JP6053348B2 - 車両番号認識装置、車両番号認識方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、車両に設置されたナンバープレートから車両番号を認識するための車両番号認識装置、車両番号認識方法、及びプログラムに関する。

従来のＥＲＰ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｒｏａｄ Ｐｒｉｃｉｎｇ：電子道路課金）システムは、通路に設けられた第１ガントリ装置に撮像装置を備え、第１ガントリ装置より通路の車両進行方向前方に設けられた第２ガントリ装置に車両検知器を備えている（例えば、特許文献１参照）。このようなＥＲＰシステムでは、車両検知器が車両を検知したときに、撮像装置が車両を撮像し、ＣＣＳ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ：中央コンピュータシステム）が当該撮像した画像に対して車両番号の認識処理を行っている。

また、近年、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ：全地球測位システム）や第３世代移動体通信を用いたＥＲＰシステム（以下、次世代ＥＲＰシステムと呼ぶ）の開発が計画されている。次世代ＥＲＰシステムでは、ＧＰＳや移動体通信を用いて車両の認識処理を行うことから、従来のＥＲＰシステムで通路に設置していたアンテナ及びガントリ装置が不要となる。

特開２００２−２６０１６５号公報

従来のＣＣＳによるナンバープレートの認識処理は、ガントリ装置に設置された撮像装置が、車両検知器が車両を検知したときに撮像した車両に対してＯＣＲ処理を行うものであったため、画像上のナンバープレートのサイズはほぼ一定であった。そのため、ＣＣＳは、ナンバープレートのサイズに適したパラメータを用いてＯＣＲ処理を行うことで、精度良く車両番号の認識を行うことができた。

他方、次世代ＥＲＰシステムでは、ガントリ装置が不要となることから、従来のＥＲＰシステムで第２ガントリ装置に備えていた車両検知器を用いない構成とすることが検討されている。そのため、路側に動画像を撮像する撮像装置を設け、当該動画像に対して画像処理を行うことで、車両番号の認識処理を行うことが検討されている。

しかしながら、車両検知器を用いない構成とする場合、動画像の各フレームに写る車両の位置がまちまちになる。そのため、画像上のナンバープレートのサイズにばらつきが生じ、ナンバープレートのサイズに適したパラメータを特定することができないため、ＯＣＲ処理の精度が低下してしまうおそれがある。

本発明の目的は、車両検知器を用いずに、ナンバープレートのサイズに適したパラメータを用いて車両番号を認識することができる車両番号認識装置、車両番号認識方法、及びプログラムを提供することにある。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、車両に設置されたナンバープレートから車両番号を認識するための車両番号認識装置であって、撮像装置が所定の範囲を撮像した画像を取得する画像取得部と、前記画像取得部が取得した画像において車両番号の認識対象とする位置を特定する位置特定部と、画像上の座標に関連付けて、当該座標にナンバープレートが存在する場合における当該ナンバープレートの画像上のサイズを記憶する記憶部と、前記位置特定部が特定した位置に関連付けられたサイズを前記記憶部から読み出すサイズ特定部と、前記画像取得部が取得した画像に対し、前記サイズ特定部が読み出したサイズに適したＯＣＲパラメータを用いて車両番号の認識を行う認識部とを備えることを特徴とする。

また、本発明においては、前記記憶部は、画像上の座標に関連付けて、当該座標にナンバープレートが存在する場合における、当該ナンバープレートの設置高さに応じて変動する画像上のサイズの範囲を記憶し、前記サイズ特定部は、前記位置特定部が特定した位置に関連付けられたサイズの範囲を前記記憶部から読み出し、前記認識部は、前記画像取得部が取得した画像に対し、前記サイズ特定部が読み出した範囲内のサイズに適した複数のＯＣＲパラメータを用いて車両番号の認識を行うことが好ましい。

また、本発明においては、前記記憶部は、連続する座標群によって構成される画像の領域に関連付けて、当該領域内にナンバープレートが存在する場合における当該ナンバープレートの画像上のサイズを記憶し、前記サイズ特定部は、前記位置特定部が特定した位置に応じた領域に関連付けられたサイズを前記記憶部から読み出すことが好ましい。

