JP3926673B2 - 車種識別装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車種識別装置に関し、特に料金所などのゲートを通過する車両のナンバープレートのカメラ映像から車両の車種を識別する装置に関するものである。
【０００２】
有料道路の利用料金が車種別に異なる場合、料金所などで利用料金を算出する際に利用車両の車種を客観的に識別する必要がある。
【０００３】
【従来の技術】
従来より知られている車種識別装置は、車長、車幅、車高、及び軸数を計測するセンサと、ナンバープレートを読み取る車番読取装置とで構成することにより車種を識別し、最終的には収受員が目視で確認して正規の利用料金を算出している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の車種識別装置は、有料道路利用者の増大、収受員作業の省力化、ETC導入を背景として、そのニーズが高まっているが、その設備としてセンサの種類と設置数が多いため次のような問題があった。
【０００５】
▲１▼ イニシャル及びランニングコストが高い。
▲２▼ 保守手番が嵩む。
▲３▼ 料金所レーン上に設置用のスペースが必要。
一方、軽自動車については、黄色地に黒色文字の自家用ナンバープレートと黒色地に黄色文字の事業用ナンバープレートが存在するのに対し、普通車以上の大きさの車両では全て、白色地に緑色文字の自家用ナンバープレートと緑色地に白色文字の事業用ナンバープレートであるため、黄色の識別が可能であればナンバープレートの大きさが変っても軽自動車の識別が可能となる。
【０００６】
しかしながら、現在知られている車番読取装置は、料金所レーンでの環境下で24時間365日運用することを前提としているため、撮像部に近赤外線カメラを用いており、夜間などの低照度時は照明部の近赤外線LEDを発光させナンバープレートを撮像できるようにしている。従って、撮像される映像は白黒映像になるため色の識別ができない。
【０００７】
従って現在の軽自動車の自動識別は、車長、車幅、及び車高が軽自動車の規定内か規定外かで判断するしかないため、車長センサ、車幅センサ、及び車高センサが必要になるという問題があった。
従って本発明は特別なセンサを用いることなく、軽自動車の自動識別を可能にする車種識別装置を実現することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る車種識別装置は、カラーカメラと、該カラーカメラの映像信号からナンバープレート部分を切り出し、その各画素を三原色に分解すると共にその中の青色と赤色との輝度差及び青色と緑色との輝度差に基づいて黄色画素を検出するとともに該ナンバープレート部分に占める該黄色画素の面積の割合から軽自動車の識別を行う画像処理部と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
すなわち、本発明では、まず車両のナンバープレートをカラー撮影するためのカラーカメラを、例えば料金所近辺に設置する。そして、このカラーカメラからの映像信号に基づいてナンバープレート部分を切り出してその色識別を行う。
そのため、まず、カラーカメラの映像信号から公知技術により切り出したナンバープレート部分の各画素を光の三原色に分解する。そして、その中の青色と赤色及び青色と緑色との各輝度差からその画素が黄色画素であるか否かを識別する。
【００１０】
このようにしてナンバープレート部分における黄色画素が検出できるので、この黄色画素のナンバープレートに占める面積の割合から画像処理部は通過車両が軽自動車であるか否かを識別することができる。
上記の画像処理部は、上記のように黄色画素のナンバープレートに占める面積の割合から軽自動車の識別を行う際、別途設けられている従来から知られている車番読取装置が切り出したナンバープレートの処理結果に基づいて軽自動車の識別を行うことができる。
【００１１】
すなわち、ナンバープレートの色については、上述の如く、黄色地に黒色文字かまたは黒色地に黄色文字の軽自動車パターンと、白色地に緑色文字と緑色地に白色文字の普通車パターン（以下、カラーパターンと総称することがある。）の2種類に識別する必要があるが、その前提として、車番読取装置は公知技術によりナンバープレート部分を切り出し、この切り出したナンバープレート部分が明色地（黄色又は白地）に暗色文字（黒色又は緑色）か又はその逆かを判定することができるので、上記の画像処理部は、このような車番読取装置による判定結果を流用することにより、上記のとおり、黄色画素を検出し、さらにその面積割合に基づいて軽自動車の識別を行うことができる。
