JP5057750B2 - 料金収受システム - Google Patents

Description

本発明は、光学式センサーや踏み板式車両検知装置により車両の進入を検出し、車両に設置された無線通信器との通信により通行料金を収受する料金収受システムの改良に関する。

高速道路料金所等に適用される自動料金収受システムは、光学式センサーや踏み板式車両検知装置により車両の進入及び進出を検知し、車両が料金所レーンに進入してから抜け出すまでを管理する。この車両の進入から抜け出すまでの管理により、所定の車両に対する無線通信開始のタイミングや発券動作が制御され、同一車両に対して同一の処理が行なわれないようにしている。

現在は、車両管理のために光学式センサーや踏み板式車両検知装置をレーン入口、レーンの途中、レーン出口など複数の場所に設置し、車両がどのセンサーで検知されたかにより、システムは車両位置を把握している（特許文献１参照）。
特開平１０−６３９００

上記車両検出は、光学式センサーであっても、踏み板式車両検知装置であっても、離散的な検出である。これは四輪車等の車両がその物理的な大きさからレーン内で追い越されることがなく、車両の順序が変わることがないことを前提としている。しかし二輪車等の車両は、レーン内で並走、追い越しが起こる。このために、車両が並走してしまうと、レーン内に存在するはずの車両（二輪車等）を見失うことがある。また、光学式センサーなどの場合、人などがセンサーを遮ってしまうと、そこにいるはずのない車両を検知してしまい、車両がレーン内に１台もいないにもかかわらず、存在するという車両管理ずれを起こしてしまうことがある。車両の管理ずれが起きてしまうと、結果として無線通信ができないなどして、阻止棒を下げることによる阻止棒衝突など、事故を招く恐れがある。

現在は、車両管理ずれにより、存在しない車両がある場合、人間が目視により、車両がいないことを確認してリセットしている。この点も本来自動である自動料金収受システムにおける問題点となっている。

本発明の目的は、上記課題を解決するためになされたものであり、走行レーンへの進入から抜け出しまでの車両検出に優れた自動料金収受システムを提供することにある。

この発明の料金収受システムは、以下のように構成されている。

この発明の料金収受システムは、車両に設置された無線通信器と通信し通行料を収受する料金収受システムであって、走行レーンを走行する車両の立体視を可能にするための複数のカメラと、前記複数のカメラにより撮影された画像に基づき車両の位置を検出する検出手段と、前記検出手段による車両位置検出結果に基づき車両に設置された無線通信器との通信タイミングを制御する通信制御手段と、前記検出手段による車両位置検出結果に基づきゲートの開閉タイミングを制御するゲート制御手段とを備えている。

本発明によれば、走行レーンへの進入から抜け出しまでの車両検出に優れた自動料金収受システムを提供できる。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る自動料金収受システム（ＥＴＣシステム）の概略構成を示す図である。図２は、図１に示す第１の実施形態に係る自動料金収受システムによる車両検出及び各制御を説明するためのブロック図である。

図１に示す第１の実施形態に係る自動料金収受システムは、ステレオカメラにより車両の動向を管理するシステムである。図１に示すように、自動料金収受システムは、複数のカメラを備える。本実施形態では、例えば、自動料金収受システムは、第１のカメラ１１及び第２のカメラ１２を備える。第１のカメラ１１及び第２のカメラ１２は、走行レーンを走行する車両５１、５２の立体視を可能にするためのカメラであり、これら第１のカメラ１１及び第２のカメラ１２は、夫々が異なる角度から走行レーンを走行する車両５１、５２を撮影する。また、自動料金収受システムは、複数のＥＴＣアンテナ及びゲート３を備える。本実施形態では、例えば、第１のＥＴＣアンテナ１及び第２のＥＴＣアンテナ２を備える。

