JP5995485B2 - 車線内物体検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、車線内の物体の進入を検知する車線内物体検知装置に関する。

高速道路等の料金所では、料金収受員が横断するために車線を規制する装置として、横断用遮断装置が設けられている場合がある。そして、横断の際には、操作盤の操作により、横断用遮断装置によって車線を規制するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２１０３１２号公報

しかしながら、上記においては、車線内に一般者等が不意に進入した場合に、料金収受員を含む管理者が気付いて操作盤を操作しない限り、車線内への車の進入を規制して確実に安全を確保することができなかった。

本発明は、前述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、車線内の物体の進入を検知することができる車線内物体検知装置を提供することにある。

本発明に係る車線内物体検知装置は、車線内の物体の進入を検知する車線内物体検知装置であって、前記車線の幅方向の一方側に長さ方向に周期的に設けたゼブラマークである周期情報を、他方側で検出し取得する周期情報取得手段と、前記周期情報取得手段が取得した前記周期情報の変化に基づいて前記車線内の前記物体を検知する検知手段と、を備え、前記ゼブラマークは前記車線の幅方向両側に設けられ、前記周期情報取得手段は、それぞれの前記ゼブラマークと対応して前記車線の幅方向両側に設けられている。

このような構成によれば、車両とその他の物体とでは、車線内に進入して周期情報取得手段で取得する周期情報の変化が異なってくる。このため、検知手段により、周期情報取得手段で取得した周期情報の変化に基づいて、車線に進入した進入者等の物体を車両と判別して検知できる。ここで、周期的な模様のゼブラマークの変化に基づいて物体を確実に検知できる。また、車線幅方向一方側に進入した物体が位置した場合には、物体と離れた他方側の周期情報取得手段により、進入した物体に近い一方側に設けられたゼブラマークを検出することで、物体を検知できる。また、車線幅方向他方側に進入した物体が位置した場合には、物体と離れた一方側の周期情報取得手段により、進入した物体に近い他方側に設けられたゼブラマークを検出することで、物体を検知できる。従って、物体が位置している側の周期情報取得手段で、物体と離れた側の周期情報を取得することで、周期情報に対して物体が実際よりも大きいものとして車両であると誤検知してしまうことを確実に防止することができる。

本発明に係る車線内物体検知装置は、前記周期情報が、前記車線の幅方向の少なくとも一方側に前記車線よりも段差を有して設けたアイランドの車線に面する側面に設けられている。

このような構成によれば、周期情報をアイランドにおいて車線に面する側面に設けている。
従って、周期情報をアイランド上に設置した場合のように、他の機械の支障となることがなく、また、他の機械を誤検知するようなことがなく、限られたスペースで確実に周期情報に基づいて物体の検知を行うことができる。

本発明に係る車線内物体検知装置は、前記周期情報は、長さ方向に複数配列した光源から幅方向に発する複数の平行光であり、前記周期情報取得手段は、対応する前記平行光をそれぞれ受光するように、長さ方向に複数配列した受光センサである。

このような構成によれば、長さ方向に複数配列した光源から幅方向に発する複数の平行光を各受光センサで検知されたかどうか検知し、検知された受光センサと、検知されなかった受光センサとのパターンに基づいて車線に入り込んだ物体と車両とを判別することができる。

本発明に係る車線内物体検知装置によれば、有料道路の料金所等の規制範囲における車線内に物体が進入した場合に、物体を検知することができる。

本発明に係る第１実施形態の車線内物体検知装置を適用した料金所の斜め上方から視た外観斜視図である。 本発明に係る第１実施形態の車線内物体検知装置のブロック構成図である。 本発明に係る第１実施形態の車線内物体検知装置のアイランド周りの一部破断外観斜視図である。 本発明に係る第１実施形態の車線内物体検知装置周りの平面図である。 本発明に係る第１実施形態の車線内物体検知装置周りの正面図である。 本発明に係る第１実施形態の車線内物体検知装置の制御動作を説明するフローチャートである。 本発明に係る第１実施形態の車線内物体検知装置の物体を確定する際の手順を説明する物体の側面図である。 本発明に係る第１実施形態の車線内物体検知装置の物体を確定しない場合の手順を説明する物体の側面図である。 本発明に係る第２実施形態の車線内物体検知装置を適用した料金所の斜め上方から視た外観斜視図である。 本発明に係る第２実施形態の車線内物体検知装置のアイランド周りの一部破断外観斜視図である。 本発明に係る第２実施形態の車線内物体検知装置周りの平面図である。 本発明に係る第２実施形態の車線内物体検知装置周りの正面図である。