【００１２】
上記の場合、画像処理部は、各画素における青色が赤色及び緑色より共に輝度が低く、赤色と青色との輝度差と緑色と青色との輝度差の和が一定値以上であり、両輝度差の差の絶対値が一定値以下であるときのみ該画素を黄色画素と識別することができる。
【００１３】
また、該車番読取装置が、該ナンバープレートが明色地に暗色文字のものであると判定したとき、該画像処理部は、該明色地の黄色画素総数が一定値以上であれば、黄色地に黒色文字のナンバープレートであると識別することができる。
また、該車番読取装置が、該ナンバープレートが暗色地に明色文字であると判定したとき、該画像処理部は、該明色文字の黄色画素総数が一定値以上のとき、黒色地に黄色文字のナンバープレートであると判定することができる。
【００１４】
さらに、夜間などの低照度環境時のためにプレートカラー識別用の照明部を設け、カラーカメラによって撮像されるカラーパターンを、画像処理部が識別できるだけの輝度を確保することが好ましい。
また、プレートカラー識別用照明部は、可視光であるためドライバーの運転の妨げにならないように光軸の延長がドライバーの目に入らないような設置位置と照射範囲を有することが好ましい。
【００１５】
さらに、カラーカメラを車両の後方から撮像し、車両背面のナンバープレートを撮像することでドライバーの運転の影響を減少させることができる。
さらに、車両前面及び背面の各ナンバープレート撮像用に車番読取装置と一対でカラーカメラ及びプレートカラー識別用照明部を2式設置することで軽自動車識別の精度を向上することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明に係る車種識別装置の構成例を示したブロック図である。この構成例においては、前方撮像装置1と後方撮像装置2と出力装置3とで構成されている。ただし、撮像装置は何れか一方のみを設置してもよい。
【００１７】
前方撮像装置1は、従来より知られている車番読取装置11を含むとともに、本発明によるプレートカラー識別装置12を加えている。これらの車番読取装置11及びプレートカラー識別装置12は車両検知センサ13からの検知信号を受けるように接続されている。
【００１８】
車番読取装置11は、近赤外線カメラの撮像部111と近赤外線LEDの照明部112と車番認識用画像処理部113とで構成されており、車番認識用画像処理部113は車両検知センサ13からの検知信号に基づき、制御信号CS1を撮像部111に与えるとともに制御信号CS2を照明部112に与える。
【００１９】
これに応答して照明部112が照明を行い、撮像部111が映像信号VS1を画像処理部113に出力することにより、画像処理部113は車番認識処理を行うことによって車番認識結果R1を出力装置3に与える。
また、プレートカラー識別装置12は、カラーカメラの撮像部121と多色光対応の照明部122とプレートカラー判定用画像処理部123とで構成されており、車番読取装置11と同様に車両検知センサ13からの検知信号により、制御信号CS3及びCS4をそれぞれ撮像部121及び照明部122に与え、撮像部121から映像信号VS2を画像処理部123に与えている。
【００２０】
そして、画像処理部123は、映像信号VS2とともに車番認識用画像処理部113からのカラーパターン判定結果D1を入力して軽自動車認識結果R2を出力装置3に与えるようにしている。
後方撮像装置2も、従来より知られている車番読取装置21を含むとともに、本発明によるプレートカラー識別装置22を加えている。これらの車番読取装置21及びプレートカラー識別装置22は車両検知センサ23からの検知信号を受けるように接続されている。
【００２１】
車番読取装置21は、近赤外線カメラの撮像部211と近赤外線LEDの照明部212と車番認識用画像処理部213とで構成されており、車番認識用画像処理部213は車両検知センサ23からの検知信号に基づき、制御信号CS5を撮像部211に与えるとともに制御信号CS6を照明部212に与える。
【００２２】
これに応答して照明部212が照明を行い、撮像部211が映像信号VS3を画像処理部213に出力することにより、画像処理部213は車番認識処理を行うことによって車番認識結果R3を出力装置3に与える。
