JP5504699B2 - 車両情報計測装置および車両情報計測方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両感知器の感知結果に基づいて車両の走行速度等を計測する車両情報計測装置および車両情報計測方法に関する。

従来より、路肩の高所に車両感知器としてカメラを設置し、このカメラで所定の道路区間における車両の走行速度や車長等を計測することにより、渋滞度等の交通状況を把握することが行われている（特許文献１）。車両の走行速度や車長等は、前記道路区間を走行する車両をカメラで撮像した画像に基づいて計測される。

特開平５−３０７６９５号公報（図２参照）

しかしながら、車両感知器により走行速度等を計測する場合は、カメラによる撮像画像等の感知結果に基づいて走行速度等を計測するため、感知結果の精度等により計測誤差が生じるという問題があった。

そこで、例えばカメラの撮像画像から走行速度を求める場合に、走行速度の車両情報に対して、予め設定された補正係数を乗算して補正値を出力することが考えられる。しかし、この補正係数を固定値として設定すると、交通状況によって車両感知器の計測誤差にばらつきが生じる場合には、補正係数を用いても適切な補正値を出力することができず、計測誤差を解消することができないという問題があった。
そこで、本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、補正パラメータを交通状況に応じて適切な値に設定することができる車両情報計測装置および車両情報計測方法を提供することを目的としている。

本発明の車両情報計測装置は、車両感知器の感知結果に基づいて第一の車両情報を計測する計測部と、計測された前記第一の車両情報に対して所定の補正パラメータを作用させて補正値を出力する補正部と、前記車両感知器の設置地点を通過する車両のプローブ情報に基づいて当該車両の第二の車両情報を算出する算出部と、を備えており、前記補正部は、前記第一の車両情報と、前記第二の車両情報と、前記補正パラメータが適用される時間帯と異なる直前の時間帯に用いた前記補正パラメータとに基づいて、前記補正値が前記第二の車両情報に近づくように、前記適用される補正パラメータを更新することを特徴とする。
また、本発明の車両情報計測方法は、次の各ステップを含むことを特徴とする。
（１）車両感知器の感知結果に基づいて、計測部により車両の第一の車両情報を計測するステップ
（２）補正部により、計測された前記第一の車両情報に所定の補正パラメータを作用させて補正値を出力するステップ
（３）前記車両感知器の設置地点を通過する車両のプローブ情報に基づいて、算出部により車両の第二の車両情報を算出するステップ
（４）前記第一の車両情報と、前記第二の車両情報と、前記補正パラメータが適用される時間帯と異なる直前の時間帯に用いた前記補正パラメータとに基づいて、前記補正部により前記補正値が前記第二の車両情報に近づくように、前記適用される補正パラメータを更新するステップ

本発明によれば、車両感知器の感知結果から計測された第一の車両情報と、プローブ情報から算出された第二の車両情報とに基づいて補正パラメータを更新するようにしたので、補正パラメータを交通状況に応じて適切な値に設定することができる。したがって、計測された第一の車両情報に対して適切な補正値を出力することができる。

また、前記補正部は、前記計測部が過去に計測した第一の車両情報の統計値と前記算出部が過去に算出した第二の車両情報の統計値とに基づいて前記補正パラメータを更新することが好ましい。
この場合は、過去に計測および算出した各車両情報の統計値に基づいて補正パラメータを更新するようにしたので、補正パラメータを交通状況に応じてさらに適切な値に設定することができる。

さらに、前記補正部は、前記補正パラメータを下記式（１）により指数平滑化して当該補正パラメータが極端に変化しないように更新し、その更新した前記補正パラメータを前記第一の車両情報に乗算して前記補正値を出力することが好ましい。
Ｋ＝（１−α）×（Ａｐ／Ａｃ）＋αＫ’・・・（１）
ここで、Ｋは補正パラメータ、αは指数平滑法の平滑化定数（ただし、０≦α≦１）、Ａｃは計測部が過去に計測した第一の車両情報の平均値、Ａｐは算出部が過去に算出した第二の車両情報の平均値、Ｋ’は補正パラメータが適用される時間帯と異なる直前の時間帯に用いた補正パラメータである。
この場合は、上記式（１）により補正パラメータを指数平滑化して更新するようにしたので、補正パラメータを交通状況に応じてさらに適切な値に設定することができる。また、補正パラメータが極端に変化するのを防止することができる。