さらに、図２に示すように、自動料金システムは、ゲート開閉タイミング制御手段として機能するゲート開閉制御部４、車両検出手段として機能する画像処理部５、通信タイミング制御手段として機能する通信制御部６、及び上位システム７を備える。第１のカメラ１１及び第２のカメラ１２の撮影により取得された画像データは、画像処理部５へ送信される。画像処理部５は、第１のカメラ１１及び第２のカメラ１２の撮影により取得された画像データを画像処理する（例えば三角測量）。画像処理部５は、画像処理結果（三角測量の結果）に基づき、第１のカメラ１１及び第２のカメラ１２と車両との距離を割り出し、走行レーン内の車両５１、５２の位置を特定し、走行レーン内の車両５１、５２を追尾する。即ち、画像処理部５により、走行レーン内の二輪車や四輪車１台１台が区別して検出され、各車両が追尾される。これにより、走行レーン内での車両の追い越し、車両の並走による車両ずれ（車両誤検知）を防ぐことが可能となる。つまり、従来の車両検出方法である光学式センサーや踏み板式車両検知装置による車両検知で発生していた車両誤検知を防止することができる。

画像処理部５での車両検出結果は、上位システム７へ送信される。上位システム７は、車両検出結果に基づき無線通信タイミングを通信制御部６へ指示し、ゲート開閉タイミングをゲート開閉制御部４へ指示する。通信制御部６は、上位システム７からの無線通信タイミングの指示に基づき、通信を開始したり（第１のＥＴＣアンテナ１及び第２のＥＴＣアンテナ２による電波送信開始）、通信を停止したりする（第１のＥＴＣアンテナ１及び第２のＥＴＣアンテナ２による電波送信停止）。ゲート開閉制御部４は、上位システム７からのゲート開閉タイミングの指示に基づき、ゲート４を上げ下げする。

車両５１は、無線通信器５１ａを搭載している。同様に、車両５２は、無線通信器５２ａを搭載している。無線通信器５１ａ、５２ａは、第１のＥＴＣアンテナ１及び第２のＥＴＣアンテナ２からの電波を受信し必要な情報を送信する。これら、第１のＥＴＣアンテナ１及び第２のＥＴＣアンテナ２と無線通信器５１ａ、５２ａとの間の通信により、通行料の収受が実行される。

なお、カメラの数を必要に応じてさらに増やし、これら複数のカメラで得られた画像データを画像処理することにより、それぞれのカメラで撮影された車両を跨って追尾するようにしてもよい。

図３は、本発明の第２の実施形態に係る自動料金収受システム（ＥＴＣシステム）の概略構成を示す図である。既に説明した図２に示すブロック図は、第２の実施形態に係る自動料金収受システムによる車両検出及び各制御を説明するためのブロック図でもある。第１の実施形態と共通部分については説明を省略する。

図３に示す第２の実施形態に係る自動料金収受システムは、全方位カメラにより車両の動向を管理するシステムである。図３に示すように、自動料金収受システムは、複数のカメラを備える。本実施形態では、例えば、自動料金収受システムは、第１のカメラ２１及び第２のカメラ２２を備える。第１のカメラ２１及び第２のカメラ２２は、１８０度以上の画角があるカメラであり、広角レンズ（超魚眼レンズ）または凸面鏡反射を利用したカメラである。これら第１のカメラ１１及び第２のカメラ１２が、走行レーンを走行する車両５１、５２を撮影する。

第１のカメラ２１及び第２のカメラ２２の撮影により取得された画像データは、画像処理部５へ送信される。画像処理部５は、第１のカメラ２１及び第２のカメラ２２の撮影により取得された画像データを画像処理する（例えば三角測量）。画像処理部５は、画像処理結果（三角測量の結果）に基づき、走行レーン内の車両５１、５２の位置を特定し、走行レーン内の車両５１、５２を追尾する。即ち、画像処理部５により、走行レーン内の二輪車や四輪車１台１台が区別して検出され、各車両が追尾される。これにより、走行レーン内での車両の追い越し、車両の並走による車両ずれ（車両誤検知）を防ぐことが可能となる。つまり、従来の車両検出方法である光学式センサーや踏み板式車両検知装置による車両検知で発生していた車両誤検知を防止することができる。

