JP4788926B2 - 車両ナンバー読取装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、高速道路における料金収受システム、交通流計測システムや駐車場などにおける入出場管理システム等に利用され、ナンバープレートを読み取ることにより車両を識別する車両ナンバー読取装置に関する。

例えば、交通流計測システムは、二点間に車両ナンバー読取装置を設置することにより、車両の交通量、平均速度、占有率などが測定できてドライバに正確な道路情報をリアルタイムで提供すると共に、この情報を用いることにより効率的な交通情報が行えて渋滞の緩和を図ることができて便利である。

また、駐車場などにおける入出場管理システム（高速道路における料金収受システム）は、入出口ゲートにＩＴＶカメラを設置することにより、入庫・出庫（進入・退出）した車両のナンバーと時刻（場所）を認識することで駐車時間（走行区間）を計測できて発券の不要化および料金算出の自動化を図ることができて便利である。

これら交通流計測システムや駐車場などにおける入出場管理システム（高速道路における料金収受システム）では、車両のナンバープレートを撮像するＩＴＶカメラにより得られた画像情報に基づいて、そのナンバープレートから車両を特定する車両ナンバー読取装置を所定の箇所に設置するようにしている。

この車両ナンバー読取装置は、視野内に侵入した走行中の車両をＩＴＶカメラで連続的に撮像し、そのＩＴＶカメラにより撮像された画像情報に基づいて、車両のナンバープレートを映し出した画像をコンピュータ処理で検出し、そのナンバープレート中の文字情報を読み取ることにより車両を識別するものである（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−１０５８７３号公報

ところで、前述した車両ナンバー読取装置において、ナンバープレート中の文字情報を正確に読み取るためには、ＩＴＶカメラを設置する時にそのＩＴＶカメラのレンズのフォーカスを調整する必要がある。ここで、フォーカス調整とは、ナンバープレート中の文字情報にＩＴＶカメラのピントを合わせることを意味する。

ＩＴＶカメラをフォーカス調整する場合、現地で作業員がＩＴＶカメラのモニタ画面を目視確認しながら行うことは、熟練した技術を必要として定量的にフォーカス調整を行うことが非常に困難である。また、道路の通行規制（通行止めや車線規制）を行えば、停止している車両などの撮像対象をＩＴＶカメラで撮像することになるので、前述したフォーカス調整が容易に行える。しかしながら、調整費用の低減などの理由により、道路の通行規制を行うことなく、ＩＴＶカメラのフォーカス調整を行う方が望ましい。

一方、フォーカス調整により、道路を走行中の車両のナンバープレートにＩＴＶカメラのピントを合わせることは、走行中の車両を目視確認するので、熟練した技術を持つ作業員にとっても、手間と時間を要する非常に困難な作業である。このことから、従来では、走行中の車両をＩＴＶカメラで撮像し、そのＩＴＶカメラのフォーカス調整を自動的に行う車両ナンバー読取装置が使用されている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１の車両ナンバー読取装置におけるフォーカス調整は、車両検知センサを用いて車両の前面部の画像を取り込み、その画像に基づいてナンバープレートの文字のサイズの膨れ具合をチェックし、ＩＴＶカメラのフォーカスを制御するようにしている。この特許文献１に開示された車両ナンバー読取装置では、車両検知センサにより、画像の取り込み位置が一定になるため、文字の膨れ具合によりＩＴＶカメラのフォーカスをある程度制御することが可能である。

しかしながら、前述した特許文献１のように、車両検知センサを用いた車両ナンバー読取装置では、車両を一台撮像するごとにＩＴＶカメラをフォーカス制御しているため、何等かの原因により文字の膨れ具合を示すデータが異常になった場合、フォーカスが全く違う位置に設定されるという問題が生じる。

