JP4635245B2 - 交差点における停止車両の発進状態計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、道路状況に適合する信号制御を行うことができるようにするため、交差点における停止車両の発進状態、および、交通流の途絶え等を計測する発進状態計測装置に関するものである。

従来、交差点への流入路の交通状態を面状に撮像し、その画像信号を信号処理して交差点における最適交通制御を予測し、交差点に設置された信号機を制御するものが知られている（以下「従来技術１」という。例えば、特許文献１参照。）。この従来技術１のものは、画像センサによってとらえられた領域内に含まれた車両の存在位置および速度等を計測し、交差点における交通流、車両さばけ量及び残留台数を予測演算し、その演算結果に基づいて信号機を最適制御するものである。
また、本発明の発明者による車両間隔計測方法の発明が知られている（以下「従来技術２」という。特許文献２参照）。この従来技術２の車両間隔計測方法の発明は、車両等が対向する直進車との衝突を回避し、安全に交差点で右折することができるようにするためのタイミングデータを取得するための車両の間隔を計測する方法に関するものである。
特開平１１−１２６２９６号公報 特開２００４−５４４６４号公報

従来技術１の発明は、画像センサによってとらえられた領域内に含まれた車両の存在位置および速度等を計測するものであるが、車両の存在位置および速度等をどのように計測するかについては具体的な開示はなく、仮に、公知の計測手段を用いたとしても、停止状態の車両及び高速走行状態の車両まで広い範囲にまたがる車両を正確に検知することは技術的に困難である。
また、従来技術２の発明は、ある交差点における直進車の車両間隔と右折車との相関を計測することにより、車両等が、対向する直進車との衝突を回避し、安全に交差点で右折することができるようにすることを目的としたものであり、本発明のような交差点における停止車両の発進状態を計測して信号制御に資する情報を収集・提供するものではない。

本発明は、赤信号によって停止状態にある車両群の青信号に変化したときの短時間におけるミクロな変動を検出・計測することにより、道路の有効活用を旨とした、信号制御に資する情報を収集・提供を可能とした交差点における停止車両の発進状態計測方法及びその装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の交差点における停止車両の発進状態計測装置は、交差点の停止線までの区間に停止状態にある車両群の青信号点灯により発進状態に移行する車両を計測する手段と、青信号になってから前後の各車両の車頭間隔の値が徐々にある一定の値に達したときを求めることによりその対象道路の通過交通流が定常な状態に達したことを検出する手段とを備えたことを特徴する。
また、本発明の交差点における停止車両の発進状態計測装置は、さらに、停止状態にある車両が徐々に発進をはじめ、青信号になってから各車両が交差点の停止線に達するまでに要した時間を計測する手段を備えたことを特徴とする。
また、本発明の交差点における停止車両の発進状態計測装置は、交差点の停止線までの区間に停止状態にある車両群の青信号点灯により発進状態に移行する車両を計測する手段と、青信号になってから前後の各車両の車頭間隔の値が徐々にある一定の値に達したときを求めることによりその対象道路の通過交通流が定常な状態に達したことを検出する手段とを備え、測定された計測値を記録、蓄積し、対象道路の利用状況および特性を解析することにより信号制御に役立てることを特徴とする。

本発明は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）赤信号によって停止状態にある車両群の青信号に変化したときの短時間におけるミクロな変動を検出・計測することにより、道路の有効活用を旨とした、信号制御に資する情報を収集・提供を可能とする。
（２）計測により得られた収集データから、対象道路の利用状況および特性を解析することが出来る。
（３）計測により得られた収集データは、各交差点の大きさ、構造あるいはその時の天候、交通量に依存しそれぞれの特性を有するものであるから、交差点の特性を解析する基礎的なデータとして利用し得る。したがって、各交差点の特性を他の交差点の特性と比較することができ、交差点の信号制御に用いることができる。

本発明に係る交差点における停止車両の発進状態計測方法および装置を実施するための最良の形態を実施例に基づいて図面を参照して以下に説明する。図１は本発明の実施の形態に係る交差点付近の全体概略を示す図であり、また、図２は同システム構成を示すブロック図である。なお、図２における各機能部は、所定の機能を行う機能手段と言うこともできる。
［実施例］

図１は、本実施例における交差点付近の全体概略を示す図であり、計測の対象とする交差点１の停止線２を含む流入路３及び信号機４が見渡せるような高所にテレビカメラ５が設置されている。検出する手段としては、テレビカメラに限らず、路面に埋め込んだセンサのようなものでもテレビカメラと同様に検出できる機能を持つものであれば良い。以下、テレビカメラを用いた例で説明する。

