JP7038475B2 - 車両検出装置および車両検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両検出装置および車両検出方法に関する。

有料道路の出入口に設けられる料金所には、車両が料金所に進入したことを検知するための車両検出器が設置される。このような車両検出器は、路面を挟んで設けられる一対の投光装置と受光装置を備える。投光装置は、高さ方向に並んだ複数の投光部から検査光を出射する。受光装置は、投光装置の各投光部に対向して設けられた受光部で検査光を受光する。車両検出器は、投光装置が出射した検査光を受光装置で受光されたか否かに基づいて路面上に車両が存在するか否かを判定する。車両検出器は、塵芥等による誤検出を防ぐため、連続する一定数以上の受光部が検査光を受光できない場合に、路面上に車両が存在すると判定する。
また、特許文献１には、路面の幅方向にレーザパルスを走査し、レーザパルスの反射位置の高さに基づいて車両が路面上に存在しているか否かを判定する技術が開示されている。

特開２００４－２７２８４２号公報

料金所には通行する車両の車種を判別するために、ナンバープレートを撮影するナンバープレート認識装置が設けられる。ナンバープレート認識装置は、車両検出器が車両の先頭部分（ナンバープレートの設置部分）を検出したときに撮影を行うことで、ナンバープレートが最も明瞭に写るように設定される。一方、ナンバープレートは、車両のバンパー部分に設置されることが少なくない。バンパーの高さ方向の幅は狭いため、バンパーによって検査光が遮光されたとしても、車両検出器において塵芥等と誤検出されて車両の検出が遅れる可能性がある。この場合、ナンバープレート認識装置による撮影が遅れ、ナンバープレートが明瞭に写らない可能性がある。

特許文献１に記載の発明によれば、バンパーを塵芥等と誤検出することを防ぐことができる。一方で、路面を走行する車両の拡散反射率が低い場合（例えば、鏡面反射率が高い場合や、または吸光係数が高い場合など）、レーザスキャナが出射した検査光の反射光がレーザスキャナで計測できないことがある。このような車両については、特許文献１に記載の発明によって検出することができない。
本発明の目的は、車両が所定の検出位置に進入した場合に、車両の拡散反射率によらず当該車両を検出することができる車両検出装置および車両検出方法を提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、車両検出装置（１０）は、車両（Ａ）のバンパー位置よりも高い位置から車線方向に交差する方向に検査光を出射して路面を含む所定の走査範囲を走査し、前記検査光の反射光に基づいて、前記走査範囲における前記検査光の反射位置を検出可能なレーザスキャナ（１０Ａ）と、前記車両が前記走査範囲内に存在しないときの前記走査範囲の幅方向の路面位置と高さ方向の路面位置との関係を記憶する路面形状記憶部（１０２）と、前記路面形状記憶部から前記走査範囲の各反射位置に対応する前記路面位置の高さを特定し、前記走査範囲のうち前記反射位置の高さと前記路面位置の高さとの差が路面判定閾値より大きく、または前記反射位置の高さと前記路面位置の高さとの差が算出不能である領域である遮蔽領域（Ｒ）の幅が車両判定閾値以上である場合に、前記走査範囲内に車両が存在すると判定する車両判定部（１０３）とを備える。
車両で反射した反射光がレーザスキャナで検出できた場合、反射位置と路面の位置との差は路面判定閾値より大きくなる。また、車両で反射した反射光がレーザスキャナで検出できない場合、反射位置が測定できない。したがって、車両検出装置は、走査範囲のうち遮蔽領域の幅に基づいて車両の有無を判定することで、車両の拡散反射率によらずかつ速やかに当該車両を検出することができる。

本発明の第２の態様によれば、第１の態様に係る車両検出装置は、前記走査範囲内に車両が存在すると判定した場合に、前記路面と平行に出射される前記検査光である平行検査光に係る前記反射位置に基づいて前記車両の区分を判定する区分判定部（１０６）をさらに備えるものであってよい。
レーザスキャナによる高さ（距離）の計測精度は、レーザスキャナと反射位置との距離が長くなるほど低下する。一方、レーザスキャナにおいて反射光を検出したか否かは、レーザスキャナと反射位置との距離によらず一定の精度で判定することができる。そのため、車両検出装置は、平行検査光に係る反射位置に基づいて車両がレーザスキャナの設置位置より高いか否かを精度よく判定することができる。これにより、車両検出装置は、車両の区分を精度よく判定することができる。