また、プレートカラー識別装置22は、カラーカメラの撮像部221と多色光対応の照明部222とプレートカラー判定用画像処理部223とで構成されており、車番読取装置21と同様に車両検知センサ23からの検知信号により、制御信号CS7及びCS8をそれぞれ撮像部221及び照明部222に与え、撮像部221から映像信号VS4を画像処理部223に与えている。
【００２３】
そして、画像処理部223は、映像信号VS4とともに車番認識用画像処理部213からのカラーパターン判定結果D2を入力して軽自動車認識結果R4を出力装置3に与えるようにしている。
図2は、図1に示した前方撮像装置1の配置構成例を示したものである。同図(1)は平面図を示しており、同図(2)は側面図を示している。
【００２４】
同図(1)の平面図に示すように、車両30は、前面及び後面にそれぞれナンバープレート31及び32を取り付けてある。そして、この車両30はアイランド33及び34の間を矢印の方向に走行しているものとする。
アイランド34において、従来から用いられている撮像部111と照明部112とが同図(2)の側面図において示されるように支柱35の頭部（高さH1）において上下に重なって配置されており、プレートカラー識別装置12においては、撮像部121のみが支柱35の頭部に設置され、照明部122は支柱35の中間位置（高さH2）に設置されている。
【００２５】
そして、照明部112は車両30の前面の横幅Wを照明するように同図(1)の平面図では、車両の走行方向に対する角度θだけ光軸OAが傾けられており、同図(2)の側面図では地表に対して角度αだけ光軸OAが傾けられている。
また、撮像部111及び照明部112の撮像・照明範囲は図示のように車両30全体に対するものであればよいが、照明部122の場合にはプレートカラー識別用照明部であり、これが可視光であるため車両30のドライバーの目に入らないような位置として、支柱35の中間高さH2に設置することが望ましい。
【００２６】
図3は、後方撮像装置2の配置例を示したものであり、この配置例は、図2の配置例とは、撮像部111の代わりに撮像部211を用い、照明部112の代わりに照明部212を用い、撮像部121の代わりに撮像部221を用い、さらに照明部122の代わりに照明部222を用いる点と、これらの撮像部221及び照明部222が、車両前面のナンバープレート31ではなく、車両後面のナンバープレート31を撮像する点が異なっているだけである。
【００２７】
さらに図4は、図2に示した前方撮像装置1の配置例と図3に示した後方撮像装置2の配置例とを組み合わせたものであり、両方の撮像装置1及び2を用いることによりさらに識別精度を向上させたものである。
図5は、図1に示した前方撮像装置1におけるプレートカラー識別装置12内のプレートカラー判定用画像処理部123、又は、後方撮像装置2におけるプレートカラー識別装置22におけるプレートカラー判定用画像処理部223で用いられる車種識別フローを示したものである。
【００２８】
なお、以下の説明においては、前方撮像装置1における画像処理部123のフローについて述べるが、画像処理部223においても同様であることは言うまでも無い。
まず、この車種識別フローを実行する前に、従来より知られている車番読取装置11の動作について簡単に触れると、車番読取装置11は、ナンバープレート31を検出した後、そのプレートの大きさ（大板、中板、小板）、陸運局、分類番号などを認識する処理を行って、車番認識結果R1を出力装置3に出力している。
【００２９】
このような状態において、プレートカラー識別装置12においては、まず照明部122によってナンバープレート31が照明され、これをカラーカメラの撮像部121がカラー映像信号VS2としてプレートカラー判定用画像処理部123に出力する。
この画像処理部123では、入力したカラー画像信号からナンバープレート31を車番読取装置11と同様の公知技術によって切り出す（ステップS1）。
【００３０】
そして、このようにして切り出されたナンバープレート31を、赤色(R)、緑色(G)、及び青色(B)の光の三原色に分解する（ステップS2）。
そして、各画素において各色の輝度値の差分f(R-B)及びf(G-B)を算出する（ステップS3）。
【００３１】
そして、これらの輝度差f(R-B)及びf(G-B)がそれぞれ0以上であるか否かを判定する（ステップS4）。これは、光の三原色に分割した場合、相対的に青色の輝度値が赤色の輝度値及び緑色の輝度値よりも小さいという現象に基づき、輝度差f(R-B)またはf(G-B)の何れか一方がマイナス、すなわち、青色の輝度値の方が相対的に高く黄色ではなくなる方向の場合は、この画素について黄色ではないと判定（ステップS6）することができるためである。
