JP4209593B2 - 車両およびそれらのナンバープレートを同時に撮像するシステム - Google Patents

Description

【発明の分野】
本発明は、コンピュータ認識システムに関し、更に具体的に云うと、或る１つのカメラ位置における車両の通過を記録し、同じ車両が別の位置で第２カメラを通過するのを認識する、というシステムに関するものである。
【０００１】
【従来技術の説明】
交通違反を検出し、違反に関係する車を撮像するのには、数種の市販システムが利用できるようになった。法廷において有罪を立証するには、関係する車両およびそのナンバープレートを明瞭に示すビデオ画像または写真が必要である。しかし、照明状態というものはかなり変化し得るし、通常、カメラには非常に限られたダイナミックレンジしか備わっていないので、これは思ったよりも達成するのが大変に難しいことである。アメリカ合衆国政府および他の州行政府がコントラストがはっきりした色彩を選択していることも更にこの問題に加わり、故に、あらゆる色の組合せにおいて高コントラスト画像を獲得するためには、白色光が必要である。
【０００２】
たとえば、the Pulnix America, Inc. （カリフォルニア州サニーヴェイル）は、スピード違反、赤信号、バス専用車線、鉄道の踏切、自動ナンバープレート読み取り、電子装置料金収集、レーン毎のオープンロードビデオ支払い請求等々の違反の摘発システムに対する低コスト撮像解決策である、車両撮像システム（ＶＩＳ）を販売している。このようなＶＩＳは、どのような天候・照明条件の下でも、通過する車両とそれらのナンバープレートを読み取れる画像を生成する必要がある。逆反射性特性（retro-reflective properties）が低下してしまったような古いプレートをも含めて、逆反射性プレート（retro-reflective plates）も、非逆反射性プレート（non-retro-reflective plates）も、皆、このようなＶＩＳによって日夜撮像されているのである。他のほとんどの撮像システムと異なって、ＶＩＳは、変化する照明状況に瞬時に適応し、路面反射は無視する、というように言われている。代りに、ＶＩＳは、高性能光センサを用いることによって、車およびそのナンバープレートの輝度といった重要なものに焦点を合わせる。このようなＶＩＳは、プレート／車両輝度の瞬間的なダイナミックレンジを測定し、カメラのパラメータ、たとえば、ゲインおよびシャッター速度に電子的に適応し、車両およびそのナンバープレートの最適撮像を得るようにする。
【０００３】
最高レベルの検出精度を達成するため、これらのカメラは、高速電子シャッター、高解像度、高フレーム率、そして通信機能を有していなければならない。高速電子シャッターおよび解像能力を有する順次走査インターライン転送ＣＣＤ式カメラは、交通カメラ・システムの要件を満たすのに基本的な機能を提供する。交通カメラは、苛酷な周囲環境状態や極めて広い光レンジを処理しなければならない。
【０００４】
光学文字認識（ＯＣＲ）は、現代の交通カメラ・システムの決定的な機能であり、その検出力および精度は、カメラ機能に大きく依存している。要求される条件下で作動するために、通信及び機能の最適化が実施され、道路側コンピュータからカメラを制御するようになる。このカメラは、１／２０００秒以上のシャッタ速度で作動し、ハイウェイ交通状況を日夜とらえる。従って、カメラ・ゲイン、ペデスタル・レベル、シャッタ速度およびγ（ガンマ）関数は、従来は、環境条件（特に照明）に基づいた種々のパラメータを含むルックアップ表（look-up table）によって制御されている。決定的な決め手となるナンバープレートの表面を読み取ることだけに焦点を当てるために、照明条件が慎重に研究されているところである。
【０００５】
【発明の概要】
したがって、本発明の目的は、車両およびそのナンバープレートの鮮明な画像を生成できる車両ビデオ撮像システムを提供することにある。
本発明のさらなる目的は、逆反射性ナンバープレートでも非逆反射性ナンバープレートでも、撮像されている車両のナンバープレートに合わせて自動的に調整する車両ビデオ撮像システムを提供することにある。
【０００６】
簡単に言えば、本発明の車両ビデオ撮像システム実施例は、車両のナンバープレートの逆反射性塗装部分を照明するための白色光ＬＥＤアレイと、可視スペクトル・カットアウト・フィルタを備える強力なフラッシュと、どのような非逆反射性ナンバープレート塗料もそして車両それ自体をも照明する偏光フィルタと、から成る。フラッシュの前方にある１台のカメラに対して９０°回転した偏光フィルタを備えるビデオ・カメラが、車両およびそのナンバープレートの照明画像を受像する。偏光光が受け取られたとき、ナンバープレートの逆反射性塗料が偏光光をはね返すようになり、ナンバープレートの良好な高コントラスト画像を得るのにカメラが必要とするすべての照明を、白色光ＬＥＤアレイが提供するようになる。偏光フィルタは、逆反射性塗料ナンバープレートによって依然と偏光状態のままで戻された、フラッシュからの光の大部分を遮断するように組み合わされることになる。逆反射性塗料を塗ってないところの他の表面は全部、偏光フラッシュおよび白色ＬＥＤアレイの両方からの光を跳ね返して拡散してしまう。