そこで、本発明は、前述した問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、走行中の車両に対してＩＴＶカメラのフォーカス調整を常に的確に行い得る車両ナンバー読取装置を提供することにある。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、撮像カメラにより得られたナンバープレートのグレースケール画像を二値化した二値画像からナンバープレート中の記号の水平エッジ位置を特定し、記号の水平エッジ位置を中心としてグレースケール画像上で水平方向左右に所定の画素数オフセットした勾配値計測範囲および基準値計測範囲を設定し、その勾配値計測範囲内でのグレースケール濃度の勾配値を計測値として算出すると共に、基準値計測範囲内でのコントラスト値を基準値として算出し、その基準値に対する計測値の割合をフォーカス評価値として算出するフォーカス評価部を備えたことを特徴とする。

ここで、「勾配値」とは、勾配値計測範囲内でのグレースケール濃度の最大値と最小値との差を意味する。また、「コントラスト値」とは、ナンバープレート中の文字部分の輝度と文字部分以外の部分の輝度との差を意味する。なお、ナンバープレート中の文字部分は、複数桁の数字と「−」あるいは「・」の記号からなる一連番号と、陸運支局コードと、車種コードと、用途コードとで構成されている。

本発明では、撮像カメラにより得られたナンバープレートのグレースケール画像と二値画像から、フォーカスを評価するための記号の水平エッジ位置を特定し、その記号の水平エッジ位置を中心として設定された勾配値計測範囲内でグレースケール濃度の勾配値を算出する一方、そのグレースケール画像内でのコントラスト値を基準値とし、その基準値に対する勾配値である計測値の割合をフォーカス評価値とすることにより、フォーカスを定量的に計測することができ、そのフォーカス評価値に基づいてフォーカス調整すれば、作業員の熟練度が不要で、フォーカス調整を容易かつ的確に行うことができる。

本発明におけるフォーカス評価において使用するナンバープレート中の記号としては、一連番号中に表記された「−」あるいは「・」が好適である。

本発明におけるフォーカス評価において、二値画像からナンバープレート中の記号の左右に位置する二つの水平エッジ位置を特定し、それぞれの水平エッジ位置について左右二つの勾配値計測範囲を設定し、それぞれの勾配値計測範囲でのグレースケール濃度の勾配値を平均し、その平均値を計測値として算出することが望ましい。

このように記号の水平エッジ位置について左右二つの勾配値計測範囲を設定し、グレースケール濃度の二つの勾配値の平均値を計測値とすれば、より正確なフォーカス評価を行うことができる。

なお、本発明に係る車両ナンバー読取装置は、撮像カメラからその視野内に侵入する車両の前面部の画像を取り込む画像取込部と、その画像取込部により得られた画像情報に基づいて車両のナンバープレートを検出するナンバープレート検知部と、そのナンバープレート検知部により検出されたナンバープレートのフォーカスを評価するフォーカス評価部と、そのフォーカス評価部による評価結果に基づいてフォーカス調整されたナンバープレート中の文字情報を認識するナンバープレート文字読取部とを具備した構成とすることが望ましい。

このような構成を具備した車両ナンバー読取装置では、撮像カメラからその視野内に侵入する車両の前面部の画像を画像取込部で取り込み、その画像取込部により得られた画像情報に基づいて車両のナンバープレートをナンバープレート検知部で検出し、そのナンバープレート検知部により検出されたナンバープレートのフォーカスをフォーカス評価部で評価する。

このフォーカス評価部では、前述したようにナンバープレートのグレースケール画像と二値画像から、特定された記号の水平エッジ位置に基づいて設定された勾配値計測範囲内でグレースケール濃度の勾配値を計測値として算出し、そのグレースケール画像内でのコントラスト値を基準値とし、その基準値に対する計測値の割合をフォーカス評価値として算出する。

そのフォーカス評価部による評価結果に基づいてフォーカス調整されたナンバープレート中の文字情報をナンバープレート文字読取部で認識する。このナンバープレート文字読取部での文字情報の認識によりナンバープレートに基づく車両の識別が可能となる。

