JP5353776B2 - ゲート装置 - Google Patents

Description

この発明は、駅の改札口やテーマパーク等の入出場口に設置され、改札通路を通行する利用者に対して改札業務を行うゲート装置に関する。

駅やテーマパーク等では、入出場する利用者の改札業務にかかる人件費等のコストを抑制するために、入出場口にゲート装置として、例えば自動改札機を設置して改札処理を行っている。

近時、乗車券や入場券として非接触ＩＣカードが用いられ、自動改札機には、非接触ＩＣカードとの間で無線通信を行うアンテナが入口側に設けられている（例えば、特許文献１参照。）。駅等に入場または出場する利用者が非接触ＩＣカードをアンテナに一定時間かざすと、自動改札機は、非接触ＩＣカードと通信して非接触ＩＣカードに対して情報の読み出しと書き込みを行い、入場処理または出場処理を完了する。

特開平１０−２９３８６７号公報

しかしながら、利用者が非接触ＩＣカードをアンテナにかざす時間が短かったり、利用者が非接触ＩＣカードをアンテナと異なる位置にかざしたりすると、自動改札機は非接触ＩＣカードと通信できないため、入場処理または出場処理が処理未了になることがあった。この後、利用者は、入場時や出場時に自動改札機でこの非接触ＩＣカードが使用できないので、窓口で係員に処理を行ってもらわなければならず、利用者には手間であった。また、このような利用者は少なからず存在するため、係員の業務が増加するという問題があった。

そこで、この発明は、利用者の改札通路の出場時や入場時に処理未了の発生を防止するゲート装置を提供することを目的とする。

この発明のゲート装置は、上記課題を解決し、その目的を達するために、以下のように構成している。

改札通路の入口側には無線通信媒体と通信するアンテナを設置している。媒体通信手段は、このアンテナにかざされた無線通信媒体と通信する。撮影手段は、改札通路の入口側を撮影する。画像処理手段は、撮影手段が撮影した画像を処理して、改札通路に進行する利用者の視線方向を検出する視線検出処理を行う。報知手段は、画像処理手段が検出した利用者の視線方向がアンテナの方向と異なれば、無線通信媒体をアンテナにかざすことを促す。

改札通路を通過するために進行してきた利用者が、アンテナの方向を向いていないときには、利用者が無線通信媒体をアンテナにかざす時間が短くなったり、無線通信媒体をアンテナと異なる位置にかざしたりして、媒体通信手段が無線通信媒体と通信できないおそれがある。上記構成においては、改札通路に進行する利用者がアンテナの方向を向いていないときには、無線通信媒体をアンテナにかざすことを促すので、利用者は意識して無線通信媒体をアンテナにかざす。すなわち、利用者は、無線通信媒体をアンテナの位置に一定時間かざすので、媒体通信手段は無線通信媒体と確実に通信する。したがって、利用者の改札通路の入出場時における処理未了の発生を防止でき、利用者が窓口に行く手間の発生や係員の業務増加を防止できる。

また、画像処理手段は、撮影手段が撮影した時間的に連続する複数のフレーム画像のそれぞれについて、利用者の眼球の向きに基づいて利用者の視線方向を検知し、最も多い方向を利用者の視線方向と判定する構成、または、予め定めた時間以上向いている方向であって最も長い時間向いている方向を利用者の視線方向と判定する構成にすると良い。このように構成すれば、改札通路に進行してくる際に利用者の視線方向がばらついている場合でも、利用者の視線方向を確実に判定でき、アンテナの方向を向いていないときには、無線通信媒体をアンテナにかざすことを利用者に促すことができるので、処理未了を確実に防止できる。

また、通信手段は、画像処理手段が改札通路に進行する利用者を検出すると、この改札通路の通行方向を制限する制御信号を他のゲート装置に出力する。通信手段は、制御信号が他のゲート装置から入力されると、媒体通信手段が無線通信媒体と通信するのを停止させる。改札通路に２台のゲート装置を対向させて配置し、双方向から進入できる構成にすると、利用者を検出した際に、改札通路の通行方向を一方向に設定する必要がある。この構成では、画像処理手段が利用者を検知すると、改札通路の通行方向を一方向に設定するので、別の利用者が逆方向から改札通路に進行するのを防止して、改札通路にしんこうしてくる利用者の視線方向を確実に判定できる。これにより、アンテナの方向を向いていない利用者には、無線通信媒体をアンテナにかざすことを利用者に促すことができる。

