記測定した計測データから前記複数のセンサが周りの環境から受けている影響度合いを表すデータ確信度を前記複数のセンサそれぞれが算出し、前記複数のセンサの前記データ確信度を比較することにより、前記複数のセンサの中から１つを選択することを特徴とするセンサ選択方法。
2. 複数のセンサが、撮像型のカメラを備え、該撮像型カメラの撮像対象は同一である請求項１記載のセンサ選択方法。
3. 道路を走行する車両を監視する複数のセンサと、前記複数のセンサが自ら動作している環境を、センサの性能にかかわる明度平均値、明度分散値、エッジ平均値、エッジ水平最大平均値、輝度分散値、低温高温比率値を含む独自の複数の計測項目について測定し、前記測定した計測データから前記複数のセンサが周りの環境から受けている影響度合いを表すデータ確信度を前記複数のセンサがそれぞれ算出し、前記複数のセンサの前記データ確信度を比較することにより、前記複数のセンサの中から１つを選択する手段と、を備えたことを特徴とする道路交通監視システム。
4. 道路を走行する車両を撮像し、前記撮像した画像データを画像処理し前記車両の走行に関するデータを算出して出力する複数のセンサと、前記センサが自ら動作している環境を、センサの性能にかかわる明度平均値、明度分散値、エッジ平均値、エッジ水平最大平均値、輝度分散値、低温高温比率値を含む独自の複数の計測項目について測定し、前記測定したデータから前記センサが周りの環境から受けている影響度合いを表すデータ確信度を前記複数のセンサそれぞれが算出し、前記複数のセンサの前記データ確信度を比較することにより、前記複数のセンサの中から１つを選択し、前記選択したセンサから前記車両の走行に関するデータを入力するセンサ制御手段と、を備えたことを特徴とする道路交通監視システム。
5. 道路を走行する車両を撮像し、前記撮像した画像データを出力する複数のセンサと、前記複数のセンサが自ら動作している環境を、センサの性能にかかわる明度平均値、明度分散値、エッジ平均値、エッジ水平最大平均値、輝度分散値、低温高温比率値を含む独自の複数の計測項目について測定し、前記測定した計測データから前記複数のセンサが周りの環境から受けている影響度合いを表すデータ確信度を前記複数のセンサがそれぞれ算出し、前記複数のセンサの前記データ確信度を比較することにより、前記複数のセンサの中から１つを選択し、前記選択したセンサから入力した前記画像データを画像処理し前記車両の走行に関するデータを算出するセンサ制御手段と、を備えたことを特徴とする道路交通監視システム。
6. 複数の異なる道路地点に配設された前記複数のセンサと、前記異なる道路地点に対応して配設された複数の前記センサ制御手段と、前記複数のセンサ制御手段それぞれが選択した前記センサからの前記車両の走行に関するデータを集中して入力する集中制御手段と、を備えた請求項４又は５記載の道路交通監視システム。
7. 集中制御手段が、前記複数のセンサ制御手段から、前記センサ制御手段が選択しなかったセンサを特定する情報も入力する請求項６記載の道路交通監視システム。
8. 複数のセンサが、撮像型のカメラを備え、該撮像型カメラの撮像対象は同一である請求項４又は５記載の道路交通監視システム。
9. 撮像型カメラが、可視カメラと赤外カメラを含む請求項８記載の道路交通監視システム。

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