以下、本発明に係る複数の実施形態の車線内物体検知装置について図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１に示すように、本発明に係る第１実施形態の車線内物体検知装置１０を装備する料金所５０は、収受員が常駐する車線である有人車線５１と、収受員が常駐していない車線である第１無人車線５２及び第２無人車線５３と、を設置している。
料金所５０は、有人車線５１を路側部５４と第１アイランド５５との間に設置しており、第１無人車線５２を第１アイランド５５と第２アイランド５６との間に設置しており、第２無人車線５３を第２アイランド５６と第３アイランド５７との間に設置している。
各アイランド５５、５６、５７は、車両１が走行する路面から段差を介して路面よりも１段高い島形状に形成されている。

第１アイランド５５は、車両１の進行方向の中央部に料金所ブース５８を設置しており、この料金所ブース５８には収受員が常駐する。
有人車線５１には、車両１の進行方向の下流側に路側部５４と第１アイランド５５とに分設した車両検知器５９を設置している。
車両検知器５９は、有人車線５１に向けて車両１が進行中であることを検知して、料金所ブース５８内の収受員に車両１の存在を報知する。
そのため、料金所ブース５８内の収受員は、通常、有人車線５１側を向いて収受作業を行う。

第１無人車線５２には、第１アイランド５５と第２アイランド５６とに分設した車両検知器６０を設置しており、第１アイランド５５の第１無人車線５２側に左ハンドル車用料金自動収受機械６１を設置している。
また、第１無人車線５２には、第２アイランド５６の第１無人車線５２側に右ハンドル車用料金自動収受機械６２を設置しており、第１アイランド５５と第２アイランド５６とに分設した発進制御機６３および車両検知器６４を設置している。
そして、第１無人車線５２には、第１アイランド５５に車線監視カメラ６５を設置している。

第２無人車線５３には、第２アイランド５６と第３アイランド５７とに分設した車両検知器６６を設置しており、第２アイランド５６の第２無人車線５３側に左ハンドル車用通行券自動発行機６７を設置している。
また、第２無人車線５３には、第３アイランド５７の第２無人車線５３側に右ハンドル車用通行券自動発行機６８を設置しており、第２アイランド５６と第３アイランド５７とに分設した車両検知器６９を設置している。
第２無人車線５３には、第３アイランド５７に車線監視カメラ７０を設置している。
ここで、第１無人車線５２及び第２無人車線５３のそれぞれには、車線内への進入者の進入を検知する車線内物体検知装置１０が設けられている。
各車線に設けられている車線内物体検知装置１０は、いずれも同じものであるため、以下においては第１無人車線５２に設けられた車線内物体検知装置１０について説明する。

図２に示すように、車線内物体検知装置１０は、周期情報として、第１無人車線５２の幅方向両側に設けられたゼブラマーク１１、１２と、周期情報であるゼブラマーク１１、１２を検出する周期情報取得手段として各ゼブラマーク１１、１２と対応して第１無人車線５２の幅方向両側に設けられたラインセンサ１３、１４と、ラインセンサ１３、１４の検知結果に基づいて進入者の進入を検知する検知部１５とを備える。検知部１５は、その他の機器の制御も統括する中央制御部１６と接続されており、進入者の進入の検知結果を出力する。

図３に示すように、ゼブラマーク１１は、色や明度が異なるものが繰り返されるパターンであって、例えば白色と黒色や、黄色と黒色の組み合わせである。より具体的には、例えばゼブラマーク１１は、白色部分の幅が５ｃｍ、黒部分の幅が５ｃｍの１０ｃｍ周期となっている。下記のとおり、ゼブラマーク１１をラインセンサ１３、１４で検出することによって人の脚を検知することから、周期としては６ｃｍ〜１０ｃｍ程度が好ましい。図４に示すように、一方のゼブラマーク１１は、第２アイランド５６の第１無人車線５２に面する側面に、第１無人車線５２の長さ方向に沿って色が変化するように設けられている。
他方のゼブラマーク１２は、ゼブラマーク１１と同様の構成であり、第１アイランド５５の第１無人車線５２に面する側面に、第１無人車線５２の長さ方向に沿って色が変化するように設けられている。
一方のラインセンサ１３は、幅方向に対向する一方のゼブラマーク１１を検出するものであって、第２アイランド５６の面上に、第１無人車線５２の長手方向に沿って、所定のピッチ、例えば１ｍピッチあるいは１．５ｍピッチ等で並んで配置している。
他方のラインセンサ１４は、幅方向に対向する他方のゼブラマーク１２を検出するものであって、第１アイランド５５の面上に、第１無人車線５２の長手方向に沿って、例えば１ｍピッチあるいは１．５ｍピッチ等の所定のピッチＰで並んで配置している。