また、画像処理手段は、利用者と撮影手段との距離が一定距離になると視線検出処理を行う。画像処理手段は、利用者の顔のサイズが予め設定したサイズ以上である画像を、利用者と撮影手段との距離が一定距離になった画像として視線検出処理を行っても良い。または、画像処理手段は、撮影手段が同時に異なる方向から撮影した、視差のある画像を用いて利用者と撮影手段との距離を算出しても良い。利用者と撮影手段との距離が一定距離以上であると、利用者の眼球の向きを確実に検出でき、利用者の視線方向がわかるので、アンテナの方向を向いていない利用者には、無線通信媒体をアンテナにかざすことを利用者に促すことができる。

この発明によれば、利用者の改札通路の出場時や入場時に処理未了の発生を防止できる。

この自動改札機の主要部の構成を示すブロック図である。 図２（Ａ）は、自動改札機の外観を示す概略図である。図２（Ｂ）は、自動改札機の通路側の平面図である。 図３（Ａ）は、自動改札機の撮影エリアを示す概略図である。図３（Ｂ）、図３（Ｃ）は、カメラで撮影した画像である自動改札機の通路側の平面図である。 図４（Ａ）は、自動改札機の概略動作を示すフローチャートである。図４（Ｂ）は、自動改札機の利用者検出警告処理の動作を示すフローチャートである。

以下、この発明の実施形態である自動改札機について説明する。

図１は、この自動改札機の主要部の構成を示すブロック図である。図２（Ａ）は、自動改札機の外観を示す概略図である。図２（Ｂ）は、自動改札機の正面図である。図２（Ａ）には、２台の自動改札機１（１Ａ，１Ｂ）を対向して配置したものを示している。これらの自動改札機１の間に形成された改札通路１０における利用者の通行方向を双方向にしている。

以下の説明では、駅の改札口に設置した自動改札機について説明する。自動改札機において処理未了になる原因を調査したところ、処理未了になるのは、非接触ＩＣカードかざすアンテナと異なる方向を見ながら改札通路に進行してくる利用者が多く、このような利用者は非接触ＩＣカードをアンテナにかざす時間が短かったりアンテナと異なる位置にかざしていたりすることが判明した。そこで、本発明では、自動改札機１は、改札通路１０の入口側を撮影し、改札通路１０に進行してくる利用者の視線方向を検出し、利用者の視線方向がアンテナ３１Ａの方向以外の場合には、その利用者に無線通信媒体をアンテナ３１Ａにかざすことを促して、利用者の処理未了を防止する。

なお、本実施形態において、自動改札機が本発明のゲート装置に相当し、非接触ＩＣカードが無線通信媒体に相当する。

図１に示すように、自動改札機１は、制御部２と、乗車券処理部３と、視線検出部４と、利用者検知部５と、表示部６と、扉開閉部７と、報知部８と、通信部９と、を備えている。

制御部２は、自動改札機１の各部の動作を制御する。

乗車券処理部３は、媒体通信手段に相当し、改札通路１０を通行する利用者が所持している乗車券を受け付け、受け付けた乗車券に記録されている乗車券情報の読み取りや書き込みを行う。この乗車券処理部３は、非接触ＩＣカードとの間で無線通信を行う無線通信部等を有している。改札通路の入口側には、非接触ＩＣカードとの無線通信を行うためのアンテナ３１Ａが設けられている。非接触ＩＣカードは、無線通信機能を有し、乗車券情報を内蔵メモリに記録している乗車券である。乗車券処理部３は、非接触ＩＣカードとの無線通信により、その非接触ＩＣカードに記録されている乗車券情報の読み取りや、当該非接触ＩＣカードに対する乗車券情報の書き込みを行う。

