JP5560786B2 - ゲート装置 - Google Patents

Description

この発明は、通路における利用者の通行を制限するゲート装置に関する。

従来、鉄道の駅の改札口では、駅構内に入場する利用者や、駅構内から出場する利用者に対する改札処理を自動改札機で行っている。自動改札機は、利用者が所持しているキップ、定期券、プリペイド券等の乗車券を受け付け、この乗車券に記録されている乗車券情報を読み取り、読み取った乗車券情報に基づいて、その利用者に対する改札通路の通行可否を判定する。自動改札機は、利用者に対して改札通路の通行を許可すると判定すると、改札通路の出口側に設けた扉を開し、反対に、利用者に対して改札通路の通行を許可しないと判定すると、改札通路の出口側に設けた扉を閉する。

また、一般的な鉄道会社では、利用者を年齢で幼児（６歳未満）、小児（６歳以上１２歳未満）、または大人（１２歳以上）に分類し、鉄道の利用にかかる乗車券の価値（乗車料金）を定めている。通常、幼児は、鉄道の利用に際して乗車券を必要としない。小児、および大人は、鉄道の利用に際して乗車券を必要とするが、小児用の乗車券の価値は、通常、大人用の乗車券の半分である。乗車券に記録されている乗車券情報には、小児用であるか、大人用であるかを示す情報が含まれている。

自動改札機は、改札通路に進入した利用者の身長から、その利用者が幼児であるか、幼児以外（小児または大人）であるかを判定している。具体的には、幼児と、幼児以外とを区別する高さを予め設定している。自動改札機は、透過型や、反射型の光センサを用いて、改札通路を通行している利用者の身長が、この高さよりも高いかどうかを検出することにより、幼児であるか、幼児以外であるかを判定している。

また、改札通路を通行している利用者を撮像した撮像画像から利用者の年齢を推定し、この利用者が幼児、小児、または大人のいずれであるかを判定する自動改札機も提案されている（特許文献１参照）。

特開２００９−２０５４９５号公報

しかしながら、特許文献１では、受け付けた乗車券に対して、利用者の顔が複数検出されることを想定していなかった。例えば、１枚の乗車券で改札通路に進入した利用者が２人であった場合に、幼児と大人の２人である適正なパターンなのか、大人２人である不適正なパターンなのかを、判定することまで想定していなかった。

なお、自動改札機は、改札通路に沿って利用者を検知するセンサを複数配置しているので、改札通路に進入した利用者がある程度離れていれば、各利用者を区別して検出できる。言い換えれば、自動改札機は、複数人の利用者が改札通路を密接して通行したときに、１人の利用者として検出する。

この発明の目的は、複数人の利用者が１つの媒体で通路に進入した場合であっても、当該通路における利用者の通行制限が適正に行えるゲート装置を提供することにある。

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。

媒体情報読取部を、通路の入口側に設けている。この媒体情報読取部が、当該通路に進入した利用者が所持する媒体に記録されている媒体情報を読み取る。また、撮像部が、通路の入口側に定めた撮像エリアを撮像する。そして、画像処理部が、撮像部が撮像した撮像画像を処理し、撮像されている利用者の顔を検出し、その利用者の属性を推定する。例えば、利用者の年齢や、身長を属性として推定する。

また、対応付部が、通路に進入した利用者毎に、媒体情報読取部が読み取った媒体情報と、画像処理部が推定した利用者の属性と、を対応付ける。さらに、通行可否判定部が、対応付部が１つの媒体情報に対して複数の顔画像にかかる属性を対応付けた場合、各利用者の属性を用いて通路の通行可否を判定する。これにより、１つの媒体情報に対応付けられた複数人の利用者に対する通路の通行可否にかかる判定が、１人の大人と１人以上の幼児の組合せであるのか、２人以上の大人の組合せであるか等に基づいて行える。そして、通行制限部が、通行可否判定部における判定結果に基づいて、当該通路における利用者の通行を制限する。

したがって、複数人の利用者が１つの媒体で通路に進入した場合であっても、当該通路における利用者の通行制限が適正に行える。

また、撮像部は、前記撮像エリアを同時に異なる方向から撮像し、複数の撮像画像を取得する、所謂ステレオカメラで構成しているので、通路における利用者の位置（撮像部からの距離）を適正に検出することができる。したがって、対応付部における、媒体情報と、利用者の属性と、の対応付けにかかる精度の向上が図れる。

また、画像処理部は、複数の顔を検出したとき、通路の通行方向における顔間の距離が予め定めた距離（例えば、１００〜２００ｍｍ）よりも短ければ、下側に位置する顔を、当該通路を通行する利用者の顔でないと判定する。したがって、利用者が着ているＴシャツ等の衣服にプリントされている顔画像等を、利用者の顔として誤検出するのを防止できる。