【０００７】
本発明の利点は、車両およびそれらのナンバープレートの良好なコントラスト画像を生成する撮像システムを提供することにある。
本発明のこれらおよび他の目的および利点は、疑いもなく、図面に示す好ましい実施例についての以下の詳細な説明を読んだ後、当業者にとって明らかとなろう。
【０００８】
【好ましい実施例の詳細な説明】
本発明の車両ビデオ撮像システム実施例が、図１に示してあり、ここでは、全体的を示すのに符号１００がつけられている。このシステム１００は、偏光フィルタ１０４の背後に設置したフラッシュランプ１０２と、２つ別々の色彩の可視スペクトル・カットアウト・フィルタ１０６，１０７とを包含する。２つのフィルタ１０６，１０７によって、２つの色彩と波長が使用されることが可能となり、ナンバープレートをより良好に照明することができるようになる。特に、フィルタ１０６，１０７は、車両を運転する人が夜に見ることになるすべての光、たとえば、４００〜７００ナノメータの波長を持つ光を遮断しなければならない。投光照明灯１０８は、フラッシュランプ１０２より弱い照明源を提供する。そして、この投光照明灯は、白色光発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイであるのが好ましい。車両ビデオ撮像に使用するための、同様ではあるが非白色光のＬＥＤアレイが、１９９７年１月７日に発行されたJ. Donald Noble等の米国特許第５，５９１，９７２号に記載されている。この米国特許は、参考資料としてこの明細書の一部として組み入れられる。更に、偏光フィルタ１１０が偏光フィルタ１０４に対して直交方向に向けて据え付けてあるので、偏光させられたままの、フラッシュランプ１０２からの偏光光は全て遮断されるようになる。
しかし、どこか別の表面から反射された後に偏光されないままの状態の、フラッシュランプ１０２からの偏光光は遮断されることはない。ビデオ・カメラ１１２は、偏光フィルタ１１０を通過した画像を受像する。
【０００９】
フラッシュ照明１１４は、こうして偏光させられ、４００〜７００ナノメータの波長を持つ光に濾過されることになる。この光１１４は、赤外線または紫外線あるいは両方が優勢であってもよい。ポイントは、その光が強い強度で偏光され、人間の目に識別できない、ということである。投光照明１１６は、車両１１８およびそのナンバープレート１２０をライトアップするのに使用される。この光１１６は、ナンバープレート１２０が逆反射性塗料を包含する場合、ビデオ・カメラ１１２に対しナンバープレート１２０を特にライトアップすることになる。しかし、光１１６の強度は、車両１１８または非逆反射性塗料ナンバープレート１２０を適切に照明するに充分なほど大きくはない。
【００１０】
したがって、車両１１８および非逆反射性塗料ナンバープレート１２０を適切に照明するには、フラッシュ照明光１１４が必要とされる。ナンバープレートに使用されるような逆反射性塗料は、それが反射する偏光光の偏光を乱さない、という特性を有する。したがって、フラッシュ照明１１４は、逆反射性塗料ナンバープレート１２０からの当初の偏光状態のまま、反射光１２２として返されることになる。車両１１８およびナンバープレート１２０の非逆反射性塗料を塗った他の表面は、偏光光も非偏光も散乱させて、光１２２内に非偏光成分を生成する。
【００１１】
偏光フィルタ１０４の偏光された光１２２内の光は、偏光フィルタ１１０により遮断され、濾過済みの画像光１２４を生成する。これの正味効果は、逆反射性塗装したナンバープレート１２０は、ビデオ・カメラ１１２によって生成された画像から車両の他の残りの部分の画像を落とすことになるグレア（まぶしさ）を生じさせない、ということである。このことは、このような画像を受け取って、道路交通法違反召喚状の発行を決定することのためにコンピュータ１２６が取り付けられているのであるから、重要である。法廷において違反を証明するには、車両１１８及びそのナンバープレート１２０の両方の明瞭で高コントラストな画像を必要とする。あるいはまた、このようなコンピュータ１２６には、ナンバープレート１２０上の英数字を自動ロボット読み取りするための光学文字認識（ＯＣＲ）ソフトウェアプログラムを包含することもできる。