視線検出部４は、画像処理手段に相当し、改札通路１０に向かって進行してくる利用者の視線方向の検出処理（視線検出処理）を行う。具体的には、視線検出部４は、改札通路１０の入口側を撮影するカメラ４１Ａ（撮影手段に相当）で撮影した、改札通路１０に進行する利用者の画像を処理して、撮影されている利用者の顔や眼球の向きに基づいて視線の方向を検出する。図２では、カメラ４１Ａを自動改札機１の中央部に取り付けた場合を例示しているが、カメラ４１Ａの取り付け位置は、この位置に限定されることはなく、改札通路１０に進行する利用者の正面側（顔や眼球）を撮影できる位置であれば良い。カメラ４１Ａは、改札通路１０の入口及びその前方の一定範囲を撮影する。この一定範囲としては、自動改札機１（１Ａ）を利用する可能性がある人（利用者）、及び自動改札機１（１Ａ）を確実に利用する利用者を撮影できるように設定すると良い。

利用者の画像は、利用者とカメラ４１Ａとの距離が、予め設定した一定距離Ｄになったときにカメラ４１Ａで撮影したフレーム画像を用いると良い。

図３（Ａ）には、自動改札機１Ａのカメラ４１Ａがステレオカメラの場合を示しており、カメラ４１Ａは、２つのカメラ４１１Ａと４１２Ａを非並列に配置している。図３（Ａ）に示すように、カメラ４１Ａ（２つのカメラ４１１Ａと４１２Ａの中点）から一定距離Ｄの位置に境界線Ｌを設けておき、利用者Ｍがこの境界線Ｌ上にいるとき、または利用者Ｍがこの境界線Ｌを越えたときをベストタイミングと判断して、このときのフレーム画像に対して画像処理を行う。上記の一定距離Ｄは、利用者Ｍの眼球の向きを確実に検出できる距離で、かつ、利用者Ｍが非接触ＩＣカードをアンテナ３１Ａにかざす前に警告を報知できる距離に設定する。

ステレオカメラで撮影した場合、略同時に撮影した視差のある２つの撮影画像を取り込んで、カメラ４１Ａと利用者Ｍとの距離を算出する。すなわち、視線検出部４は、カメラ４１１Ａと４１２Ａから入力された一対の撮影画像（略同じタイミングで撮影された左画像、及び右画像）を用いて、撮影されている利用者Ｍについて３次元処理（ステレオマッチング）を行い、カメラ４１Ａと利用者Ｍとの距離を周知の方法により算出する。そして、距離Ｄのときのフレーム画像を視線検出部４で処理して、利用者Ｍの視線方向を検出する。

利用者の撮影は、ステレオカメラに限るものではなく、単眼で行っても良い。単眼のカメラを用いることで、コストダウンや視線検出部４の処理負荷の低減ができる。

カメラ４１Ａとして単眼のカメラを用いる場合には、カメラと利用者との距離Ｄは、例えば、利用者を撮影した画像における顔のサイズＦを用いて推定する構成とすることが可能である。

図３（Ｂ）には、利用者Ｍがカメラ４１Ａから距離Ｄよりも十分離れているときを示し、図３（Ｃ）には、利用者Ｍがカメラ４１Ａから距離Ｄの位置にいるときを示している。また、カメラ４１Ａと利用者Ｍとの距離がＤのとき、大人（男性）の顔の標準サイズをＦ１とする。

図３（Ｂ）に示すように、利用者Ｍが距離Ｄよりも十分離れている場合には、撮影した画像において、顔のサイズ（長さ）は例えばＦ０である。利用者Ｍがカメラ４１Ａに近づくと、利用者Ｍの顔のサイズは徐々に大きくなり、図３（Ｃ）に示すように、カメラ４１Ａと利用者Ｍとの距離がＤのときには、利用者Ｍの顔のサイズ（長さ）はＦ１になる。利用者Ｍがカメラ４１Ａにさらに近づくと、撮影した画像において利用者の顔のサイズはさらに大きくなる。したがって、利用者Ｍの顔のサイズがＦ１以上のフレーム画像を視線検出部４で処理して、利用者Ｍの視線方向を検出すると良い。

なお、利用者の顔のサイズは個人差があるので、距離Ｄにおける顔のサイズの標準値Ｆ１は、利用者の身長を推定し、身長に応じて顔のサイズの標準値Ｆ１を補正すると良い。また、利用者が大人（女性）や子供の場合には、別途、顔のサイズ（長さ）の標準値を設定し、推定した身長に応じて標準値を補正すると良い。