本発明によれば、撮像カメラにより得られたナンバープレートのグレースケール画像と二値画像から、フォーカスを評価するための記号の水平エッジ位置を特定し、その記号の水平エッジ位置を中心として設定された勾配値計測範囲内でグレースケール濃度の勾配値を算出する一方、そのグレースケール画像内でのコントラスト値を基準値とし、その基準値に対する勾配値である計測値の割合をフォーカス評価値とすることにより、フォーカスを定量的に計測することができ、そのフォーカス評価値に基づいてフォーカス調整すれば、作業員の熟練度が不要で、画像の明暗に左右されることなく、走行中の車両であってもフォーカス調整を容易かつ的確に行うことができる。その結果、高精度で高品質の車両ナンバー読取装置を提供することができる。

本発明に係る車両ナンバー読取装置の実施形態を以下に詳述する。この車両ナンバー読取装置は、視野内に侵入した走行中の車両をＩＴＶカメラ等の撮像カメラで連続的に撮像し、その撮像カメラにより撮像された画像情報に基づいて、車両のナンバープレートを映し出した画像をコンピュータ処理で検出し、そのナンバープレートの画像をフォーカス評価した上でナンバープレート中の文字情報を読み取ることにより車両を識別するものである。

図１は本発明の実施形態における車両ナンバー読取装置のハードウェア構成を例示する。また、図２は車両ナンバー読取装置により車両の画像を取り込んでナンバープレート１０の画像をフォーカス評価するまでのフローチャートである。さらに、図３は車両のナンバープレート１０を例示し、前述のナンバープレート中の文字情報は、複数桁の数字１１と「−」あるいは「・」の記号１３からなる一連番号１２と、陸運支局コード１４と、車種コード１６と、用途コード１８とで構成されている。

図１に示す車両ナンバー読取装置２０は、撮像カメラ２２からその視野内に侵入する車両の前面部の画像を取り込む画像取込部２４と、その画像取込部２４により得られた画像情報に基づいて車両のナンバープレート１０の有無を検出するナンバープレート検知部２６と、そのナンバープレート検知部２６により検出されたナンバープレート１０のフォーカスを評価するフォーカス評価部２８と、そのフォーカス評価部２８による評価結果に基づいてフォーカス調整されたナンバープレート１０中の文字情報を認識するナンバープレート文字読取部２１とを具備する。

なお、フォーカス評価部２８による評価結果とナンバープレート文字読取部２１による文字情報とは、車両ナンバー読取装置２０に有線あるいは無線で接続された保守用ＰＣ２３に送信され、その保守用ＰＣ２３のモニタ画面上に表示される。

前述の画像取込部２４では、撮像カメラ２２により取り込まれた車両のグレースケール画像を二値化して二値画像を生成する。これらグレースケール画像および二値画像から、ナンバープレート１０が存在すべき範囲を抽出し、その抽出範囲のグレースケール画像と二値画像を１フレーム単位でメインメモリに蓄積する（図２のSTEP1）。

ナンバープレート検知部２６では、画像取込部２４で得られたグレースケール画像と二値画像に基づいて前述の抽出範囲にＸＹ座標系を設定し、そのＸＹ座標系を基準にして抽出範囲にナンバープレート１０が存在するか否かを検出する（図２のSTEP2）。ナンバープレート１０が存在する場合、そのナンバープレート１０中の一連番号１２に含まれる「−」あるいは「・」の記号１３（図３参照）の重心位置を検出した上で（図２のSTEP3）、ナンバープレート１０のグレースケール画像と二値画像をフォーカス評価部２８へ出力する（図２のSTEP4）。

フォーカス評価部２８では、以下の手順でもってナンバープレート１０のフォーカスを定量的に評価する。

なお、図４において、（ａ）はナンバープレート１０の二値画像１０ａ、（ｂ）はその二値画像１０ａにおけるＡ−Ｂ断面、（ｃ）は（ｄ）のグレースケール画像１０ｂにおけるＡ−Ｂ断面、（ｄ）はナンバープレート１０のグレースケール画像１０ｂ、（ｅ）はグレースケール画像１０ｂにおいて設定される基準値計測範囲１０ｃを示す。また、図５はフォーカス評価部２８における処理手順を示すフローチャートである。