さらに、通行制限部は、通行可否判定部における判定結果が通行不可であった場合であっても、利用者の中に、属性として推定された年齢、または身長が設定値よりも低い利用者がいれば、当該通路の出口側に設けた扉を閉しない構成にするのが好ましい。これにより、幼児等が、閉された扉に衝突するのを防止できる。

この発明によれば、複数人の利用者が１つの媒体で通路に進入した場合であっても、当該通路における利用者の通行制限が適正に行える。

自動改札機の主要部の構成を示すブロック図である。 自動改札機の外観を示す概略図である。 自動改札機の通路側の平面図である。 自動改札機における属性推定処理を示すフローチャートである。 自動改札機における改札処理を示すフローチャートである。 自動改札機における通行可否判定処理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、この発明の実施形態である自動改札機の主要部の構成を示すブロック図である。また、図２は、この発明の実施形態である自動改札機の外観を示す概略図である。図３は、この自動改札機の通路側の平面図である。この自動改札機１は、駅の改札口に設置され、適正な乗車券（キップ、定期券、プリペイドカード等）を所持していない利用者が改札通路を通行して、駅構内に入場したり、駅構内から出場したりするのを制限する。この自動改札機１は、制御部２と、乗車券処理部３と、利用者検知部４と、表示部５と、扉開閉部６と、報知部７と、画像処理部８と、撮像部９と、通信部１０と、を備えている。図２は、２台の自動改札機１を対向して配置することにより、これらの自動改札機１の間に形成された改札通路における利用者の通行方向を双方向にしている。

制御部２は、自動改札機１本体各部の動作を制御する。乗車券処理部３は、改札通路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３ａ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。

乗車券が、この発明で言う媒体に相当し、乗車券情報が、この発明で言う媒体情報に相当する。

なお、乗車券には、乗車券情報を磁気データで記録している磁気券もある。図２では、この磁気券を処理する構成を備えていない自動改札機１を例示しているが、乗車券処理部３が磁気券を処理する機能を有する構成であってもよい。この磁気券を処理する機能は、公知のように、入口側に設けた投入口と、出口側に設けた放出口との間で、磁気券を搬送する搬送路を形成し、この搬送路を搬送されている磁気券に記録されている磁気データの読み取りや、磁気データの書き込みを行う構成である。

利用者検知部４は、適当な間隔で改札通路に沿って設けた複数のセンサ４ａにより、改札通路における利用者の位置を検知する。すなわち、利用者検知部４は、利用者が改札通路に進入してから、改札通路を通り抜けるまでの間、改札通路における利用者の位置を追跡できる。具体的には、センサ４ａ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１に複数の発光部を設け、他方の側の自動改札機１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１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１は、受光部を設けた側の自動改札機１から検出結果を得る。

また、複数のセンサ４ａは、反射型の光センサで構成してもよい。

表示部５は、改札通路の中央付近に設けた表示器５ａに、改札通路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。また、扉開閉部６は、改札通路の出口側に設けた扉６ａを開閉することにより、改札通路における利用者の通行を制限する。

なお、自動改札機１は、改札通路の入口側にも扉６ａを有している。この入口側の扉６ａは、対向する側の自動改札機１からの指示にしたがって、扉開閉部６が開閉する。

報知部７は、改札通路に進入した利用者が適正な乗車券を所持していなければ、警告音等による報知を行う。

また、画像処理部８は、撮像部９で撮像された利用者の撮像画像を処理し、撮像されている利用者の年齢や身長等の属性を推定する。撮像部９は、改札通路の略中央部に取り付けたステレオカメラ９ａを有する。ステレオカメラ９ａは、改札通路の入口付近（後述する無札検知位置付近）にピントを合わせている。このステレオカメラ９ａは、視差のある２つの撮像画像を得るために、２つの撮像ユニットを改札通路に沿って並べている。ステレオカメラ９ａは、一定時間（例えば１００〜２００ｍｓ）間隔で、改札通路入口側を撮像し、その撮像画像を画像処理部８に出力する。

画像処理部８は、ステレオカメラ９ａの撮像画像を処理し、撮像されている利用者の顔を検出し、顔部品（目、鼻、口、眉、顎、額等）の特徴量を抽出する。そして、ここで抽出した特徴量に基づいて利用者の年齢を推定する。画像処理部８は、抽出した特徴量から、年齢を推定するのに用いるパラメータ等を図示していないメモリに記憶している。年齢を推定するのに用いるパラメータとは、例えば、年齢による顔部品の特徴量に対する統計データである。また、画像処理部８は、利用者の目の高さに基づいて、当該利用者の身長を推定する。画像処理部８は、撮像画像において、目が検出できなかった利用者については、その利用者の頭頂部の高さに基づいて身長を推定する。