また、顔のサイズＦは長さに限らず、幅や面積を用いて一定距離Ｄを推定しても良い。

利用者の視線方向の検出は、時間的に連続した複数のフレーム画像を用いても、時間的に連続した複数のフレーム画像から選択した１つのフレーム画像を用いても良い。１つのフレーム画像を用いる場合には、利用者の視線方向を確実に検出できる、フレーム画像を用いれば良い。例えば、視線検出部４は、カメラ４１Ａが撮影した複数のフレーム画像から、利用者とカメラ４１Ａとが距離Ｄのときのフレーム画像を選択する。そして、このフレーム画像に対して画像処理を行い、この画像における眼球の向きを検知し、この眼球の向きに基づいて利用者の視線の方向を決定する。

また、利用者とカメラ４１Ａとが一定距離Ｄのときのフレーム画像において利用者がまばたきをしており、眼球の向きが判らない場合には、その数フレーム後のフレーム画像を用いると良い。

また、複数のフレーム画像を用いる場合には、視線検出部４は、複数のフレーム画像のそれぞれについて、利用者の眼球の向きを検知し、各フレーム画像における利用者の眼球の向きに基づいて多数決で視線の方向を決定すると良い。また、時間的に連続する複数フレームの画像について、顔の向きや眼球の向きを検知し、予め定めた時間以上向いている方向であって最も長い時間向いている方向を、利用者の視線の方向としても良い。これらの方法により、利用者の視線方向が定まらずにばらついている場合でも、利用者の視線方向を確実に判定できる。なお、複数のフレーム画像を用いる場合には、利用者とカメラ４１Ａとが一定距離Ｄになったとき以降のフレーム画像を用いると良い。これにより、利用者の眼球の向きを確実に検出できる。

視線検出部４は、利用者の視線方向がアンテナ３１Ａの方向を向いていない場合には、制御部２にその旨の信号を出力する。一方、視線検出部４は、利用者の視線方向がアンテナ３１Ａの方向を向いている場合には、制御部２にその旨の信号を出力する。

利用者検知部５は、改札通路に沿って並べた複数のセンサ５Ａにより、改札通路を通行している利用者の位置を検知する。すなわち、利用者検知部５は、利用者が改札通路１０に進行してから、改札通路を通り抜けるまでの間、改札通路１０における利用者の位置を追跡できる。センサ５Ａは、透過型の光センサであり、対向配置している一方の側の自動改札機１Ａに複数の発光部を設け、他方の側の自動改札機１Ｂに受光部を設けた構成である。受光部を設けた側の自動改札機１Ｂは、受光部毎に、その受光部における受光の有無によって利用者の有無を検知する。発光部を設けた自動改札機１Ａは、受光部を設けた側の自動改札機１Ｂから検出結果を得る。

なお、複数のセンサ５Ａは、反射型の光センサで構成しても良い。

表示部６は、改札通路１０の中央付近に設けた表示器６１Ａに、改札通路１０を通行している利用者に対する案内メッセージ等を表示する。

扉開閉部７は、改札通路１０の出口側に設けられた扉７１Ａの開閉を制御する。扉開閉部７は、乗車券処理部３で受け付けた利用者の乗車券が不適正であると、扉７１Ａを閉じて、この利用者の通行を禁止する。

なお、自動改札機１は、改札通路の入口側にも扉７１Ａを有している。この入口側の扉７１Ａは、対向する側の自動改札機１からの指示に従って、扉開閉部７が開閉する。

報知部８は、乗車券処理部３が改札通路に進行した利用者が適正な乗車券を所持していないと判定したときに、この利用者が出口側の扉７１Ａの方向以外を見ていると、この扉７１Ａが閉じる旨の警告報知を行う。報知部８は、利用者の視線方向が出口側の扉７１Ａと異なる方向のときには、スピーカ８４Ａにより人の声による警告メッセージで扉７１Ａが閉じることを報知する。また、報知部８は、出口側の扉７１Ａが閉じる際に、利用者の視線方向がこの扉７１Ａの方向のときには、複数のＬＥＤ８５Ａを点滅させて、光により扉７１Ａが閉じたことを報知する。