【００１２】
一般に、本発明の車両・ナンバープレート撮像システム実施例は、車両およびナンバープレートの画像を提供するためのビデオ・カメラを包含する。ビデオ・カメラの前方に設置してある偏光フィルタは、車両およびナンバープレートからの光がビデオ・カメラに達する以前に偏光されるようになる第１偏光方位を有する。ビデオ・カメラ用に、投光照明灯が車両およびナンバープレートを照明する。また更に、ビデオ・カメラ用に、投光照明灯の出力を上回る瞬間光出力を有するフラッシュランプが、車両およびナンバープレートのフラッシュ照明を出力する。フラッシュランプの前方には、可視スペクトル・カットアウト・フィルタが設置してあり、このフィルタによって、そのままにしておくと車両およびナンバープレートに達して人間の目に見えてしまうようになるフラッシュランプからの可視光スペクトルを遮断する一方、ビデオ・カメラでは見えるようにする、ということが達成される。もう一つ別の偏光フィルタが、フラッシュランプと車両との間に配置してあり、第１偏光方位に対して直交方向になる第２偏光方位を有する。したがって、第２偏光方位を持つフラッシュランプからの反射光は、車両およびナンバープレートから返されて、ビデオカメラの前方に配置された偏光フィルタによって遮断される。可視スペクトル・カットアウト・フィルタは、好ましくは、４００〜７００ナノメータの範囲の波長を持つ可視スペクトル光を遮断する。投光照明は、好ましくは、白色光発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイから成る。
【００１３】
コンピュータ・システムがビデオ・カメラに接続され、ナンバープレートから撮像した英数字の自動光学式文字認識を行う。そして、このようにビデオ・カメラに接続されたコンピュータ・システムが、その車両に関連する道路交通法違反を決定し、その違反に対する召喚状を発行することができるのである。
【００１４】
本発明の別の実施例においては、車両・ナンバープレート撮像システムが、車両およびそれらの逆反射性塗料ナンバープレートを撮像するビデオ・カメラを有するようになる。ビデオ・カメラの前方に装置してある偏光フィルタは、逆反射性塗料ナンバープレートからの偏光光をビデオ・カメラに達する前に濾過して除くことができるような第１偏光方位を有する。白色光発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイは、ビデオ・カメラ用に、車両およびその車両の逆反射性塗料ナンバープレートを非偏光照明するのに用いられる。フラッシュランプは、ビデオ・カメラ用に車両およびその反射性塗料ナンバープレートをフラッシュ照明する。フラッシュランプの前方には、可視スペクトル・カットアウト・フィルタが設置してあり、このフィルタによって、そのままにしておくと車両およびナンバープレートに達して人間の目に見えてしまうようになるフラッシュランプからの可視光スペクトルを遮断する一方、ビデオ・カメラでは見えるようにする。また、もう一つ別の偏光フィルタが、フラッシュランプと車両との間に配置してあり、第１偏光方位に対して直交方向になる第２偏光方位を有する。したがって、第２偏光方位を持つフラッシュランプからの反射光は、車両および逆反射性塗料ナンバープレートから返されて、ビデオカメラの前方に配置された偏光フィルタによって遮断される。そして、逆反射性塗料ナンバープレートから戻された光であっても、特に偏光されていないＬＥＤアレイからの反射光は、偏光フィルタにより減衰されることが実質的になくビデオ・カメラに達する。
【００１５】
本発明の方法実施例は、車両およびそのナンバープレートを（このようなナンバープレートが逆反射性塗料で塗装されているか否かを問わず）同時に撮像する、ということを提供すると共に、何色でも対比色を含むことができる。
【００１６】
この方法は、使用に適する可視画像を逆反射性塗料ナンバープレートから返すのに充分な非偏光光で車両およびそのナンバープレートを投光照明する、という工程を含む。そして、使用に適する有用な可視画像を車両および任意の非逆反射性塗装ナンバープレートから返すのに充分な偏光光で車両およびそのナンバープレートをフラッシュ照明する、という工程を含む。その後、カメラで撮像する前に、車両およびそのナンバープレートから戻ってきたどのような偏光光をも濾過して、取り除く、という工程が続く。この濾過工程では、偏光光に対して直交方向に向いた偏光フィルタを使用する、ということも含まれ得る。投光照明工程では、好ましくは、白色光発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイを使用する。フラッシュ照明工程では、４００〜７００ナノメータの範囲の波長を持つ光を遮断する可視光フィルタを使用することも含む。