また、本発明は、車両に設置されたナンバープレートから車両番号を認識するための車両番号認識装置を用いた車両番号認識方法であって、画像取得部は、撮像装置が所定の範囲を撮像した画像を取得し、位置特定部は、前記画像取得部が取得した画像において車両番号の認識対象とする位置を特定し、サイズ特定部は、画像上の座標に関連付けて当該座標にナンバープレートが存在する場合における当該ナンバープレートの画像上のサイズを記憶する記憶部から、前記位置特定部が特定した位置に関連付けられたサイズを読み出し、認識部は、前記画像取得部が取得した画像に対し、前記サイズ特定部が読み出したサイズに適したＯＣＲパラメータを用いて車両番号の認識を行うことを特徴とする。

また、本発明は、車両に設置されたナンバープレートから車両番号を認識するための車両番号認識装置を、撮像装置が所定の範囲を撮像した画像を取得する画像取得部、前記画像取得部が取得した画像において車両番号の認識対象とする位置を特定する位置特定部、画像上の座標に関連付けて、当該座標にナンバープレートが存在する場合における当該ナンバープレートの画像上のサイズを記憶する記憶部から、前記位置特定部が特定した位置に関連付けられたサイズを読み出すサイズ特定部、前記画像取得部が取得した画像に対し、前記サイズ特定部が読み出したサイズに適したＯＣＲパラメータを用いて車両番号の認識を行う認識部として機能させるためのプログラムである。

本発明によれば、記憶部が画像上の位置とナンバープレートのサイズとの関係を記憶し、サイズ特定部が当該関係に基づいてナンバープレートのサイズを特定する。これにより、認識部は、適切なパラメータを用いて車両番号の認識を行うことができる。

本発明の一実施形態による車両番号認識装置の構成を示す概略ブロック図である。 記憶部が記憶する情報の例を示す図である。 領域毎にナンバープレートの画像上のサイズが異なる理由を示す図である。 同一の領域においてナンバープレートの画像上のサイズに幅を設ける理由を示す図である。 本発明の一実施形態による車両番号認識装置の動作を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態による車両番号認識装置１０の構成を示す概略ブロック図である。
本実施形態による車両番号認識装置１０は、車両検知器による通知を受けず、撮像装置が撮像した動画像に基づいて動的に車両番号を認識する装置である。車両番号認識装置１０は、画像取得部１１、位置特定部１２、記憶部１３、サイズ特定部１４、認識部１５を備える。

画像取得部１１は、路側の所定の位置に設置され、所定の方向角、俯角及び画角で動画像を撮像する撮像装置から、動画像を取得する。なお、撮像装置は、車両の後部に設置されたナンバープレートが撮像できるように設置されている。
位置特定部１２は、画像取得部１１が取得した動画像の１フレームにおいてナンバープレートが含まれる可能性が高い座標（位置）を、車両番号の認識対象とする座標として特定する。
記憶部１３は、撮像装置が撮像した画像の領域と、当該領域内にナンバープレートが存在する場合の当該ナンバープレートのサイズとを関連付けて記憶する。
サイズ特定部１４は、位置特定部１２が特定した座標が属する領域に関連付けられたサイズを記憶部１３から読み出すことで、ナンバープレートの画像上のサイズを特定する。
認識部１５は、サイズ特定部１４が特定したサイズに応じたパラメータを用いてナンバープレートに記載された車両番号の認識を行う。