まず、撮像カメラ２２により得られたナンバープレート１０のグレースケール画像１０ｂを二値化した二値画像１０ａからナンバープレート１０中の例えば「−」記号１３の重心位置Ｘ₀の左右に位置する水平エッジ位置Ｘ₁，Ｘ₂を特定する（図５のSTEP1,2）。つまり、図４（ａ）に示すように二値画像１０ａにおける白部分を「１」、黒部分を「０」とした場合、その二値画像１０ａ中の「−」記号１３のＡ−Ｂ断面は、図４（ｂ）のようになる。この図４（ｂ）に示す「−」記号１３の重心位置の左右に位置する水平エッジ位置Ｘ₁，Ｘ₂をＸ座標でもって特定する。

次に、図４（ｃ）に示すように、「−」記号１３の水平エッジ位置Ｘ₁，Ｘ₂を中心としてグレースケール画像１０ｂ上で水平方向左右に所定の画素数オフセットした勾配値計測範囲Ｌ₁，Ｌ₂を設定する（図５のSTEP3）。ここで、図４（ｄ）に示すグレースケール画像１０ｂ中の「−」記号１３のＡ−Ｂ断面は、図４（ｃ）に示すようなグレースケール濃度となる。このグレースケール濃度において、「−」記号１３の水平エッジ位置Ｘ₁，Ｘ₂を中心としてＸ座標のプラス方向とマイナス方向のそれぞれに例えば２画素ずつ（Ｘ座標のプラス方向とマイナス方向の両方向に４画素）オフセットした勾配値計測範囲Ｌ₁，Ｌ₂を設定する。その結果、Ｘ座標で５画素を有する二つの勾配値計測範囲Ｌ₁，Ｌ₂が設定される。

なお、図示例では、左右に位置する勾配値計測範囲Ｌ₁，Ｌ₂がナンバープレート１０の重心位置Ｘ₀で接するようになっているが、これはあくまでも一例であって、勾配値計測範囲Ｌ₁，Ｌ₂の画素数によっては、左右に位置する勾配値計測範囲Ｌ₁，Ｌ₂がナンバープレート１０の重心位置Ｘ₀で接しないこともある。

以上のように設定された勾配値計測範囲Ｌ₁，Ｌ₂内でのグレースケール濃度の勾配値を計測値として算出する（図５のSTEP4）。つまり、勾配値計測範囲Ｌ₁，Ｌ₂のそれぞれにおいて、グレースケール濃度の最大値Ｄ₁，Ｄ₂と最小値Ｄ₀との差Ｄ₁−Ｄ₀，Ｄ₂−Ｄ₀をグレースケール濃度の勾配値として算出し、勾配値計測範囲Ｌ₁，Ｌ₂の二つの勾配値の平均値を算出してこれを計測値とする。

一方、グレースケール画像１０ｂにおいて、「−」記号１３の重心位置Ｘ₀からオフセットした基準値計測範囲Ｍを設定し（図５のSTEP5）、その基準値計測範囲Ｍ内で、グレースケール画像１０ｂからナンバープレート１０中の文字部分の輝度と文字部分以外の部分の輝度との差、すなわちコントラスト値を基準値として算出する。つまり、図４（ｅ）に示すように、二値画像１０ａで「０」となる黒部分（文字部分）の画素のグレースケールデータの平均値を輝度として算出すると共に、二値画像１０ａで「１」となる白部分（文字部分以外の部分）の画素のグレースケールデータの平均値を輝度として算出する。そして、この白部分の平均値と黒部分の平均値との差を基準値（コントラスト値）として算出する（図５のSTEP6）。

以上のようにして得られた基準値に対する前述の計測値の割合をフォーカス評価値として算出する（図５のSTEP7）。つまり、計測値を基準値で除算し、その除算値に１００を乗算することにより、フォーカス評価値（％）を算出する。このようにして得られたフォーカス評価値は、その数値が高ければ〔基準値に対して計測値（勾配値）が大きければ〕、撮像カメラ２２のピントが合っていることを示し、数値が低ければ〔基準値に対して計測値（勾配値）が小さければ〕、撮像カメラ２２のピントが合っていないことを示す。つまり、計測値と基準値とが一致すれば、撮像カメラ２２のピントが完全に合っていることを意味する。