なお、第１の実施形態に係る自動料金収受システムと異なり、この第２の実施形態に係る自動料金収受システムでは、車両の前面から背面までを連続して認識して追尾することができる。さらに、この第２の実施形態に係る自動料金収受システムでは、車両がカメラの真横に位置するタイミングが生じる(図４参照)。第１の実施形態に係る自動料金収受システムでは、車両の陰により後方の車両が隠れてしまう可能性があり（例えばトラックの後ろの軽自動車）、陰に隠れた車両を見落としてしまう可能性がある。これに対して、この第２の実施形態に係る自動料金収受システムでは、車両がカメラの真横に位置するタイミングが生じる、つまり車両がカメラの横を通過することで、必ず前後車両を分離して認識することができる。

図５は、本発明の第３の実施形態に係る自動料金収受システム（ＥＴＣシステム）の概略構成を示す図である。既に説明した図２に示すブロック図は、第３の実施形態に係る自動料金収受システムによる車両検出及び各制御を説明するためのブロック図でもある。第１、第２の実施形態と共通部分については説明を省略する。

図５に示す第３の実施形態に係る自動料金収受システムは、複数の全方位カメラにより車両の動向を管理するシステムである。図５に示すように、自動料金収受システムは、複数のカメラを備える。本実施形態では、例えば、自動料金収受システムは、第１のカメラ２１、第２のカメラ２２、第３のカメラ２３、第４のカメラ２４、第５のカメラ２５、第６のカメラ２６、第７のカメラ２７を備える。これら第１のカメラ２１、第２のカメラ２２、第３のカメラ２３、第４のカメラ２４、第５のカメラ２５、第６のカメラ２６、第７のカメラ２７は、広角レンズ（超魚眼レンズ）または凸面鏡反射を利用した１８０度以上の画角があるカメラである。これら第１のカメラ２１、第２のカメラ２２、第３のカメラ２３、第４のカメラ２４、第５のカメラ２５、第６のカメラ２６、第７のカメラ２７は、走行レーンを走行する車両５１、５２を撮影する。

また、第１のカメラ２１と第２のカメラ２２は、走行レーンを挟んで対向する位置に配置される。同様に、第３のカメラ２３と第４のカメラ２４は、走行レーンを挟んで対向する位置に配置される。同様に、第５のカメラ２５と第６のカメラ２６は、走行レーンを挟んで対向する位置に配置される。つまり、車両が走行していない状態では、第１のカメラ２１は第２のカメラ２２を映像として捕らえ、逆に、第２のカメラ２２は第１のカメラ２１を映像として捕らえる。同様に、車両が走行していない状態では、第３のカメラ２３は第４のカメラ２４を映像として捕らえ、逆に、第４のカメラ２４は第３のカメラ２３を映像として捕らえる。同様に、車両が走行していない状態では、第５のカメラ２５は第６のカメラ２６を映像として捕らえ、逆に、第６のカメラ２６は第５のカメラ２５を映像として捕らえる。

このような構成から、画像処理部５での画像処理結果に基づき、第１のカメラ２１により撮影された画像データに第２のカメラ２２が含まれているか否か、或いは第２のカメラ２２により撮影された画像データに第１のカメラ２１が含まれているか否かを検出することが可能となる。その結果、第１のカメラ２１及び第２のカメラ２２により光学式検知器と同じ車両検知機能を持たせることができ（光学式検知器は不要）、また画像処理による車両追尾機能を持たせることもでき、さらには撮影した画像データを所定期間保存することにより防犯機能を持たせることもできる。

同様に、画像処理部５での画像処理結果に基づき、第３のカメラ２３により撮影された画像データに第４のカメラ２４が含まれているか否か、或いは第４のカメラ２４により撮影された画像データに第３のカメラ２３が含まれているか否かを検出することが可能となる。その結果、第３のカメラ２３及び第４のカメラ２４により光学式検知器と同じ車両検知機能を持たせることができ（光学式検知器は不要）、また画像処理による車両追尾機能を持たせることもでき、さらには撮影した画像データを所定期間保存することにより防犯機能を持たせることもできる。