一方のラインセンサ１３は、第１無人車線５２を通じて、一方のラインセンサ１３に対向する一方のゼブラマーク１１を水平視野で撮像する。
他方のラインセンサ１４は、第１無人車線５２を通じて、他方のラインセンサ１４に対向する他方のゼブラマーク１２を水平視野で撮像する。
従って、センシング範囲が第１無人車線５２の路面の上方である場合と比べて、進入者２の足を確実に検知でき、各アイランド５５、５６上に設置してある機械を誤検知することがない。

次に、車線内物体検知装置１０の制御動作について説明する。
図６に示すように、車線内物体検知装置１０は、第１無人車線５２内において、一方のラインセンサ１３により一方のゼブラマーク１１を撮像し、同時に、他方のラインセンサ１４により他方のゼブラマーク１２を撮像する（Ｓ１０１）。
一方のラインセンサ１３および他方のラインセンサ１４により撮像した撮像画像（アナログ信号）は、例えば不図示のＡ/Ｄ変換器に入力されてデジタル信号に変換され、このデジタル信号を検知部１５に転送する。
そして、検知部１５において、デジタル信号に決まった周期のパターンが現れているか否かを判定する（Ｓ１０２）。
続いて、検知部１５において、検知したパターンを演算解析等することにより、ゼブラマーク１１、１２の画像が、決まったパターンであった場合に、中央制御部１６に進入者が検知されたものとして、検知信号を出力する。このため、中央制御部１６では、例えば警報を鳴らす等の次の処理に移行する（Ｓ１０３）。

続いて、車線内物体検知装置１０による第１無人車線５２に入り込んだ進入者２と車両１との判別動作について説明する。
図７に示すように、検知部１５は、小さな対象物が２つペアで検出され、それらが、ほぼ一定の速度で移動する進入者２の足の動きと、小さな対象物である足よりも大きな車両１と、を判別する。
検知部１５は、各ラインセンサ１３、１４で撮像した各ゼブラマーク１１、１２の遮蔽した検知幅が、例えば２〜４区間の小さい撮像画像である場合、進入者２の足であることを判定する。
図８に示すように、検知部１５は、各ラインセンサ１３、１４で撮像した各ゼブラマーク１１、１２の遮蔽した検知幅が、例えば５区間以上の大きい撮像画像である場合、進入者２の足ではなく、車両１であることを判定する。

ところで、検知部１５は、各ラインセンサ１３、１４が車線に幅方向に離間するに従って車線の長さ方向に次第に拡がるような視野を有しているために、ラインセンサ１３、１４の前に進入者に立たれると、視野全体または視野の大部分が遮蔽されて、撮像範囲の大部分を占めるような物体であると検知してしまい、進入者２の足であることを検知できない。また、ラインセンサ１３、１４の直近に進入者に立たれなくとも、近い場合には、検出対象であるゼブラマーク１１、１２と比較して大きく撮像されて実際よりも大きいものとして判別されてしまうため、別の物体と誤検知してしまう場合もある。

すなわち、各ラインセンサ１３、１４により、進入者２の足を検知した場合、各ラインセンサ１３、１４の画角が同じであれば、第１無人車線５２の中央に進入者２がいると、各ラインセンサ１３、１４の検知幅は同じ大きさになる。
これとは異なり、進入者２が第１無人車線５２の第１アイランド５５側にいると、一方のラインセンサ１３の撮像画像が大きく検知し、他方のラインセンサ１４の撮像画像が小さく検知する。
これとは反対に、進入者２が第１無人車線５２の第２アイランド５６側にいると、他方のラインセンサ１４の撮像画像が大きく検知し、一方のラインセンサ１３の撮像画像が小さく検知することになる。

そのため、第１無人車線５２を挟んで両側の各アイランド５５、５６の側面にゼブラマーク１１、１２を設け、ゼブラマーク１１、１２に対向する各アイランド５６、５５のラインセンサ１４、１３で撮像する。そして、検知部１５は、ラインセンサ１３、１４のいずれか一方で進入者と判断される検知幅であった場合には、進入者が検知されたものとして処理を行う。