このフォーカス評価値によりナンバープレート１０のフォーカスを定量的に計測することができ、そのフォーカス評価値に基づいてフォーカス調整すれば、作業員の熟練度が不要で、画像の明暗に左右されることなく、走行中の車両であってもフォーカス調整を容易かつ的確に行うことができる。

このフォーカス評価値は、ナンバープレート１０の画像を取り込んだ１フレームごとに基準値を設定しながら計測値に基づいて得られるものであるため、ナンバープレート１０のフォーカスを正確に把握することができる。

なお、フォーカス評価値は、保守用ＰＣ２３（図１参照）のモニタ画面に表示され（図２のSTEP5）、そのフォーカス評価値に基づくフォーカス調整は、手動あるいは自動のいずれであっても可能である。フォーカス評価部２８による評価結果に基づいてフォーカス調整されたナンバープレート１０中の文字情報をナンバープレート文字読取部２１（図１参照）で認識することになる。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

本発明の実施形態で、車両ナンバー読取装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 車両ナンバー読取装置により車両の画像を取り込んでナンバープレートの画像をフォーカス評価するまでのフローチャートである。 ナンバープレートの一例を示す正面図である。 （ａ）はナンバープレートの二値画像、（ｂ）はその二値画像におけるＡ−Ｂ断面、（ｃ）は（ｄ）のグレースケール画像におけるＡ−Ｂ断面、（ｄ）はナンバープレートのグレースケール画像、（ｅ）はグレースケール画像における基準値計測範囲を示す説明図である。 フォーカス評価部における処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ ナンバープレート
１０ａ 二値画像
１０ｂ グレースケール画像
１３ 記号
２０ 車両ナンバー読取装置
２１ ナンバープレート文字読取部
２２ 撮像カメラ
２４ 画像取込部
２６ ナンバープレート検知部
２８ フォーカス評価部
Ｘ₁，Ｘ₂ 水平エッジ位置
Ｌ₁，Ｌ₂ 勾配値計測範囲
Ｍ 基準値計測範囲

Claims (4)

1. 撮像カメラにより得られたナンバープレートのグレースケール画像を二値化した二値画像からナンバープレート中の記号の水平エッジ位置を特定し、前記記号の水平エッジ位置を中心として前記グレースケール画像上で水平方向左右に所定の画素数オフセットした勾配値計測範囲および基準値計測範囲を設定し、その勾配値計測範囲内でのグレースケール濃度の勾配値を計測値として算出すると共に、前記基準値計測範囲内でのコントラスト値を基準値として算出し、その基準値に対する前記計測値の割合をフォーカス評価値として算出するフォーカス評価部を備えたことを特徴とする車両ナンバー読取装置。
2. 前記フォーカス評価部は、ナンバープレート中の記号を、一連番号中に表記された「−」あるいは「・」とした請求項１に記載の車両ナンバー読取装置。
3. 前記フォーカス評価部は、二値画像からナンバープレート中の記号の左右に位置する二つの水平エッジ位置を特定し、それぞれの水平エッジ位置について左右二つの勾配値計測範囲を設定し、それぞれの勾配値計測範囲でのグレースケール濃度の勾配値を平均し、その平均値を計測値として算出する請求項１又は２に記載の車両ナンバー読取装置。
4. 撮像カメラからその視野内に侵入する車両の前面部の画像を取り込む画像取込部と、その画像取込部により得られた画像情報に基づいて前記車両のナンバープレートを検出するナンバープレート検知部と、そのナンバープレート検知部により検出されたナンバープレートのフォーカスを評価する前記フォーカス評価部と、そのフォーカス評価部による評価結果に基づいてフォーカス調整されたナンバープレート中の文字情報を認識するナンバープレート文字読取部とを具備した請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両ナンバー読取装置。

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