本発明によれば、補正パラメータを交通状況に応じて適切な値に設定することができるので、計測された第一の車両情報に対して適切な補正値を出力することができる。

本発明の一実施形態に係る車両情報計測装置の全体構成を示す概略図である。 車両情報計測装置の構成を示すブロック図である。 カメラの撮像画像に基づいて車両の走行速度を計測する処理を示す概略説明図である。 カメラの撮像画像に基づいて車長およぼ車幅を計測する処理を示す概略説明図である。 車両情報計測装置の補正部において実行される処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る車両情報計測装置の全体構成を示す概略図であり、図２は、車両情報計測装置の構成を示すブロック図である。この車両情報計測装置１は、路肩に設置された車両感知器としてのカメラ２と、このカメラ２の撮像画像を処理する制御部３とを備えている。カメラ２は、路肩に立設された支柱４の上部に設置されており、所定の道路区間を走行する車両Ｃを撮像するようになっている。

制御部３は、支柱４の下部に設置されており、カメラ２で撮像した画像に基づいて車両Ｃの第一の車両情報である走行速度、車長および車幅を計測する計測部５を有している。ここで、第一の車両情報とは、例えば走行速度、車長や車幅など、車両の諸元や走行状態を表す情報を指す。図３は、計測部５により走行速度を計測する概略説明図である。図において、計測部５は、まずカメラ２で撮像した画像、およびその撮像時からΔｔ秒後に撮像した画像に対してそれぞれ二値化処理またはラベリング処理を施すことにより、各画像の車頭位置を計測する。
車頭位置の計測には、例えば計測サンプル点方式が用いられる。この方式は、計測領域を道路上の距離で等間隔になるように座標変換する方式である。計測サンプル点方式で決定された領域は、Ｍ×Ｎの配列で表される。Ｍは道路の横断方向に沿ったサンプル数、Ｎは車両の走行方向に沿ったサンプル数であり、サンプル点の座標を（ｉ，ｊ）で表し、その点の輝度値をＰ（ｉ，ｊ） で表す。この輝度値Ｐ（ｉ，ｊ）について空間微分処理を行い、これにより得られた全画素を二値化する。
二値化処理された結果、車両のエッジの部分及びノイズの部分だけ背景（「符号０」とする）と違った信号（「符号１」とする）が得られる。そこで、車両の車幅に相当するマスクを配列上で掛ける。マスク内の符号１の個数がある閾値を上回った場合、マスク内の符号１の分布の重心などから車頭候補点の位置を求める。算出された車頭候補点には、車頭位置が複数検出されたりするので、これらの車頭候補点相互の位置関係から車頭位置を決定する。
次に、計測部５は、画像上における各車頭位置間の距離Ｌｍ（単位：画素）を計測し、車両Ｃの走行速度Ｖｃ（単位：ｍ／ｓ）を、
Ｖｃ＝Ｌｍ／Ｌｉ×Ｌｒ／Δｔ
の式に基づいて算出する。ここで、Ｌｉは画像上における計測エリアの長さ（単位：画素）、Ｌｒは長さＬｉを道路上で実際に測定した長さ（単位：ｍ）である（図１参照）。

図４は、計測部５により車長および車幅を計測する概略説明図である。図において、計測部５は、まずカメラ２の撮像画像（図４（ａ）参照）と前記道路区間のみを撮像した背景画像（図４（ｂ）参照）とを比較し、車両Ｃのみの差分画像（図４（ｃ）参照）を抽出する。計測部５は、この差分画像に対して、上述の計測サンプル点方式を用いて二値化処理またはラベリング処理を施すことにより車両Ｃの車両領域を計測する。そして、計測部５は、この差分画像における車両領域の長さＬａ（単位：画素）および車両領域の幅Ｗａ（単位：画素）を計測し、車長Ｌｃ（単位：ｍ）および車幅Ｗｃ（単位：ｍ）を、
Ｌｃ＝Ｌａ／Ｌｉ×Ｌｒ
Ｗｃ＝Ｗａ／Ｗｉ×Ｗｒ
の各式にそれぞれ基づいて算出する。ここで、Ｗｉは画像上における計測エリアの幅（単位：画素）、Ｗｒは幅Ｗｉを道路上で実際に測定した長さ（単位：ｍ）である（図１参照）。