同様に、画像処理部５での画像処理結果に基づき、第５のカメラ２５により撮影された画像データに第６のカメラ２６が含まれているか否か、或いは第６のカメラ２６により撮影された画像データに第５のカメラ２５が含まれているか否かを検出することが可能となる。その結果、第５のカメラ２５及び第６のカメラ２６により光学式検知器と同じ車両検知機能を持たせることができ（光学式検知器は不要）、また画像処理による車両追尾機能を持たせることもでき、さらには撮影した画像データを所定期間保存することにより防犯機能を持たせることもできる。

また、検出精度を高めるために、例えば、第１のカメラ２１にＬＥＤを設け、第３のカメラ２３にＬＥＤを設け、第５のカメラ２５にＬＥＤを設ける。車両が走行していない状態では、第２のカメラ２２により撮影された画像データには第１のカメラ２１に設けられたＬＥＤが含まれ、第４のカメラ２４により撮影された画像データには第３のカメラ２３に設けられたＬＥＤが含まれ、第６のカメラ２６により撮影された画像データには第５のカメラ２５に設けられたＬＥＤが含まれる。つまり、第２のカメラ２２により撮影された画像データに基づき第１のカメラ２１に設けられたＬＥＤの発光が検出可能となり、同様に、第４のカメラ２４により撮影された画像データに基づき第３のカメラ２３に設けられたＬＥＤの発光が検出可能となり、第６のカメラ２６により撮影された画像データに基づき第５のカメラ２５に設けられたＬＥＤの発光が検出可能となる。以上の構成により、目印としてのＬＥＤの検出結果を利用することで、光学式検知器と同じ車両検知機能を持たせることができ（上記と同様に光学式検知器は不要）、また画像処理のための基準点が明確になることからより信頼性の高い位置検出が可能となる。

図６は、本発明の第４の実施形態に係る自動料金収受システム（ＥＴＣシステム）の概略構成を示す図である。既に説明した図２に示すブロック図は、第４の実施形態に係る自動料金収受システムによる車両検出及び各制御を説明するためのブロック図でもある。第１、第２、第３の実施形態と共通部分については説明を省略する。

図６に示す第３の実施形態に係る自動料金収受システムは、大屋根やガントリ等の走行レーンの真上に設置された複数の全方位カメラにより車両の動向を管理するシステムである。図６に示すように、自動料金収受システムは、複数のカメラを備える。本実施形態では、例えば、自動料金収受システムは、第１のカメラ３１及び第２のカメラ３２を備える。これら第１のカメラ３１及び第２のカメラ３２は、広角レンズ（超魚眼レンズ）または凸面鏡反射を利用した１８０度以上の画角があるカメラである。これら第１のカメラ３１及び第２のカメラ３２は、走行レーンを走行する車両５１、５２を撮影する。

第１のカメラ３１及び第２のカメラ３２の撮影により取得された画像データは、画像処理部５へ送信される。画像処理部５は、第１のカメラ３１及び第２のカメラ３２の撮影により取得された画像データを画像処理する（例えば三角測量）。画像処理部５は、画像処理結果（三角測量の結果）に基づき、走行レーン内の車両５１、５２の位置を特定し、走行レーン内の車両５１、５２を追尾する。即ち、画像処理部５により、走行レーン内の二輪車や四輪車１台１台が区別して検出され、各車両が追尾される。これにより、走行レーン内での車両の追い越し、車両の並走による車両ずれ（車両誤検知）を防ぐことが可能となる。つまり、従来の車両検出方法である光学式センサーや踏み板式車両検知装置による車両検知で発生していた車両誤検知を防止することができる。

この第４の実施形態に係る自動料金収受システムでは、車両がカメラの真下に位置するタイミングが生じる。第１の実施形態に係る自動料金収受システムでは、車両の陰により後方の車両が隠れてしまう可能性があり（例えばトラックの後ろの軽自動車）、陰に隠れた車両を見落としてしまう可能性がある。これに対して、この第４の実施形態に係る自動料金収受システムでは、車両がカメラの真下に位置するタイミングが生じる、つまり車両がカメラの下を通過することで、必ず前後車両を分離して認識することができる。即ち、車両の牽引状態を正確に把握することが可能となる。また、第２、第３の実施形態に係る自動料金収受システムと異なり、車両の上部にカメラが設置されているため、車両のヘッドライトによる影響を受けない。