図２は、記憶部１３が記憶する情報の例を示す図である。
記憶部１３は、画像の領域、ｘ座標の最大値（ｘ＿ｍａｘ）及び最小値（ｘ＿ｍｉｎ）、ｙ座標の最大値（ｙ＿ｍａｘ）及び最小値（ｙ＿ｍｉｎ）、ナンバープレートの高さの最大値（ｈｅｉｇｈｔ＿ｍａｘ）及び最小値（ｈｅｉｇｈｔ＿ｍｉｎ）、並びにナンバープレートの幅の最大値（ｗｉｄｔｈ＿ｍａｘ）及び最小値（ｗｉｄｔｈ＿ｍｉｎ）を記憶する。但し、記憶部１３が記憶する座標の座標系は、画像の横方向に伸びる軸をｘ軸、画像の縦方向に伸びる軸をｙ軸とし、画像の左上の端点を原点とする座標系である。
ここで、画像の領域は、当該領域に関連付けられたｘ座標の最大値及び最小値、並びにｙ座標の最大値及び最小値の範囲の連続する座標群によって構成される画像の領域である。そして、ナンバープレートの高さの最大値及び最小値、並びにナンバープレートの幅の最大値及び最小値は、当該領域内にナンバープレートが存在する場合の当該ナンバープレートの画像上のサイズの範囲を示す。

ここで、領域毎にナンバープレートの画像上のサイズが異なり、更に同一の領域内でもナンバープレートの画像上のサイズに幅を設ける理由を説明する。
図３は、領域毎にナンバープレートの画像上のサイズが異なる理由を示す図である。
図４は、同一の領域においてナンバープレートの画像上のサイズに幅を設ける理由を示す図である。
上述したとおり、本実施形態による車両番号認識装置１０は、車両検知器による通知を受けずに車両番号を認識するため、動画像のフレーム毎に車両の車両番号を認識する必要がある。フレームのタイミングは固定的に予め定められたものであるため、各フレームに存在する車両の位置はまちまちである。また、撮像装置は、路側に設置されるため、車両の進行方向と撮像方向とが一致しない。

つまり、図３（Ａ）と図３（Ｂ）に示すように、動画像に含まれる車両のｙ座標が同一の値であっても、ｘ座標の値が異なる場合、車両の奥行き方向の位置が異なる。同様に、図３（Ｂ）と図３（Ｃ）に示すように、動画像に含まれる車両のｘ座標が同一の値であっても、ｙ座標の値が異なる場合、車両の奥行き方向の位置が異なる。車両の奥行き方向の位置が異なる場合、図３に示すとおり、それぞれナンバープレートの画像上のサイズが異なる。具体的には、車両が撮像方向の手前側に存在するほど、ナンバープレートの画像上のサイズは大きくなり、車両が撮像方向の奥側に存在するほど、ナンバープレートの画像上のサイズは小さくなる。つまり、２つの車両のナンバープレートの実寸が同一であったとしても、ナンバープレートの座標が異なる場合、ナンバープレートの画像上のサイズが異なる。そのため、本実施形態では、記憶部１３が記憶するナンバープレートの画像上のサイズは、領域毎に異なる値としている。

また、車両によってナンバープレートの取り付け位置は異なっている。ナンバープレートの取り付け位置が異なる場合、同一の位置に存在する車両のナンバープレートのｙ座標の値が異なる。具体的には、ナンバープレートの取り付け位置が高いほどナンバープレートのｙ座標の値は小さくなり、ナンバープレートの取り付け位置が低いほどナンバープレートのｙ座標の値は大きくなる。したがって、２つの車両のナンバープレートの実寸が同一であり、かつ動画像においてナンバープレートの座標が同一であったとしても、ナンバープレートの取り付け位置が異なる場合、図４（Ａ）と図４（Ｂ）に示すように、車両の奥行き方向の位置が異なる。上述したように、車両の奥行き方向の位置が異なる場合、ナンバープレートの画像上のサイズが異なることとなる。そのため、本実施形態では、記憶部１３が同一の領域に関連付けて記憶するナンバープレートの画像上のサイズに幅を設けている。

次に、本実施形態による車両番号認識装置１０の動作について説明する。
図５は、本発明の一実施形態による車両番号認識装置１０の動作を示すフローチャートである。
まず、画像取得部１１は、撮像装置が動画像の１フレームを撮像する毎に、当該フレーム画像を取得する（ステップＳ１）。次に、位置特定部１２は、画像取得部１１が取得したフレーム画像からナンバープレートが存在する可能性が高い座標を、車両番号の認識対象とする座標として特定する（ステップＳ２）。