図２において、前記制御部３は、カメラ２の設置地点を通過する車両Ｃのプローブ情報を取得する取得部６を有している。ここで、プローブ情報とは、車両Ｃの走行軌跡に関する情報、具体的には車両Ｃが通過した位置情報や、その通過時刻情報等を複数の通過地点毎にセットで記録したものである。なお、車両Ｃがカメラ２の設置地点を通過したか否かは、上記プローブ情報から走行軌跡を再現することにより判別することができる。
プローブ情報は、車両Ｃに搭載された車載機１１により収集・蓄積され、この車載機１１から路側機１２を介して図示しない交通管制センター等に送信されるものである。取得部６は、路側機１２から送信されるプローブ情報をアンテナ７により受信して取得する。路側機１２は路肩に設置されている（図１参照）。車載機１１と路側機１２との通信方式としては、ＤＳＲＣ等の狭域無線や、光ビーコン等のスポット通信方式といった狭域無線通信方式が用いられている。また、路側機１２と取得部６との通信方式としては、有線または無線ＬＡＮや、シリアル通信が用いられている。

前記制御部３は、取得部６で取得されたプローブ情報に基づいて車両Ｃの第二の車両情報である走行速度Ｖｐ、車長Ｌｐおよび車幅Ｗｐを算出する算出部９を有している。ここで、第二の車両情報とは、例えば走行速度、車長や車幅など、第一の車両情報に対応する車両の諸元や走行状態を表す情報を指す。
算出部９において、例えば走行速度Ｖｐを算出する際は、プローブ情報に含まれる複数の通過地点の位置情報から２点の位置情報および時刻情報を選び出し、これらの情報から２点間の移動距離と所要時間とを算出し、この移動距離を所要時間で除算することにより走行速度Ｖｐを算出する。
前記制御部３は、計測部５で計測された走行速度Ｖｃ、車長Ｌｃおよび車幅Ｗｃの各計測値に対して補正パラメータを作用させて補正値を出力する補正部８を有している。
図５は、補正部８において実行される走行速度Ｖｃの補正処理を示すフローチャートである。まず、補正部８による走行速度Ｖｃの補正処理の概略について説明する。補正部８は、計測部５で計測された走行速度Ｖｃが、算出部９により算出された走行速度Ｖｐと一致するように、走行速度Ｖｃに補正パラメータＫを乗算するものである（ステップＳ７）。この補正パラメータＫは、一定時間毎に自動的に更新され、前記道路区間における交通状況に応じて適切な値に設定されるようになっている（ステップＳ１０〜Ｓ１３）。

補正パラメータＫは、過去の一定時間内に計測された複数の走行速度Ｖｃから算出した統計値である平均速度（後述する感知器平均速度Ａｃ）と、過去の一定時間内に算出された複数の走行速度Ｖｐから算出した統計値である平均速度（後述するプローブ平均速度Ａｐ）との比率等を用いて更新される。したがって、補正パラメータＫは、統計値である前記平均速度を用いて更新されるため、計測部５で計測された車両Ｃが車載機１１を搭載していない場合であっても、適切な補正パラメータＫに更新することができる。すなわち、一定時間内に計測部５が計測した車両台数と、当該一定時間内に取得部６がプローブ情報を取得した車両台数とが一致しない場合であっても、適切な補正パラメータＫに更新することができる。

次に、走行速度の補正処理について、図５のフローチャートに沿って詳しく説明する。補正部８は、処理開始時に補正パラメータＫの値を１として初期化する（ステップＳ１）。続いて、補正部８は、感知器台数Ｎｃ、感知器合計速度Ｓｃ、感知器平均速度Ａｃ、プローブ台数Ｎｐ、プローブ合計速度Ｓｐ、プローブ平均速度Ａｐの各値を０として初期化する（ステップＳ２）。ここで、感知器台数Ｎｃは一定時間Ｔ（例えば５分）内にカメラ２により撮像した車両Ｃの合計台数、感知器合計速度Ｓｃは台数Ｎｃ分の各車両Ｃの走行速度Ｖｃを加算した値である。感知器平均速度Ａｃは、計測部５が過去に計測した第一の車両情報の平均値であって、合計速度Ｓｃを台数Ｎｃで除算した値である。また、プローブ台数Ｎｐは一定時間Ｔ内に取得部６が路側機１２から取得したプローブ情報を有する車両Ｃの合計台数、プローブ合計速度Ｓｐは台数Ｎｐ分の各車両Ｃの走行速度Ｖｐを加算した値である。プローブ平均速度Ａｐは、算出部９が過去に算出した第二の車両情報の平均値であって、合計速度Ｓｐを台数Ｎｐで除算した値である。