なお、画像処理部８は、上述したように、ステレオカメラ９ａから入力された視差のある２つの撮像画像を処理するので、撮像されている利用者を立体的に処理（３次元処理）できる。

通信部１０は、対向配置されている自動改札機１や、駅務室に設置されている駅サーバ（不図示）等の上位装置との間における通信を行う。

この自動改札機１は、利用者を、幼児（６歳未満）、小児（６歳以上１２歳未満）、大人（１２歳以上）のいずれかの属性に区分し、区分した属性に応じて改札通路の通行可否を判定する。具体的には、幼児については、乗車券を所持していなくても改札通路の通行を許可する。また、小児と大人については、適正な乗車券を所持していれば改札通路の通行を許可するが、乗車券を所持していなかったり、所持している乗車券が適正でなかったりした場合に、改札通路の通行を許可しない。乗車券には、小児用の乗車券と、大人用の乗車券とがある。

以下、この実施形態の自動改札機の動作について説明する。

自動改札機１は、一定時間（例えば１００〜２００ｍｓ）毎に、撮像部９が撮像した撮像画像を処理し、改札通路の入口側に設定した無札検知位置に位置する利用者の属性を推定する属性推定処理を行う。また、自動改札機１は、この属性推定処理に並行して、改札処理を行う。この改札処理では、属性推定処理により得られた利用者の属性を用いる。

図４は、この自動改札機における属性推定処理を示すフローチャートである。画像処理部８は、この属性推定処理の実行タイミングになると、この時点で撮像部９が撮像した撮像画像を取り込んで処理し、無札検知位置における利用者の有無を判定する（ｓ１）。無札検知位置は、アンテナ３ａよりも少し出口側の位置である。上述したように、ステレオカメラ９ａを用いているので、画像処理部８では利用者を立体的に処理できる。すなわち、撮像されている利用者の位置（改札通路における位置）が正確に検出できる。

画像処理部８は、ｓ１で無札検知位置に位置する利用者がいないと判定すると、本処理を終了し、次の実行タイミングを待つ。画像処理部８は、ｓ１で無札検知位置に位置する利用者がいると判定すると、無札検知位置に位置する利用者の顔を検出する（ｓ２）。

画像処理部８は、利用者がうつむいている等して、ｓ２で利用者の顔が検出できなかった場合、その利用者の外形形状から頭頂部を特定する（ｓ３、ｓ４）。画像処理部８は、ｓ３で特定した頭頂部の高さに基づき、この利用者の身長を推定する（ｓ５）。画像処理部８は、ｓ５で推定した利用者の身長を当該利用者の属性として確定する（ｓ６）。

また、画像処理部８は、ｓ２で検出した無札検知位置に位置する顔画像が１つであれば、利用者が１人であると判定し、その利用者の身長、および年齢を推定する（ｓ７〜ｓ９）。ｓ８では、検出した利用者の顔から目を抽出し、目の高さｈに対して予め定めたオフセット量αを加算した値（ｈ＋α）を、当該利用者の身長であると推定する。また、ｓ９では、検出した利用者の顔から、目、鼻、口、眉、顎、額等の顔部品の特徴量を抽出し、これらの顔部品の特徴量に基づいて利用者の年齢を推定する。画像処理部８は、ｓ８で推定した利用者の身長、およびｓ９で推定した利用者の年齢を当該利用者の属性として確定する（ｓ１０）。

また、画像処理部８は、ｓ２で検出した無札検知位置に位置する顔画像が２つ以上であれば、今回検出した顔画像の中から処理対象外の顔画像を抽出する（ｓ１１）。ｓ１１では、利用者が着ているＴシャツ等の衣服にプリントされている顔画像を、処理対象外の顔画像として取り除く処理である。具体的には、改札通路の通行方向における顔画像の距離差が、予め定めた距離（例えば１００〜２００ｍｍ）よりも短い顔画像の組合せを抽出し、この組合せにおいて、下側に位置する顔画像をＴシャツ等の衣服にプリントされている顔画像であるとして、処理対象外の顔画像として抽出する。すなわち、改札通路の通行方向における顔画像の距離差が、予め定めた距離（例えば１００〜２００ｍｍ）よりも短い顔画像の組合せを抽出し、この組合せにおいて、最も上に位置する顔画像を処理対象の顔画像とし、その他の顔画像を処理対象外の顔画像とする処理である。