このように、車線内物体検知装置１０は、進入者２に近い方の一方のラインセンサ１３により、幅が大き過ぎて進入者２の足と判断できない時に、他方のラインセンサ１４による検知幅で進入者２の足であることを判断できる。さらに、第１アイランド５５側の一方のラインセンサ１３と第２アイランド５６側の他方のラインセンサ１４とを対向して配置して両者で検知しているために、その検知されている対象物の互いの大きさの相違により、進入者２がどちらのアイランド５５、５６寄りにいるか否かの判断ができる。また、ラインセンサ１３、１４は、第１無人車線５２の長さ方向に当該ラインセンサの画角に応じたピッチで並んでいて、幅方向両側のラインセンサ１３、１４同士で視野が重複するように互いに対向して設けられているために、死角を減らすことができる。

なお、二次元的な映像が得られるカメラを用いてもよい。
また、検知部１５による周期信号のパターンの判定は、信号をフーリエ解析して周期に応じたパワースペクトルが得られていることを判定する方法や模範となる周期的信号を保持しておき、この信号との差分を求める方法等を適用することができる。

以上、説明したように、本発明の第１実施形態の車線内物体検知装置１０によれば、各ラインセンサ１３、１４と各ゼブラマーク１１、１２により第１無人車線５２に進入した進入者２を車両１と判別して検知できる。
従って、車線内物体検知装置１０によれば、第１無人車線５２内に一般者等の進入者２が利用目的以外で進入した場合に、検知結果に基づいて自動的に、かつ速やかに第１無人車線５２から退避することを報知できる。また、第１無人車線５２の安全を確保することができる。

また、車線内物体検知装置１０によれば、第１アイランド５５側の一方のラインセンサ１３と第２アイランド５６側の他方のラインセンサ１４と、第１無人車線５２の幅方向両側にラインセンサ１３、１４を配置している。
従って、車線内物体検知装置１０によれば、進入者２と車両１とを判別できるのに加えて、進入者２がどちらのアイランド５５、５６寄りにいるか否かの判断ができる。

そして、車線内物体検知装置１０によれば、各ゼブラマーク１１、１２を各アイランド５５、５６において第１無人車線５２に面する側面に設けている。
従って、車線内物体検知装置１０によれば、周期情報を各アイランド５５、５６上に設置した場合に、他の機械の支障となったり、他の機械を誤検知するようなことがなく、狭いスペースで確実な周期情報の検知を行うことができる。

そして、車線内物体検知装置１０によれば、一方のラインセンサ１３が第１無人車線５２を通じて一方のゼブラマーク１１を撮像し、他方のラインセンサ１４が第１無人車線５２を通じてゼブラマーク１２を撮像する。
従って、車線内物体検知装置１０によれば、進入者２が第１無人車線５２の幅方向いずれか側にいても確実に検知することができるとともに、進入者２がどちらのアイランド５５、５６寄りにいるか否かの判断ができる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態の車線内物体検知装置について説明する。
なお、以下の第２実施形態において、前述した第１実施形態と重複する構成要素や機能的に同様な構成要素については、図中に同一符号あるいは相当符号を付することによって説明を簡略化あるいは省略する。

図９に示すように、本発明に係る第２実施形態の料金所８０に装備する車線内物体検知装置２０は、車線幅方向両側に長さ方向に配列して設けられて幅方向反対側に向けて平行光を発する複数のレーザ発光器２１と、車線幅方向両側にレーザ発光器２１と対向して設けられてレーザ発光器２１から発せられた平行光を反射させる反射板２３と、車線幅方向両側に長さ方向に配列して設けられて対向する反射板２３で反射した平行光を受光する複数の受光センサ２４とを備える。

本実施形態では、周期情報取得手段として受光センサ２４が、反射板２３で反射した複数の平行光を周期情報として検出する。ここで、車線幅方向同一側に設けられた複数のレーザ発光器２１及び受光センサ２４はレーザ受発光ユニットとして一体的に設けられている。

レーザ受発光ユニット（レーザ発光器２１、受光センサ２４）は、第１アイランド５５上に第１無人車線５２の長さ方向に沿って設けられている。
また、反射板２３は、レーザ発光ユニットと対向する第２アイランド５６の第１無人車線５２に面する側面に第１無人車線５２の長さ方向に沿って設けられている。 反射板２３は、第２アイランド５６の側面に金属蒸着等の反射面として塗装により施工したり、或いは、シール状にして貼り付けたりできる。
なお、レーザ受発光ユニット（レーザ発光器２１、受光センサ２４）が、第２アイランド５６上に第１無人車線５２の長さ方向に沿って設けられ、反射板２３が、第１アイランド５５の第１無人車線５２に面する側面に第１無人車線５２の長さ方向に沿って設けられているものとしても良い。