例えば、位置特定部１２は、フレーム画像の周波数解析を行い、フレーム画像のうち空間周波数が高い部分を、ナンバープレートが存在する可能性が高い座標と判定することができる。空間周波数が高い部分とは、すなわちコントラストの変化が大きく、かつ細かい模様がある部分である。つまり、背景とのコントラストが強く小さな文字が書かれたナンバープレートが存在する部分は、空間周波数が高くなるため、フレーム画像の周波数解析を行うことで、ナンバープレートが存在する可能性が高い座標を特定することができる。
なお、このような空間周波数解析の他、位置特定部１２は、既存の文字パターン認識技術による数字検出によってナンバープレート位置を特定しても良い。具体的には、プレートの数字領域（テンプレートとして予め記憶された０〜９の数字のうち、少なくとも１つが含まれる領域）を、パターンマッチング技術により検出し、ナンバープレートが含まれる可能性が高い座標を特定するようにしても良い。

次に、サイズ特定部１４は、記憶部１３が記憶する領域のうち、位置特定部１２が特定した座標が属する領域を特定する（ステップＳ３）。つまり、図２に示すｘ＿ｍｉｎが位置特定部１２が特定したｘ座標以下、ｘ＿ｍａｘが位置特定部１２が特定したｘ座標以上、ｙ＿ｍｉｎが位置特定部１２が特定したｙ座標以下、かつｙ＿ｍａｘが位置特定部１２が特定したｙ座標以上である領域を特定する。

次に、サイズ特定部１４は、特定した領域に関連付けられた画像上のサイズの範囲を、記憶部１３から読み出す（ステップＳ４）。次に、認識部１５は、サイズ特定部１４が特定したサイズに応じたパラメータを特定する（ステップＳ５）。このとき、認識部１５は、サイズ特定部１４が特定したサイズに応じたパラメータが複数存在する場合、当該複数のパラメータを特定する。例えば、１０×２０〜２５×５０のサイズにおいてＯＣＲを行うのに適したパラメータＡと、２５×５０〜５０×１００のサイズにおいてＯＣＲを行うのに適したパラメータＢと、５０×１００〜８０×１６０のサイズにおいてＯＣＲを行うのに適したパラメータＣとが存在する場合に、サイズ特定部１４が特定したサイズが２０×４０〜４０×８０（図２の領域Ａ）であったとき、認識部１５は、パラメータＡとパラメータＢを、車両番号認識のパラメータとして特定する。

そして、認識部１５は、ステップＳ１で画像取得部が取得したフレーム画像に対し、ステップＳ５で特定したパラメータを用いて車両番号の認識処理を行う（ステップＳ６）。ステップＳ５で複数のパラメータを特定していた場合、それぞれのパラメータを用いて車両番号認識を行い、最も尤度が高い車両番号を用いる。このとき、認識部１５は、複数パターンの車両番号認識処理をそれぞれ行い、尤度が高いほうを選択する。複数パターンの車両番号認識処理とは、例えば、二輪車用の車両番号認識処理と四輪車用の車両番号認識処理である。

次に、車両番号認識装置１０は、管理者などによる操作や割り込み処理などにより、外部から処理の終了要求を入力したか否かを判定する（ステップＳ７）。車両番号認識装置１０は、外部から終了要求を入力していないと判定した場合（ステップＳ７：ＮＯ）、ステップＳ１に戻り、次のフレームについて車両番号認識処理を実行する。他方、車両番号認識装置１０は、外部から終了要求を入力したと判定した場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、処理を終了する。

このように、本実施形態によれば、記憶部１３が画像上の座標とナンバープレートの画像上のサイズとの関係を記憶し、サイズ特定部１４が当該関係に基づいてナンバープレートのサイズを特定する。これにより、認識部１５は、適切なパラメータを用いて車両番号の認識を行うことができる。

以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、本実施形態では、ナンバープレートの設置高さが異なる場合を考慮して、領域に関連付けられたナンバープレートの画像上のサイズに幅を設ける場合について説明したが、これに限られない。例えば、ナンバープレートの設置高さの違いによる画像上のサイズの変動が、車両番号認識のパラメータに変化を与えない程度である場合、領域に関連付けられたナンバープレートの画像上のサイズに幅を設けなくても良い。