【００３２】
そして、さらにf(R-B)+ f(G-B)≧Xかつ｜f(R-B)- f(G-B)｜≦Yであるか否かを判定する（ステップS5）。
これは、ステップS4の判定結果が“Yes”であったとしても、直接的には青色の相対輝度レベルを判定したものであるので、より確実に黄色画素を検出するためには輝度差f(R-B)及びf(G-B)の和と差を求め、それぞれが実験等で決められる一定値X以上または一定値Y以下であることを条件とすることが好ましいからである。
【００３３】
従って、ステップS4またはステップS5において“No”であった場合には、その画素は黄色以外と判定する（ステップS6）が、ステップS5において“Yes”であった場合にはその画素は黄色と判定する（ステップS7）。
そして、このような画素の判定をナンバープレート31の画素数分繰り返す（ステップS8）。
【００３４】
次に、切り出されたナンバープレートが明色（白／黄）地に暗色（緑／黒）文字であるか否かを判定する（ステップS9）。これは、図1に示したように、プレートカラー判定用画像処理部123が車番認識処理部113からカラーパターン判定結果D1を入力することにより判定可能にしている。
【００３５】
すなわち、車番認識装置11において車番認識する過程では、切り出したナンバープレートが明色地に暗色文字かまたはその逆かが示されるので、このカラーパターン判定結果D1を流用するものである。なお、このステップS9は、プレートカラー識別装置12の画像処理部123が自ら格納し実行してもよいことは言うまでもない。
【００３６】
この結果、切り出されたナンバープレートは明色地に暗色文字であることが分かったときには、ナンバープレート部分の画素の内で黄色と判定した（ステップS7）の部分の割合が予め決まっているC％以上であるか否かを判定する（ステップS10）。
【００３７】
これは、ナンバープレート部分の画素の黄色部分が一定値以上であれば、黄色地で文字が黒色のナンバープレートであると判定するもの（ステップS11）である。これにより、黄／黒の軽自動車ナンバープレートが識別できることとなる。
ただし、ステップS10において黄色部分の割合がC％以上ではない場合には、黄／黒色以外、すなわち白色地に緑色文字の軽自動車以外の普通車用ナンバープレートであると判定される（ステップS13）。
【００３８】
一方、ステップS9において、切り出されたナンバープレートが暗色地に明色文字であることが分かったときには、今度はさらにナンバープレート部分の画素の内で黄色と判定した部分の割合がD％以上であるか否かを判定する（ステップS12）。
【００３９】
この結果、黄色と判定した部分の割合がD％、すなわち、黒色地において黄色文字の割合がD％以上であったときには黒／黄色の軽自動車用ナンバープレートであることが識別される（ステップS11）が、それ以外の場合には、やはり黄／黒色以外（白／緑色）の軽自動車以外の普通車用ナンバープレートであると判定されることとなる（ステップS13）。
【００４０】
このような車種識別フローは、後方撮像装置2についても全く同様に適用されるとともに、前方撮像装置1及び後方撮像装置2においてそれぞれ別々にこのような車種識別フローを実行してもよい。
（付記１）
カラーカメラと、
該カラーカメラの映像信号からナンバープレート部分を切り出し、その各画素を三原色に分解すると共にその中の青色と赤色及び青色と緑色の各輝度差から黄色画素を検出するとともに該ナンバープレートに占める該黄色画素の面積の割合から軽自動車の識別を行う画像処理部と、
を備えたことを特徴とする車種識別装置。
（付記２）付記１において、
車番読取装置をさらに備え、該車番読取装置が、ナンバープレート部分を切り出し、この切り出したナンバープレート部分が明色地に暗色文字か又はその逆かを判定し、該画像処理部が、該判定結果を利用することにより該軽自動車の識別を行うことを特徴とした車種識別装置。
（付記３）付記１において、
該画像処理部は、各画素における青色が赤色及び緑色より共に輝度が低く、赤色と青色との輝度差と緑色と青色との輝度差の和が一定値以上であり、両輝度差の差の絶対値が一定値以下であるときのみ該黄色画素を検出することを特徴とした車種識別装置。
（付記４）付記２において、
該ナンバープレートは明色地に暗色文字であると該車番読取装置が判定したとき、該画像処理部は、該明色地の黄色画素総数が一定値以上であれば、黄色地に黒色文字のナンバープレートであると識別することを特徴とした車種識別装置。