次に、補正部８は、取得部６が路側機１２からプローブ情報を受信したか否かを確認する（ステップＳ３）。プローブ情報を受信した場合は、プローブ合計台数Ｎｐをカウントアップするとともに、プローブ情報に基づいて算出された走行速度Ｖｐをプローブ合計速度Ｓｐに加算する（ステップＳ４）。プローブ情報を受信していない場合は、後述するステップＳ５に進む。

次に、補正部８は、計測部５でカメラ２により撮像した車両Ｃの走行速度Ｖｃを計測したか否かを確認する（ステップＳ５）。計測した場合は、感知器台数Ｎｃをカウントアップするとともに、走行速度Ｖｃを感知器合計速度Ｓｃに加算する（ステップＳ６）。また、補正部８は、走行速度Ｖｃに補正パラメータＫを乗算し、当該走行速度Ｖｃの補正値である走行速度Ｖを出力する（ステップＳ７）。なお、ステップＳ５において計測部５が計測していない場合は、ステップＳ３に戻る。

次に、補正部８は、一定時間Ｔが経過したか否かを確認する（ステップＳ８）。一定時間Ｔを経過していない場合は、ステップＳ３に戻り、一定時間Ｔが経過するまで前記ステップＳ３〜Ｓ７の処理を繰り返す。
補正部８は、ステップＳ８において一定時間Ｔが経過したことを確認すると、プローブ台数Ｎｐが一定台数（例えば５台）以上であるか否かを確認する（ステップＳ１０）。一定台数以上である場合には、補正部８は、感知器平均速度Ａｃおよびプローブ平均速度Ａｐを算出する（ステップＳ１１）。その際、プローブ台数Ｎｐは一定台数以上であるため、プローブ平均速度Ａｐが極端に変化するのを防止することができる。

次に、補正部８は、前記一定時間Ｔが経過するまでの補正パラメータＫを、直前（過去）の補正パラメータＫ’として置換する（ステップＳ１２）。さらに、補正部８は、この直前の補正パラメータＫ’、前記感知器平均速度Ａｃおよびプローブ平均速度Ａｐを用いて、指数平滑法により新たな補正パラメータＫを、下記式（１）に基づいて算出する（ステップＳ１３）。
Ｋ＝（１−α）×（Ａｐ／Ａｃ）＋αＫ’・・・（１）
ここで、αは指数平滑法の平滑化定数（ただし、０≦α≦１）であり、本実施の形態では、新たな補正パラメータＫが直前の補正パラメータＫ’から極端に変化するのを防止するため、平滑化定数αを大きい値（例えば０．９）に設定している。

新たな補正パラメータＫを算出した後、または、ステップＳ１０においてプローブ台数Ｎｐが所定台数以下の場合、補正部８は、ステップＳ２に戻り、ステップＳ２〜Ｓ１３の処理を繰り返す。
以上、補正部８における走行速度Ｖｃの補正処理について説明したが、その他の計測値である車長ＬｃおよびＷｃの補正処理も、走行速度Ｖｃの補正処理と同様の手順で行われるため、車長Ｌｃおよび車幅Ｗｃの補正処理の説明については省略する。

以上、本発明の実施形態に係る車両情報計測装置１によれば、計測部５が計測した走行速度Ｖｃ等の各計測値と、取得部６が取得したプローブ情報から算出された走行速度Ｖｐ等の各値とに基づいて補正パラメータＫを更新するようにしたので、補正パラメータＫを交通状況に応じて適切な値に設定することができる。したがって、計測された各計測値に対して適切な補正値を出力することができる。
また、補正パラメータＫを、過去に計測した走行速度Ｖｃ等の平均値と、過去にプローブ情報から算出した走行速度Ｖｐ等の各値の平均値とに基づいて更新するようにしたので、補正パラメータを交通状況に応じてさらに適切な値に設定することができる。
さらに、補正パラメータＫを、上記式（１）により指数平滑化して更新するようにしたので、補正パラメータを交通状況に応じてさらに適切な値に設定することができる。また、補正パラメータが極端に変化するのを防止することができる。