また、本実施形態では、記憶部１３が画像上の領域に関連付けてナンバープレートの画像上のサイズを記憶する場合について説明したが、これに限られない。例えば、記憶部１３が画像上の座標を独立変数とし、ナンバープレートの画像上のサイズを従属変数とする関数を記憶するなど、ナンバープレートの画像上のサイズが画像上の領域に関連付けられない構成であっても良い。

また、本実施形態では、車両番号認識装置１０が、車両の後部に設置されたナンバープレートの撮影及び車両番号認識をする場合について説明したが、これに限られず、車両の前面に設置されたナンバープレートの撮影及び車両番号認識をしても良い。

上述の車両番号認識装置１０は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

１０…車両番号認識装置 １１…画像取得部 １２…位置特定部 １３…記憶部 １４…サイズ特定部 １５…認識部

Claims (5)

1. 車両に設置されたナンバープレートから車両番号を認識するための車両番号認識装置であって、
   撮像装置が所定の範囲を撮像した画像を取得する画像取得部と、
   前記画像取得部が取得した画像において車両番号の認識対象とする位置を特定する位置特定部と、
   画像上の座標に関連付けて、当該座標にナンバープレートが存在する場合における当該ナンバープレートの画像上のサイズを記憶する記憶部と、
   前記位置特定部が特定した位置に関連付けられたサイズを前記記憶部から読み出すサイズ特定部と、
   前記画像取得部が取得した画像に対し、前記サイズ特定部が読み出したサイズに適したＯＣＲパラメータを用いて車両番号の認識を行う認識部と
   を備えることを特徴とする車両番号認識装置。
2. 前記記憶部は、画像上の座標に関連付けて、当該座標にナンバープレートが存在する場合における、当該ナンバープレートの設置高さに応じて変動する画像上のサイズの範囲を記憶し、
   前記サイズ特定部は、前記位置特定部が特定した位置に関連付けられたサイズの範囲を前記記憶部から読み出し、
   前記認識部は、前記画像取得部が取得した画像に対し、前記サイズ特定部が読み出した範囲内のサイズに適した複数のＯＣＲパラメータを用いて車両番号の認識を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両番号認識装置。
3. 前記記憶部は、連続する座標群によって構成される画像の領域に関連付けて、当該領域内にナンバープレートが存在する場合における当該ナンバープレートの画像上のサイズを記憶し、
   前記サイズ特定部は、前記位置特定部が特定した位置に応じた領域に関連付けられたサイズを前記記憶部から読み出す
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両番号認識装置。
4. 車両に設置されたナンバープレートから車両番号を認識するための車両番号認識装置を用いた車両番号認識方法であって、
   画像取得部は、撮像装置が所定の範囲を撮像した画像を取得し、
   位置特定部は、前記画像取得部が取得した画像において車両番号の認識対象とする位置を特定し、
   サイズ特定部は、画像上の座標に関連付けて当該座標にナンバープレートが存在する場合における当該ナンバープレートの画像上のサイズを記憶する記憶部から、前記位置特定部が特定した位置に関連付けられたサイズを読み出し、
   認識部は、前記画像取得部が取得した画像に対し、前記サイズ特定部が読み出したサイズに適したＯＣＲパラメータを用いて車両番号の認識を行う
   ことを特徴とする車両番号認識方法。
5. 車両に設置されたナンバープレートから車両番号を認識するための車両番号認識装置を、
   撮像装置が所定の範囲を撮像した画像を取得する画像取得部、
   前記画像取得部が取得した画像において車両番号の認識対象とする位置を特定する位置特定部、
   画像上の座標に関連付けて、当該座標にナンバープレートが存在する場合における当該ナンバープレートの画像上のサイズを記憶する記憶部から、前記位置特定部が特定した位置に関連付けられたサイズを読み出すサイズ特定部、
   前記画像取得部が取得した画像に対し、前記サイズ特定部が読み出したサイズに適したＯＣＲパラメータを用いて車両番号の認識を行う認識部
   として機能させるためのプログラム。

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