（付記５）付記２において、
該ナンバープレートは暗色地に明色文字であると該車番読取装置が判定したとき、該画像処理部は、該明色文字の黄色画素総数が一定値以上であれば、黒色地に黄色文字のナンバープレートであると判定することを特徴とした車種識別装置。
（付記６）付記１又は２において、
カラー識別用照明部をさらに設けたことを特徴とする車種識別装置。
（付記７）付記６において、
該照明部が、その光軸の延長に運転者の目が入らないように設置されることを特徴とする車種識別装置。
（付記８）付記６において、
該カラーカメラ及び照明部が車両の前方及び後方の少なくともいずれか一方に設置されていることを特徴とする車種識別装置。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る車種識別装置によれば、カラーカメラを設置し、このカラーカメラの映像信号からナンバープレート部分を切り出し、その各画素を三原色に分解するとともに、その中の青色と赤色及び青色と緑色の各輝度差から黄色画素を検出するとともに該ナンバープレートに占める黄色画素の面積の割合から軽自動車の判定を行うように構成したので、車長、車幅、及び車高などに対するセンサが不要であり、さらには車番読取装置と組み合わせることにより、より簡単で正確な軽自動車の判定を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車種識別装置の構成例を示したブロック図である。
【図２】本発明に係る車種識別装置における前方撮像装置の配置例を示した図である。
【図３】本発明に係る車種識別装置における後方撮像装置の配置例を示した図である。
【図４】本発明に係る車種識別装置における前方撮像装置と後方撮像装置を組み合わせた配置例を示した図である。
【図５】本発明に係る車種識別装置に用いられるプレートカラー判定用画像処理部で実行される車種判定処理のフローチャート図である。
【符号の説明】
1 前方撮像装置
2 後方撮像装置
3 出力装置
11,21 車番読取装置
12,22 プレートカラー識別装置
111,121,211,221 撮像部
112,122,212,222 照明部
113,213 車番認識用画像処理部
123,223 プレートカラー判定用画像処理部
13,23 車両検知センサ
VS1〜VS4 映像信号
CS1〜CS8 制御信号
R1,R3 車番認識結果
R2,R4 軽自動車認識結果
30 車両
31,32 ナンバープレート
33,34 アイランド
35 支柱
図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (5)

1. カラーカメラと、
   該カラーカメラの映像信号からナンバープレート部分を切り出し、その各画素を三原色に分解すると共にその中の青色と赤色との輝度差及び青色と緑色との輝度差に基づいて黄色画素を検出するとともに該ナンバープレート部分に占める該黄色画素の面積の割合から軽自動車の識別を行う画像処理部と、
   を備えたことを特徴とする車種識別装置。
2. 請求項１において、
   車番読取装置をさらに備え、該車番読取装置が、ナンバープレート部分を切り出し、この切り出したナンバープレート部分が明色地に暗色文字か又はその逆かを判定し、該画像処理部が、該判定結果を利用することにより該軽自動車の識別を行うことを特徴とした車種識別装置。
3. 請求項１において、
   該画像処理部は、各画素における青色が赤色及び緑色より共に輝度が低く、赤色と青色との輝度差と緑色と青色との輝度差の和が一定値以上であり、両輝度差の差の絶対値が一定値以下であるときのみ該黄色画素を検出することを特徴とした車種識別装置。
4. 請求項２において、
   該ナンバープレートは明色地に暗色文字であると該車番読取装置が判定したとき、該画像処理部は、該明色地の黄色画素総数が一定値以上であれば、黄色地に黒色文字のナンバープレートであると識別することを特徴とした車種識別装置。
5. 請求項２において、
   該ナンバープレートは暗色地に明色文字であると該車番読取装置が判定したとき、該画像処理部は、該明色文字の黄色画素総数が一定値以上であれば、黒色地に黄色文字のナンバープレートであると判定することを特徴とした車種識別装置。

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