通信部９は、図示していない駅サーバ等の上位装置との間におけるデータ通信を行う。例えば、動作時に用いる設定情報を上位装置から取得するためのデータ通信や、改札処理の処理結果を上位装置に通知するデータ通信を行う。また、自動改札機１Ａは、通信部９を介して自動改札機１Ｂと制御信号の送受信を行っている。

次に、この自動改札機１の動作について説明する。図４（Ａ）は、自動改札機の概略動作を示すフローチャートである。図４（Ｂ）は、自動改札機の利用者検出警告処理の動作を示すフローチャートである。

図４（Ａ）に示すように、自動改札機１（１Ａ，１Ｂ）は、利用者が改札通路１０に進行してきたら、利用者検出警告処理（Ｓ１）、乗車券処理（Ｓ２）、及び通行処理（Ｓ３）を行う。自動改札機１において、乗車券処理と通行処理は周知の処理であるので、主に利用者検出警告処理を説明する。また、以下の説明では、図３（Ａ）に示したように利用者が矢印Ａの方向から進行してきた場合について説明する。

図４（Ｂ）に示すように、自動改札機１Ａの視線検出部４は、カメラ４１Ａが撮影した一定範囲の画像を用いて利用者の進行を監視している。すなわち、視線検出部４は、カメラ４１Ａで撮影した各フレーム画像に利用者が含まれているか否かの確認を行っている。視線検出部４は、カメラ４１Ａで撮影した画像に利用者が含まれる場合（Ｓ１１：Ｙ）、画像処理を行って、カメラ４１Ａと利用者との距離を算出する。視線検出部４は、図３（Ａ）に示した境界線Ｌ上に利用者が進行して、フレーム画像に含まれる利用者とカメラ４１Ａとの距離が距離Ｄになったら（Ｓ１２）、この利用者は自動改札機１Ａを利用する（改札機取引をする）と判断する。そして、視線検出部４は、制御部２にその旨を伝える信号を出力する。制御部２は、この信号を受け取ると、自動改札機１Ｂに対して改札通路の通行方向をＡ方向（一方向）（図３（Ａ）参照）に設定することを伝える制御信号を、通信部９を介して自動改札機１Ｂに送信する（Ｓ１３）。自動改札機１Ｂの制御部２は、この制御信号を受信すると、乗車券処理部３がアンテナ３１Ｂを介して非接触ＩＣカードと通信するのを停止させる。

なお、自動改札機１Ｂの視線検出部４及び制御部２は、自動改札機１Ａと同様の処理を行っている。自動改札機１Ａと自動改札機１Ｂは、利用者が改札通路１０に進行して距離Ｄになったことを先に検出した方が改札通路の通行方向を制限する。

自動改札機１Ａの視線検出部４は、利用者との距離が距離Ｄのときのフレーム画像を処理して、利用者の視線方向を検出する（Ｓ１５）。視線検出部４は、利用者の視線方向が、アンテナ３１Ａと異なる方向の場合には、その旨を制御部２に通知する（Ｓ１６：Ｎ）。

制御部２は、利用者がアンテナ３１Ａと異なる方向を向いていることが通知されたときには、利用者が非接触ＩＣカードをアンテナ３１Ａにかざす時間が短いおそれがあると判断する。そして、報知部８が人の声により警告メッセージの報知（アナウンス）を開始する。例えば、報知部８は、「アンテナ３１Ａに非接触ＩＣカードを１秒かざしてください。」といった警告メッセージを人の声によりスピーカ８４Ａから放音する。なお、警告メッセージに用いる人の声は、録音したものでも合成したものでも良い。また、報知部８は、アンテナ３１Ａに隣接するＬＥＤ３２Ａを点滅させて、利用者に注意を促す（Ｓ１７）。

そして、乗車券処理部３は、周知の乗車券処理を行い（Ｓ２）、非接触ＩＣカードから読み出した情報に応じて通行処理を行い、利用者の進行を制御する（Ｓ３）。

自動改札機１Ａの制御部２は、ステップＳ３において、利用者が改札通路１０を通行して出口側から出たことを利用者検知部５のセンサ５Ａで検知したら、自動改札機１Ｂに対して、ステップＳ１３において設定した改札通路１０の通行方向の設定を解除する旨の制御信号を、通信部９を介して自動改札機１Ｂに送信する。そして、ステップＳ１（Ｓ１１）の処理を行う。