画像処理部８は、ｓ１１にかかる処理により、処理対象外でない顔画像（処理対象の顔画像）が１つになれば（ｓ１２）、上述したｓ８以降の処理を実行する。

一方、画像処理部８は、ｓ９にかかる処理後も、処理対象外でない顔画像（処理対象の顔画像）が２つ以上であれば、検出した顔画像毎に身長、および年齢を推定する（ｓ１３、ｓ１４）。ｓ１３、ｓ１４にかかる、身長、および年齢の推定は、上述したｓ８、ｓ９にかかる処理と同じである。

また、画像処理部８は、ｓ１３、およびｓ１４で推定した身長および年齢を用いて、利用者（利用者群）の中に幼児が含まれているかどうかを判定する（ｓ１５）。ｓ１５では、身長が１２４０ｍｍ未満、または年齢が６歳未満であると推定された属性の利用者がいれば幼児を含む利用者群と判定する。画像処理部８は、顔画像を検出した各利用者の身長と年齢、およびｓ１５で判定した幼児の有無を当該利用者群の属性として確定する（ｓ１６）。

そして、画像処理部８は、上述したｓ６、ｓ１０、またはｓ１６で確定した属性を、対応する利用者に対応付け（ｓ１７）、次の実行タイミングを待つ。ｓ１７は、制御部２に利用者の属性を通知する処理である。制御部２は、利用者検知部４が検知している無札検知位置の利用者に対して、画像処理部８が確定した属性を対応付ける。

このように、上述した属性推定処理により、改札通路に進入し、無札検知位置に達した利用者に対して、その利用者の属性を対応づける。

次に、上述した属性推定処理と並行して行われる改札処理について説明する。図５は、自動改札機における改札処理を示すフローチャートである。この改札処理は、改札通路に進入した利用者（または利用者群）毎に行われる処理である。すなわち、改札通路内にいる利用者（または利用者群）が複数である場合には、並行して行われる処理である。

制御部２は、利用者検知部４が改札通路への利用者の進入を検知すると（ｓ２１）、当該利用者の追跡を開始する（ｓ２２）。利用者の追跡は、利用者検知部４において利用者を検知しているセンサ４ａの位置を検出することで、改札通路内における当該利用者の位置を追跡する処理である。

また、制御部２は、乗車券処理部３が改札通路に進入した利用者が所持する乗車券に記録されている乗車券情報を読み取ると、読み取った乗車券情報を当該利用者に対応付ける（ｓ２３、ｓ２４）。自動改札機１は、利用者検知部４で追跡している利用者が無札検知位置に達すると（ｓ２５）、その利用者に対して、上述した属性推定処理による属性が対応付けられているかどうかを判定する（ｓ２６）。属性が対応付けられていなければ、属性が対応付けられるのを待つ。

なお、上述したように、制御部２は、改札通路に進入した利用者に対する属性と、乗車券情報の対応付けは個別に行うが、結果として、利用者毎に、その属性と、乗車券情報との対応付けを行っている。

制御部２は、利用者に対応付けられている属性および乗車券情報を用いて、改札通路における利用者の通行可否を判定する通行可否判定処理を行う（ｓ２７）。

図６は、ｓ２７にかかる通行可否判定処理を示すフローチャートである。制御部２は、判定対象の利用者が１人であるか、２人以上であるかを判定する（ｓ４１）。ｓ４１では、対応付けられている属性の個数を、利用者の人数にする。利用者が１人であれば、その利用者に乗車券情報が対応付けられているかどうかを判定する（ｓ４２）。制御部２は、乗車券情報が利用者に対応付けられていれば、当該利用者の属性と、その乗車券情報に含まれている、大人／小児の種別、乗車券の有効期間、有効区間等に基づいて、適正な乗車券であるかどうかを判定する（ｓ４３）。ｓ４３では、乗車券が小児用の乗車券であれば、この利用者に対応付けられている属性を用いて、当該利用者が大人であるか、小児であるかを判定する。制御部２は、乗車券が適正であれば通行可と判定し（ｓ４４）、適正でなければ通行不可と判定する（ｓ４５）。

また、制御部２は、ｓ４２で乗車券情報が対応付けられていないと判定すると、乗車券を必要としない幼児であるかどうかを、対応付けられている属性に基づいて判定する（ｓ４６）。制御部２は、利用者が幼児であると判定すると、ｓ４４で通行可と判定し、幼児でないと判定すると、ｓ４５で通行不可と判定する。