【００１７】
本発明を好ましい本実施例に関して説明してきたが、この開示内容を限定要件と解釈すべきではないことは了解されたい。当業者であれば、上記の開示内容を読んだ後、種々の変更および修正なされ得ることは疑いもなく明らかとなろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲内に入るような変更および修正をすべて網羅していると解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の車両ビデオ撮像システム実施例のダイアグラムである。
【符号の説明】
１００ 車両用ビデオ撮像システム
１０２ フラッシュランプ
１０４ （フラッシュランプおよび車両の間に配置された）偏光フィルタ
１０６，１０７ 色彩可視スペクトル・カットアウト・フィルタ
１０８ 投光照明灯
１１０ （ビデオカメラの前に設置された）偏光フィルタ
１１２ ビデオ・カメラ
１１４ フラッシュ照明
１１６ 投光照明
１１８ 車両
１２０ ナンバープレート
１２２ 反射光
１２６ コンピュータ

Claims (11)

1. 車両・ナンバープレート撮像システムであって、前記撮像システムが暗闇でも夜間でも、そして、その時にナンバープレートが逆反射性であろうと非逆反射性であろうと、車両１１８およびナンバープレート１２０の画像を得るためのビデオ・カメラ１１２と、
   ビデオ・カメラの前方に設置され、第１偏光方位を有する偏光フィルタ１１０と、
   ビデオ・カメラのために前記車両およびナンバープレートを照明するための低レベル投光照明灯１０８と、
   ビデオ・カメラのために前記車両およびナンバープレートをフラッシュ照明するフラッシュランプ１０２と、
   このフラッシュランプと前記車両の間に設置され、車両に到達してしまうと人間の目に見えてしまうような可視光スペクトルを遮断する可視スペクトル・カットアウト・フィルタであって、前記ナンバープレートに使用された多様な色彩の組合せを対照的に引き立たせるために、前記可視スペクトル・カットアウト・フィルタが、前記フラッシュランプの可視スペクトルを遮断することによって、４００ナノメータより短い波長を有する第１の光と、７００ナノメータより長い波長を有する第２の光との組合せを提供する可視スペクトル・カットアウト・フィルタ１０６，１０７と、
   前記フラッシュランプと前記車両の間に設置され、前記第１偏光方位に対して直角方向の第２偏光方位を有し、前記フラッシュ照明の交差偏光をもたらす偏光フィルタ１０４とを包含し、
   前記フラッシュランプからフラッシュ照明光が供給され、前記車両およびナンバープレートから返された前記第２偏光方位を持つ反射光は、偏光フィルタ１１０によって遮断され、また、前記車両およびナンバープレートから返された光であっても全く偏光されていない光は偏光フィルタ１１０を実質的に通過し、
   前記ナンバープレートが逆反射性である場合、前記低レベル投光照明灯が前記カメラに対して充分な照明を提供できることを特徴とする車両・ナンバープレート撮像システム。
2. 請求項１のシステムにおいて、可視スペクトル・カットアウト・フィルタが、４００〜７００ナノメータの範囲の波長を有する可視スペクトル光を遮断することを特徴とするシステム。
3. 請求項１のシステムにおいて、投光照明灯が、白色光発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイを包含することを特徴とするシステム。
4. 請求項１のシステムにおいて、さらに、前記ナンバープレートから撮像された英数字の自動光学文字認識を行うようにビデオ・カメラに接続したコンピュータ・システムを包含することを特徴とするシステム。
5. 車両・ナンバープレート撮像システムであって、前記撮像システムが、
   車両および逆反射性塗料のナンバープレートの画像を得るためのビデオ・カメラと、
   ビデオ・カメラの前方に設置され、第１偏光方位を有する偏光フィルタ１１０と、
   ビデオ・カメラに対して、前記車両および逆反射性塗料のナンバープレートからの非偏光照明を提供する白色光発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイと、
   ビデオ・カメラに対して、前記車両および逆反射性塗料のナンバープレートからのフラッシュ照明を提供するフラッシュランプと、