自動改札機１Ｂの制御部２は、自動改札機１Ａの制御部２から制御信号を受信すると、アンテナ３１Ｂに非接触ＩＣカードがかざされると、非接触ＩＣカードとの通信するように設定する。また、自動改札機１Ｂの制御部２は、カメラ４１Ｂで利用者の検出を行う。

このように、この制御部２は、改札通路に進行すると判定した利用者の視線方向を検出し、利用者の視線が非接触ＩＣカードのアンテナの方向を向いていないときには、人の声で非接触ＩＣカードをアンテナにかざすことを報知する。人は、人の声で、認識可能な何らかの警告メッセージがアナウンスされると、そのメッセージを理解しようとする。利用者は、警告メッセージの内容を認識すると、アンテナ３１Ａの方向を見て（アンテナ３１Ａを意識して）、非接触ＩＣカードをアンテナ３１Ａにかざす。

したがって、この自動改札機１では、利用者が非接触ＩＣカードのアンテナ３１Ａの方向を向かずに改札通路１０に進行してきたとしても、非接触ＩＣカードをアンテナ３１Ａに確実にかざさせることができ、処理未了の発生を防止できる。これにより、利用者に手間が発生せず、係員の業務の増加を防止できる。

なお、この発明は、遊園地やテーマパーク等の施設に入出場する利用者に対して改札処理を行うゲート装置や、セキュリティルーム等に入退室する利用者に対して入退出処理を行うゲート装置等にも適用できる。

１、１Ａ、１Ｂ−自動改札機
２−制御部
３−乗車券処理部
４−視線検出部
５−利用者検知部
６−表示部
７−扉開閉部
８−報知部
９−通信部
２１Ａ−扉
３１Ａ−アンテナ
４１Ａ−カメラ

Claims (7)

1. 改札通路の入口側に設置したアンテナにかざされた無線通信媒体と通信する媒体通信手段と、
   前記改札通路の入口側を撮影する撮影手段と、
   前記撮影手段が撮影した画像を処理して、前記改札通路に進行する利用者の視線方向を検出する視線検出処理を行う画像処理手段と、
   前記画像処理手段が検出した利用者の視線方向が前記アンテナの方向と異なれば、前記無線通信媒体を前記アンテナにかざすことを促す報知手段と、
   を備えたゲート装置。
2. 前記画像処理手段は、前記撮影手段が撮影した時間的に連続する複数のフレーム画像のそれぞれについて、利用者の眼球の向きに基づいて利用者の視線方向を検知し、最も多い方向を利用者の視線方向と判定する、請求項１に記載のゲート装置。
3. 前記画像処理手段は、前記撮影手段が撮影した時間的に連続する複数のフレーム画像のそれぞれについて、利用者の眼球の向きに基づいて利用者の視線方向を検知し、予め定めた時間以上向いている方向であって最も長い時間向いている方向を利用者の視線方向と判定する、請求項１に記載のゲート装置。
4. 前記画像処理手段が前記改札通路に進行する利用者を検出すると、この改札通路の通行方向を一方向に設定する制御信号を他のゲート装置に出力する通信手段を備え、
   前記通信手段は、前記制御信号が他のゲート装置から入力されると、前記媒体通信手段が無線通信媒体と通信するのを停止させる、請求項１乃至３のいずれかに記載のゲート装置。
5. 前記画像処理手段は、前記利用者と前記撮影手段との距離が一定距離になると前記視線検出処理を行う、請求項１乃至４のいずれかに記載のゲート装置。
6. 前記画像処理手段は、前記利用者の顔のサイズが予め設定したサイズ以上である画像を、前記利用者と前記撮影手段との距離が一定距離になった画像として前記視線検出処理を行う、請求項５に記載のゲート装置。
7. 前記画像処理手段は、前記撮影手段が同時に異なる方向から撮影した、視差のある画像を用いて前記利用者と前記撮影手段との距離を算出する、請求項５に記載のゲート装置。

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