なお、本実施の形態では、走行速度Ｖｃ等の補正値である走行速度Ｖ等を出力する際に、補正パラメータＫを走行速度Ｖｃ等に乗算しているが、これに限定されず、走行速度Ｖｃ等に加算、減算もしくは除算するものであってもよい。
補正部８の補正処理に使用される統計値として、一定時間における平均値（感知器平均速度Ａｃ，プローブ平均速度Ａｐ）を用いているが、これに限定されず、最頻値、中央値など、交通状況に対応して所望の統計値を用いるものであってもよい。
また、補正部８は、補正パラメータＫを更新する際に、一定時間において計測および算出された第一および第二の車両情報の各平均値を用いているが、第一の車両情報として計測された車両と、第二の車両情報を算出するためのプローブ情報を取得した車両とが１対１に対応付けられる場合には、平均値を用いなくてもよい。

さらに、本実施の形態では、補正パラメータＫを指数平滑化して更新する際に、過去の補正パラメータＫ’として直前の補正パラメータを用いているが、この直前の補正パラメータとともに、当該補正パラメータよりさらに過去の補正パラメータを用いてもよい。
また、本実施の形態では、取得部６は、プローブ情報を路側機１２を介して取得しているが、車載機１１から直接取得することも可能である。
また、本実施の形態では、カメラ２による画像処理式の車両感知器を用いているが、光学式や遠赤外線式等の他方式の車両感知器を用いることも可能である。
また、本実施の形態では、プローブ情報に基づいて第二の車両情報を算出する算出部９を、路側に設置された制御部３に備えているが、車両側の車載機１１に備えることも可能である。この場合は算出部９で算出された第二の車両情報をプローブ情報に加えて送信し、その第二の車両情報を路側の取得部６が受信して取得すればよい。

１ 車両情報計測装置
２ カメラ（車両感知器）
５ 計測部
８ 補正部
９ 算出部
Ａｃ 感知器平均速度（統計値）
Ａｐ プローブ平均速度（統計値）
Ｃ 車両
Ｋ 補正パラメータ
Ｋ’ 過去の補正パラメータ
α 平滑化定数

Claims (4)

1. 車両感知器の感知結果に基づいて第一の車両情報を計測する計測部と、
   計測された前記第一の車両情報に対して所定の補正パラメータを作用させて補正値を出力する補正部と、
   前記車両感知器の設置地点を通過する車両のプローブ情報に基づいて当該車両の第二の車両情報を算出する算出部と、を備えており、
   前記補正部は、前記第一の車両情報と、前記第二の車両情報と、前記補正パラメータが適用される時間帯と異なる直前の時間帯に用いた前記補正パラメータとに基づいて、前記補正値が前記第二の車両情報に近づくように、前記適用される補正パラメータを更新することを特徴とする車両情報計測装置。
2. 前記補正部は、前記計測部が過去に計測した第一の車両情報の統計値と前記算出部が過去に算出した第二の車両情報の統計値とに基づいて前記補正パラメータを更新する請求項１に記載の車両情報計測装置。
3. 前記補正部は、前記補正パラメータを下記式（１）により指数平滑化して当該補正パラメータが極端に変化しないように更新し、その更新した前記補正パラメータを前記第一の車両情報に乗算して前記補正値を出力する請求項２に記載の車両情報計測装置。
   Ｋ＝（１−α）×（Ａｐ／Ａｃ）＋αＫ’・・・（１）
   ここで、Ｋは補正パラメータ、αは指数平滑法の平滑化定数（ただし、０≦α≦１）、Ａｃは計測部が過去に計測した第一の車両情報の平均値、Ａｐは算出部が過去に算出した第二の車両情報の平均値、Ｋ’は補正パラメータが適用される時間帯と異なる直前の時間帯に用いた補正パラメータである。
4. 次の各ステップを含むことを特徴とする車両情報計測方法。
   （１）車両感知器の感知結果に基づいて、計測部により車両の第一の車両情報を計測するステップ
   （２）補正部により、計測された前記第一の車両情報に所定の補正パラメータを作用させて補正値を出力するステップ
   （３）前記車両感知器の設置地点を通過する車両のプローブ情報に基づいて、算出部により車両の第二の車両情報を算出するステップ
   （４）前記第一の車両情報と、前記第二の車両情報と、前記補正パラメータが適用される時間帯と異なる直前の時間帯に用いた前記補正パラメータとに基づいて、前記補正部により前記補正値が前記第二の車両情報に近づくように、前記適用される補正パラメータを更新するステップ

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