   このフラッシュランプと前記車両の間に設置され、車両に到達してしまうと人間の目に見えてしまうような可視光スペクトルを遮断する可視スペクトル・カットアウト・フィルタであって、前記ナンバープレートに使用された多様な色彩の組合せを対照的に引き立たせるために、前記可視スペクトル・カットアウト・フィルタが、前記フラッシュランプの可視スペクトルを遮断することによって、前記フラッシュ照明からの４００ナノメータより短い波長を有する第１の光と、７００ナノメータより長い波長を有する第２の光との組合せを提供する可視スペクトル・カットアウト・フィルタと、
   前記フラッシュランプと前記車両の間に設置され、前記第１偏光方位に対して直角方向の第２偏光方位を有する偏光フィルタ１０４とを包含し、
   前記フラッシュランプからフラッシュ照明光が供給され、前記車両および逆反射性塗料のナンバープレートから返された前記第２偏光方位を持つ反射光は、偏光フィルタ１１０によって遮断され、また、前記車両およびナンバープレートから返された光であっても全く偏光されていない光は偏光フィルタ１１０を実質的に通過し、前記ナンバープレートが逆反射性タイプである場合、前記白色光ＬＥＤアレイが前記カメラに対して充分な照明を提供できることを特徴とする車両・ナンバープレート撮像システム。
6. 車両のナンバープレートが、逆反射性塗料で塗装されている場合、あるいはまた逆反射性塗料で塗装されていない場合、そして何色もの対比色を含み得るという場合の、車両およびそのナンバープレートを同時に撮像する方法において、前記方法が、
   逆反射性塗装ナンバープレートから使用に適する可視画像を充分に返すことのできる非偏光光によって車両およびそのナンバープレートを投光照明する工程と、
   前記車両およびその非逆反射性塗装ナンバープレートから使用に適する可視画像を充分に返すことのできる第２偏光方位を持つ偏光光によって前記車両およびそのナンバープレートをフラッシュ照明し、且つ、前記ナンバープレートに使用された多様な色彩の組合せを対照的に引き立たせるために、可視スペクトル・カットアウト・フィルタが、前記フラッシュ照明の可視スペクトルを遮断することによって、前記フラッシュ照明からの４００ナノメータより短い波長を有する第１の光と、７００ナノメータより長い波長を有する第２の光との組合せを提供する工程と、
   前記フラッシュ照明光が供給され、前記車両およびナンバープレートから返された前記第２偏光方位を持つ反射光は、前記第２偏光方位に対して直角方向の第１偏光方位を有する偏光フィルタ１１０によって遮断され、また、前記車両およびナンバープレートから返された光であっても全く偏光されていない光は偏光フィルタ１１０を実質的に通過し、前記車両およびそのナンバープレートから返された前記反射光がカメラに到達する前に偏光フィルタ１１０によって遮断されるように濾過して取り除く工程と、
   前記車両およびそのナンバープレートをカメラで撮像する工程とを包含し、
   前記ナンバープレートが逆反射性タイプの場合、非偏光光がカメラに対して充分な照明を提供することができることを特徴とする方法。
7. 請求項６の方法において、前記濾過工程は、前記偏光光に対して直角に向けられた偏光フィルタが使用されていることを特徴とする方法。
8. 請求項６の方法において、投光照明工程は、白色光発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイを使用することを特徴とする方法。
9. 請求項６の方法において、前記ナンバープレートに使用された多様な色彩の組合せを対照的に引き立たせるために、４００ナノメータより短い波長を有する第１の光と、７００ナノメータより長い波長を有する第２の光との組合せを提供する工程は、前記偏光光と前記車両との間に配置された、４００〜７００ナノメータの範囲の波長を有する光を遮断する可視スペクトル・カットアウト・フィルタによって行なわれるようにしたことを特徴とする方法。
10. 請求項９の方法において、前記ナンバープレートに使用された多様な色彩の組合せを対照的に引き立たせるために、４００ナノメータより短い波長を有する第１の光と、７００ナノメータより長い波長を有する第２の光との組合せを提供する工程は、前記車両と、該車両の２つの異なった色彩を有するナンバープレートとを同時に照明することを含んでいることを特徴とする方法。
11. 請求項６の方法において、前記ナンバープレートに使用された多様な色彩の組合せを対照的に引き立たせるために、４００ナノメータより短い波長を有する第１の光と、７００ナノメータより長い波長を有する第２の光との組合せを提供する工程は、前記偏光光と前記車両との間に配置された、４００〜７００ナノメータの範囲の波長を有する光を遮断する可視スペクトル・カットアウト・フィルタによって行なわれるようにし、２つの異なった偏光光の色彩が前記ナンバープレートを引き立たせるのを促進することを特徴とする方法。

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