ここで、図７を参照して、光学式検知器と踏み板式検知器を備えた自動料金収受システムについて簡単に説明する。図７に示すように、自動料金収受システムは、第１の光学式検知器４１ａ、４１ｂ、第２の光学式検知器４２ａ、４２ｂ、第３の光学式検知器４３ａ、４３ｂ、第４の光学式検知器４４ａ、４４ｂ、第５の光学式検知器４５ａ、４５ｂ、第１の踏み板式検知器４６、第２の踏み板式検知器４７を備える。さらに、自動料金収受システムは、第１のカメラ１及び第２のカメラ２を備える。

車両５１、５２は、第１の光学式検知器４１ａ、４１ｂ、第２の光学式検知器４２ａ、４２ｂ、第３の光学式検知器４３ａ、４３ｂ、第４の光学式検知器４４ａ、４４ｂ、第５の光学式検知器４５ａ、４５ｂにより順に検知され、また第１の踏み板式検知器４６、第２の踏み板式検知器４７により順に検知される。これら第１の光学式検知器４１ａ、４１ｂ、第２の光学式検知器４２ａ、４２ｂ、第３の光学式検知器４３ａ、４３ｂ、第４の光学式検知器４４ａ、４４ｂ、第５の光学式検知器４５ａ、４５ｂ、第１の踏み板式検知器４６、第２の踏み板式検知器４７の検知結果に基づき、車両５１、５２がどこまで進んだかが管理され、適切な場所で適切な処理が行なわれる。

各検知器間では車両の存在そのものは検知されず、検知器間に車両が存在すると予想され管理されている。そのため、例えば、二輪車の場合、はじめ２台が縦列して進入後（つまり検知器からすると２台に見える）、並走（つまり検知器からすると１台に見えてしまう）して退出した場合は、走行レーン内に１台残っていると誤判定されてしまう。四輪車の場合でも、例えば、車両が第３の光学式検知器４３ａ、４３ｂを通過した後（つまり車両が第４の光学式検知器４４ａ、４４ｂと第５の光学式検知器４５ａ、４５ｂの間に存在するとき）、人間が第４の光学式検知器４４ａ、４４ｂを遮ってしまうと、車両が第４の光学式検知器４４ａ、４４ｂと第５の光学式検知器４５ａ、４５ｂの間に存在するにもかかわらず、車両が退出したと誤検知されてしまう可能性がある。

上記した第１〜４の実施形態に係る自動料金収受システムでは、画像処理を利用することにより、上記した誤検知を防止し、高精度に車両を検出することができる。

以下に、本実施形態の作用効果についてまとめる。

（１）従来の車両検知器（光学式センサーや踏み板式車両検知装置）では検出が不能であった二輪車の並走を検出することが可能となる。

（２）従来の車両検知器（光学式センサーや踏み板式車両検知装置）で発生していた誤検知（人やゴミ等、車両以外のものを検出し、実際には存在しない車両の進入処理や退出処理を行うこと）を防止することができる。

（３）従来の走行レーンには、車両検知器（光学式センサーや踏み板式車両検知装置）だけでも４、５対以上設置する必要があり、走行レーンの路側に多くの機器が並んでいたが、これら車両検知器（光学式センサーや踏み板式車両検知装置）を減らしたり、不要にしたりできる。

なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
以下、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
（１）
車両に設置された無線通信器と通信し通行料を収受する料金収受システムであって、
走行レーンを走行する車両の立体視を可能にするための複数のカメラと、
前記複数のカメラにより撮影された画像に基づき車両の位置を検出する検出手段と、
前記検出手段による車両位置検出結果に基づき車両に設置された無線通信器との通信タイミングを制御する通信制御手段と、
前記検出手段による車両位置検出結果に基づきゲートの開閉タイミングを制御するゲート制御手段と、
を備えたことを特徴とする料金収受システム。
（２）
車両に設置された無線通信器と通信し通行料を収受する料金収受システムであって、
走行レーンを走行する車両の一方の側面を撮影可能な第１のエリアに設置される第１のカメラと、
走行レーンを走行する車両の他方の側面を撮影可能な第２のエリアに設置される第２のカメラと、
前記第１及び第２のカメラにより撮影された画像に基づき車両の位置を検出する検出手段と、
前記検出手段による車両位置検出結果に基づき車両に設置された無線通信器との通信タイミングを制御する通信制御手段と、
前記検出手段による車両位置検出結果に基づきゲートの開閉タイミングを制御するゲート制御手段と、
を備えたことを特徴とする料金収受システム。
（３）
車両に設置された無線通信器と通信し通行料を収受する料金収受システムであって、
走行レーンを走行する車両の上面を撮影可能な第１及び第２の位置に設置される第１及び第２のカメラと、
前記第１及び第２のカメラにより撮影された画像に基づき車両の位置を検出する検出手段と、
前記検出手段による車両位置検出結果に基づき車両に設置された無線通信器との通信タイミングを制御する通信制御手段と、
前記検出手段による車両位置検出結果に基づきゲートの開閉タイミングを制御するゲート制御手段と、
を備えたことを特徴とする料金収受システム。
（４）
前記第１及び第２のカメラは広角レンズを有することを特徴とする（２）又は（３）に記載の料金収受システム。
（５）
前記検出手段は、前記第１及び第２のカメラにより撮影された画像に基づき牽引車両の有無を検出することを特徴とする（２）又は（３）に記載の料金収受システム。

本発明の第１の実施形態に係る自動料金収受システム（ＥＴＣシステム）の概略構成を示す図である。 図１に示す第１の実施形態に係る自動料金収受システムによる車両検出及び各制御を説明するためのブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る自動料金収受システム（ＥＴＣシステム）の概略構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る自動料金収受システムにおける車両がカメラの真横に位置するタイミングの一例を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る自動料金収受システム（ＥＴＣシステム）の概略構成を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る自動料金収受システム（ＥＴＣシステム）の概略構成を示す図である。 光学式検知器と踏み板式検知器を備えた自動料金収受システムの概略構成を示す図である。

符号の説明

１…第１のＥＴＣアンテナ、２…第２のＥＴＣアンテナ、３…ゲート、４…ゲート開閉制御部、５…画像処理部、６…通信制御部、７…上位システム、１１…第１のカメラ、１２…第２のカメラ、２１…第１のカメラ、２２…第２のカメラ、２３…第３のカメラ、２４…第４のカメラ、２５…第５のカメラ、２６…第６のカメラ、２７…第７のカメラ、３１…第１のカメラ、３２…第２のカメラ、４１ａ、４１ｂ…第１の光学式検知器、４２ａ、４２ｂ…第２の光学式検知器、４３ａ、４３ｂ…第３の光学式検知器、４４ａ、４４ｂ…第４の光学式検知器、４５ａ、４５ｂ…第５の光学式検知器、４６…第１の踏み板式検知器４６、４７…第２の踏み板式検知器、５１、５２…車両

Claims (3)

1. 車両に設置された無線通信器と通信し通行料を収受する料金収受システムであって、
   走行レーンを走行する車両の一方の側面を撮影可能な第１のエリアに設置される第１のカメラと、
   走行レーンを走行する車両の他方の側面を撮影可能な第２のエリアに設置される第２のカメラと、
   前記第１及び第２のカメラにより撮影された画像に基づき車両の位置を検出する検出手段と、
   前記検出手段による車両位置検出結果に基づき車両に設置された無線通信器との通信タイミングを制御する通信制御手段と、
   前記検出手段による車両位置検出結果に基づきゲートの開閉タイミングを制御するゲート制御手段と、
   を備えたことを特徴とする料金収受システム。
2. 前記第１及び第２のカメラは広角レンズを有することを特徴とする請求項１に記載の料金収受システム。
3. 前記検出手段は、前記第１及び第２のカメラにより撮影された画像に基づき牽引車両の有無を検出することを特徴とする請求項１に記載の料金収受システム。

Images