テレビカメラ５は、パーソナルコンピュータ６（以下、単に「コンピュータ６」という。）に直接あるいはＶＴＲを介して接続される。
図２に示すように、コンピュータ６には、画像入力ボード７および専用アプリケーションソフトウェア（以下「専用ソフト」という。）が構築されている。この専用ソフトとしては、カルマンフィルタ理論を利用して背景推定を行う画像処理機能をもつ公知のソフトウェアをベースとして開発したものを使用する。
また、コンピュータ６は、交通管制センター８に接続されている。

以下、本装置による、交差点における停止車両の発進状態の計測を、図２を参照しながら順を追って説明する。
（ステップ１）
テレビカメラ５により、車両の存在しない状態における交差点１の停止線２を含む流入路３を撮影し、ＶＴＲに録画する（Ｓ１）。
（ステップ２）
テレビカメラ５により、交差点１の停止線２を含む流入路３における交通流を撮影し、ＶＴＲに録画する（Ｓ２）。
（ステップ３）
コンピュータ６の画像入力ボード７に、上記ステップ２における交通流の映像信号を入力する（Ｓ３）。
（ステップ４）
処理画面上において、路面上の検出領域、例えば、停止線を含む流入車線をマウスで境界線を引くことにより指定する（Ｓ４）。
（ステップ５）
上記ステップ４で指定した検出領域内に車両等が存在しないときの画面を初期の背景画面として指定する（Ｓ５）。

（ステップ６）
専用ソフトを続行させることにより、差分検出処理部９において、背景画面と入力画面との、差分の大きい領域（個所）が、例えば、長方形で近似され抽出される。同時に、抽出された長方形の４隅が、画像上の座標を示す数値（画像上のピクセルの値）として出力される。ここで、４隅の座標とは、車両の前バンパの両端および後バンパの両端に対応した４点の位置で、４点が１セットで出力される（Ｓ６）。出力例を図４に示す。
なお、専用ソフトでは差分検出までしか行わず、その後の車両か否かの判定および種々の演算はユーザが行う。

（ステップ７）
上記ステップ６において４点１セットで出力された各セットの数値を、車両検出処理部１０において、以下のように処理することにより車両に対応するものだけを抽出し車両と判定する（Ｓ７）。
その１：遠近法に従い遠景のものは小さい形状に、近景の大きい形状に映ることから、画像上に存在する大小多数の長方形のうちの道路上に存在しかつ距離の遠近に応じた大きさを有する長方形を車両と判断する。
その２：大型車、普通乗用車、自動二輪の、道路の遠近に対応した数値データを記憶させ、それと比較（マッチング）することにより車両と判断する。
以上の処理により、図４に示される四辺形の数値表から、図５に示すような判定結果が得られる。ここで図４の左端に記載のｋ１、ｋ２、ｋ３、ｋ６、ｋ７、ｋ９は、それぞれ時刻３８０、３８１、３９９、４０４、４０５、４１２を示すものであり、図７乃至図１２はそれぞれの時刻に対応する画像処理画面である。図５では、四辺形の大きさと形から車両と車両でないものが判定されている。

（ステップ８）
車両追跡部１１において、たとえば、信号が赤から青に切り替わる前後３０秒間などの一定期間、入力された各フレーム（本装置においては１／３０秒ごとの各画像）上の、ステップ７の処理により得られた各車両等に対応した数値表を作成する（Ｓ８）。数値表は、図５に示すような、例えば、各フレームのナンバーおよび長方形の４点の座標として示す。その際、各フレームのナンバーと車両を示す数値表を１対とする。

（ステップ９）
実位置変換部１２において、検出された数値を実道路の位置に変換する（Ｓ９）。このため、各ピクセルに対応する実道路の位置、例えば、図３に示すような停止線を基準とした距離との対応表を事前に作成しておく。
車両四辺形の先端（Ｒｏｗ２）に対応した道路上での位置を、停止線からの距離に変換したものを図６に示す。

（ステップ１０）
判定部１３において、図６に示される数値表から、時刻の変動に従って移動する車両の位置の関係から、各車両を追跡する。これによって同一画面上に複数台の車両が存在しても、各車両が判別され追跡することができる。たとえステップ７で四辺形の形状や大きさから車両と誤判定されていても、位置の移動がない四辺形は、ここで非車両として除去される。
このような各車両の位置の追跡から、簡単な演算によって次のパラメータが検出できる。
（１）各時刻における、各車両の位置（前バンパの両端および後バンパの両端）
（２）各車両の速度
（３）各時刻における、前後の各車両の車頭距離
（４）例えば、停止線等の定位置における、各車両の車頭時間
（５）信号が赤から青に変化した時点と、車両が発進しやがて停止線を通過する時刻