次に、車線内物体検知装置２０による第１無人車線５２に入り込んだ進入者２と車両１との判別動作について説明する。
図１１および図１２に示すように、車線内物体検知装置２０は、第１無人車線５２内において、複数のレーザ発光器２１から反射板２３に向けて複数の平行光を出射する。
複数のレーザ発光器２１から出射した複数の平行光は反射板２３により受光センサ２４に向けて反射され、対応する受光センサ２４に取り込まれる。
ここで、第１無人車線５２内に、進入者２が入り込んでいると、各平行光の一部が遮蔽されることになる。
そして、車線内物体検知装置２０は、各平行光の遮蔽した範囲を演算処理することにより、遮蔽した範囲が、あらかじめ定めた範囲よりも小さい場合、進入者２の足であることを判定する。
これとは異なり、車線内物体検知装置２０は、各平行光の遮蔽した範囲が、あらかじめ定めた範囲よりも大きい場合、進入者２の足ではなく、車両１であることを判定する。一方、定めた範囲以内である場合には、進入者２の足であると判定する。

第２実施形態の車線内物体検知装置２０によれば、各レーザ発光器２１から出射し、各反射板２３で反射して各受光センサ２４で受光した平行光に基づいて第１無人車線５２に入り込んだ進入者２と車両１とを判別する。
従って、車線内物体検知装置２０によれば、第１無人車線５２内に一般者等の進入者２が利用目的以外で進入した場合に、各レーザ発光器２１および各受光センサ２４により進入者２を検知して、第１無人車線５２から退避することを報知できる。
また、本実施形態の周期情報取得手段では、周期情報として平行光を受光センサで検出するようにしているため、受光センサに対する対象物の距離に係らず、同様の検出結果を得ることができる。このため、車線幅方向のいずれの位置に対象物が存在していたとしても、検出精度を確保することができる。

また、本実施形態では、車線の両側にレーザ発光器、受光センサ、反射板を設けるものとしたが、幅方向両側にレーザ発光器と受光センサを設けて、対応するように両側に反射板を設けるものとしても良い。

なお、上記実施形態では、車線幅方向で同じ側にレーザ発光器２１と、受光センサ２４を設けて、対応して反対側に反射板２３を設けてレーザ発光器２１からの光を反対側で反射板２３によって反射させて、受光センサ２４で受光させるものとしたが、これに限るものではない。レーザ発光器２１と、対応する受光センサ２４とをそれぞれ車線幅方向に異なる側に設けて、反射板２３に反射させずに直接受光センサ２４で受光させるようにしても良い。

以上、本発明の実施形態に係る車線内物体検知装置を説明したが、前述した各実施形態に限定するものでなく、適宜な変形や改良等が可能である。
例えば、上記各実施形態では、検知部での検知結果を中央制御部に出力して警報を発する等を行うものとしたが、進入者が検知された場合に検知部自体に警報を発する等を行う機能を付与しても良い。あるいは、中央制御部が検知部として機能するようにしても良い。
また、上記各実施形態では、車線内物体検知装置が、進入者を検知するものとしたが、これに限るものではなく、車両とそれ以外の物体を、周期情報の変化に基づいて検知するものとしても良く、これにより例えば車両からの落下物を検知できるようにしても良い。

１０、２０ 車線内物体検知装置
１１、１２ ゼブラマーク(周期情報)
１３、１４ ラインセンサ（周期情報取得手段）
１５ 検知部（検知手段）
２１ レーザ発光器
２４ 受光センサ（周期情報取得手段）
５０、８０ 料金所
５１ 有人車線
５２ 第１無人車線(車線)
５３ 第２無人車線(車線)
５５ 第１アイランド（アイランド）
５６ 第２アイランド（アイランド）
５７ 第３アイランド（アイランド）

Claims (2)

1. 車線内の物体の進入を検知する車線内物体検知装置であって、
   前記車線の幅方向の一方側に長さ方向に周期的に設けたゼブラマークである周期情報を、他方側で検出し取得する周期情報取得手段と、
   前記周期情報取得手段が取得した前記周期情報の変化に基づいて前記車線内の前記物体を検知する検知手段と、を備え、
   前記ゼブラマークは前記車線の幅方向両側に設けられ、前記周期情報取得手段は、それぞれの前記ゼブラマークと対応して前記車線の幅方向両側に設けられている車線内物体検知装置。
2. 前記周期情報が、前記車線の幅方向の両側に前記車線よりも段差を有して設けたアイランドの車線に面する側面に設けられている請求項１に記載の車線内物体検知装置。

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