制御部２は、ｓ４１で利用者が１人でない、すなわち利用者が２人以上である、と判定すると、乗車券を必要とする利用者が２人以上であるかどうかを判定する（ｓ４７）。ｓ４７では、対応付けられている属性を用い、幼児である利用者以外の利用者が１人であるかどうかを判定する。制御部２は、乗車券を必要とする利用者が２人以上でると判定すると、ｓ４５で通行不可と判定する。すなわち、制御部２は、乗車券を必要とする利用者が複数人である場合、対応付けられている乗車券情報の有無に関わらず通行不可と判定する。

制御部２は、乗車券を必要とする利用者が１人であれば、その乗車券を必要とする利用者を判定対象の利用者に設定し（ｓ４８）、上述したｓ４２以降の処理を実行する。

なお、制御部は、ｓ４７で乗車券を必要とする利用者がいないと判定した場合（複数人の幼児である場合）、ｓ４４で通行可と判定する。

図５に戻って、制御部２は、ｓ２７にかかる通行可否判定処理を完了すると、判定結果が通行可であれば、扉６ａを開し（ｓ２８、ｓ２９）、その利用者が改札通路を通過し、退出するのを待つ（ｓ３０）。利用者が改札通路から退出することにより、当該利用者に対する本処理が終了する。

一方、制御部２は、判定結果が通行不可であれば、報知部７において警告報知を開始する（ｓ３１）。これにより、利用者に対して乗車券が適正でないことを認識させることができるとともに、駅係員に対しても適正でない乗車券で改札通路に進入した利用者の存在を認識させることができる。

また、制御部２は、通行不可と判定された利用者の中に幼児が含まれているかどうかを判定する（ｓ３２）。制御部２は、ｓ３２で幼児が含まれていると判定すると、扉６ａを開する（ｓ３３）。これにより、幼児が閉された扉６ａに衝突するのを防止できる。

なお、この場合、通行不可と判定された幼児を含む利用者群は、改札通路を通行することもできるが、ｓ３１で警告報知を行っているので、駅係員が迅速に対応できる。したがって、特に問題が生じることはない。

制御部２は、ｓ３２で幼児が含まれていないと判定すると、扉６ａを閉する（ｓ３２）。これにより、通行不可と判定された利用者は、改札通路を引き返し、改札通路から退出する。

このように、この自動改札機１では、複数人の利用者が密接して改札通路に進入し、利用者検知部４で各利用者が区別して検出できない場合であっても、改札通路における通行可否の判定が適正に行える。

なお、上記の説明では、利用者検知部４は、公知の自動改札機で適用されている利用者の身長を検出する光センサを備えていない構成で説明したが、この身長を検出する光センサを備えた構成であってもよい。

また、上記説明では、本願発明を駅の改札口に設置される自動改札機１に適用した場合を例にしたが、本願発明は、遊園地やテーマパーク等の施設の出入口に設置されるゲート装置等にも適用できる。

１…自動改札機
２…制御部
３…乗車券処理部
４…利用者検知部
４ａ…センサ
５…表示部
６…扉開閉部
６ａ…扉
７…報知部
８…画像処理部
９…撮像部
９ａ…ステレオカメラ
１０…通信部

Claims (3)

1. 通路の入口側に設け、当該通路に進入した利用者が所持する媒体に記録されている媒体情報を読み取る媒体情報読取部と、
   前記通路の入口側に定めた撮像エリアを撮像する撮像部と、
   前記撮像部が撮像した撮像画像を処理し、撮像されている利用者の顔を検出し、その利用者の属性を推定する画像処理部と、
   前記通路に進入した利用者毎に、前記媒体情報読取部が読み取った媒体情報と、前記画像処理部が推定した利用者の属性と、を対応付ける対応付部と、
   前記対応付部が１つの媒体情報に対して複数の顔画像にかかる属性を対応付けた場合、各利用者の属性を用いて通路の通行可否を判定する通行可否判定部と、
   前記通行可否判定部における判定結果に基づいて、当該通路における利用者の通行を制限する通行制限部と、を備え、
   前記撮像部は、前記撮像エリアを同時に異なる方向から撮像し、複数の撮像画像を取得し、
   前記画像処理部は、複数の顔を検出したとき、前記通路の通行方向における顔間の距離が予め定めた距離よりも短ければ、下側に位置する顔を、当該通路を通行する利用者の顔でないと判定する、ゲート装置。
2. 前記画像処理部は、利用者の属性として、年齢、および身長を推定する、請求項１に記載のゲート装置。
3. 前記通行制限部は、前記通行可否判定部における判定結果が通行不可であった場合であっても、利用者の中に、属性として推定された年齢、または身長が設定値よりも低い利用者がいれば、当該通路の出口側に設けた扉を閉しない、請求項２に記載のゲート装置。

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