（ステップ１１）
以上の演算結果から、車両が発進してから、交通流が定常状態に戻るまでの時間がわかる。ここで定常状態とは、例えば、車頭間隔を計測し、青信号になってからその値が徐々にある一定の値（通常のその道路の走行状態）に達したときを定常状態になったと判断する。この値は、各道路によって異なり、その道路の定常状態として特徴づけることができる。

上記のようにして、本装置による、交差点における停止車両の発進状態の計測をすることができる。
また、たとえば停止線から５０ｍ、１００ｍなどの特定地点の１点あるいは２点を対象として、道路上に車両が存在するか、あるいは、走行車両が存在しないかを検出することにより、信号切換のタイミングを考慮することに役立てることができる。

このようにして得られたデータを長時間にわたって収集する。
交差点における一般ドライバの走行状況を表すデータ、例えば、停止車両の発進状況、停止車両の停止線通過までの時間、車頭時間、速度などを長期間にわたって収集することにより、対象道路の利用状況や特性を解析することができ、信号制御に役立てることができる。

以上が、交差点への流入部交通を、テレビカメラの出力映像情報から専用ソフトを用いて車両走行軌跡を検出するようにした交通情報収集装置である。さらに、テレビカメラを、交差点近傍全体を見渡せる高所に設置することが出来れば、交差点に流入する４方向の交通を同時に情報収集することが可能となり、交通管制センターへの貴重な情報提供を可能ならしめることができる。

以上の収集データは、各交差点の大きさ、構造や計測時の天候、交通量に依存し、それぞれの特性を有するものであり、交差点の特性を解析する基礎的なデータとして利用価値のあるものである。したがって、これらのデータを収集し、データベースとして蓄積し、各交差点の特性と比較することにより、交差点の信号制御に用いることが可能である。

本発明の実施の形態に係る交差点付近の全体概略を示す図である。 本発明の実施の形態に係るシステム構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る実道路の位置と各ピクセルとの対応表である。 本発明の実施の形態に係る四辺形の４隅の数値表を示す図である。 図４の数値表を用いた車両、非車両の判定の例を示すものである。 四辺形の先端に対応した道路上での位置を、停止線からの距離に変換したものである。 ある時刻における交差点付近のテレビカメラで撮影された写真に基づく説明図である。 ある時刻における交差点付近のテレビカメラで撮影された写真に基づく説明図である。 ある時刻における交差点付近のテレビカメラで撮影された写真に基づく説明図である。 ある時刻における交差点付近のテレビカメラで撮影された写真に基づく説明図である。 ある時刻における交差点付近のテレビカメラで撮影された写真に基づく説明図である。 ある時刻における交差点付近のテレビカメラで撮影された写真に基づく説明図である。

符号の説明

１ 交差点
２ 停止線
３ 流入路
４ 信号機
５ テレビカメラ
６ パーソナルコンピュータ
７ 画像入力ボード
８ 交通管制センター
９ 差分検出処理部
１０ 車両検出処理部
１１ 車両追跡部
１２ 実位置変換部
１３ 判定部

Claims (3)

1. 交差点の停止線までの区間に停止状態にある車両群の青信号点灯により発進状態に移行する車両を計測する手段と、青信号になってから前後の各車両の車頭間隔の値が徐々にある一定の値に達したときを求めることによりその対象道路の通過交通流が定常な状態に達したことを検出する手段とを備えたことを特徴する交差点における停止車両の発進状態計測装置。
2. 停止状態にある車両が徐々に発進をはじめ、青信号になってから各車両が交差点の停止線に達するまでに要した時間を計測する手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の交差点における停止車両の発進状態計測装置。
3. 交差点の停止線までの区間に停止状態にある車両群の青信号点灯により発進状態に移行する車両を計測する手段と、青信号になってから前後の各車両の車頭間隔の値が徐々にある一定の値に達したときを求めることによりその対象道路の通過交通流が定常な状態に達したことを検出する手段とを備え、測定された計測値を記録、蓄積し、対象道路の利用状況および特性を解析することにより信号制御に役立てることを特徴とする交差点における停止車両の発進状態計測装置。