本発明の第３の態様によれば、第２の態様に係る車両検出装置は、前記レーザスキャナは、前記平行検査光と前記路面との間の距離が大型車の最低高さと等しい距離となる位置に設置され、前記区分判定部は、前記走査範囲内に車両が存在すると判定した場合に、前記平行検査光に係る前記反射位置に基づいて前記車両の車種を判定するものであってよい。
これにより、平行検査光が車両によって反射されない場合、車両検出装置は、走査範囲内に存在する車両の車種が大型車より小さい車種であると判定することができる。

本発明の第４の態様によれば、第１から第３の何れかの態様に係る車両検出装置は、前記車両判定部は、前回の判定時に前記走査範囲内に車両が存在すると判定し、前記遮蔽領域の幅が車両判定閾値未満であり、かつ前記遮蔽領域における検査光の反射位置とその直下の前記路面の位置との距離が牽引棒判定閾値以上である場合に、前記走査範囲内に車両が存在すると判定するものであってよい。
これにより、車両検出装置は、車両（牽引車）が牽引棒を介して他の車両（被牽引者）を牽引している場合、つまり車両が連結車両である場合にも、当該連結車両を１つの車両として認識することができる。

本発明の第５の態様によれば、車両検出装置は、車両のバンパー位置よりも高い位置から車線方向に交差する方向に検査光を出射して路面を含む所定の走査範囲を走査し、前記検査光の反射光に基づいて、前記走査範囲における前記検査光の反射位置を検出可能なレーザスキャナと、前記車両が前記走査範囲内に存在しないときの前記走査範囲の幅方向の路面位置と高さ方向の路面位置との関係を記憶する路面形状記憶部と、前記路面形状記憶部（１０２）から前記走査範囲の各反射位置に対応する前記路面位置の高さを特定し、前記走査範囲のうち前記反射位置の高さと前記路面位置の高さとの差に基づいて前記走査範囲内に車両が存在すると判定する車両判定部と前記走査範囲内に車両が存在すると判定した場合に、前記路面と平行に出射される前記検査光である平行検査光に係る前記反射位置に基づいて前記車両の区分を判定する区分判定部とを備える。

本発明の第６の態様によれば、車両検出方法は、車両のバンパー位置よりも高い位置から車線方向に交差する方向に検査光を出射して路面を含む所定の走査範囲を走査することと、前記検査光の反射光に基づいて、前記走査範囲における前記検査光の反射位置を検出することと、前記車両が前記走査範囲内に存在しないときの前記走査範囲の幅方向の路面位置と高さ方向の路面位置との関係を記憶する路面形状記憶部から前記走査範囲の各反射位置に対応する前記路面位置の高さを特定することと、前記走査範囲のうち前記反射位置の高さと前記路面位置の高さとの差が路面判定閾値より大きく、または前記反射位置の高さと前記路面位置の高さとの差が算出不能である領域である遮蔽領域の幅が車両判定閾値以上である場合に、前記走査範囲内に車両が存在すると判定することとを含む。

本発明の第７の態様によれば、車両検出方法は、車両のバンパー位置よりも高い位置から車線方向に交差する方向に検査光を出射して路面を含む所定の走査範囲を走査することと、前記検査光の反射光に基づいて、前記走査範囲において前記検査光の反射位置を検出することと、前記車両が前記走査範囲内に存在しないときの前記走査範囲の幅方向の路面位置と高さ方向の路面位置との関係を記憶する路面形状記憶部から前記走査範囲の各反射位置に対応する前記路面位置の高さを特定することと、前記走査範囲のうち前記反射位置の高さと前記路面位置の高さとの差に基づいて前記走査範囲内に車両が存在すると判定することと前記走査範囲内に車両が存在すると判定した場合に、前記路面と平行に出射される前記検査光である平行検査光に係る前記反射位置に基づいて前記車両の区分を判定することとを備える。

上記態様のうち少なくとも１つの態様によれば、車両検出装置は、車両が所定の検出位置に進入した場合に、車両の拡散反射率によらずかつ速やかに当該車両を検出することができる。

第１の実施形態に係る料金収受システムの全体構成を示す図である。 第１の実施形態に係る車種判別装置の演算装置の構成を示す概略ブロック図である。 第１の実施形態に係る車種判別装置の動作を示すフローチャートである。 第１の実施形態による検査光の遮蔽領域の例を示す図である。 関連する車両検出システムによる検査光の遮蔽領域の例を示す図である。 少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。

〈第１の実施形態〉
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。

《全体構成》
図１は、第１の実施形態に係る料金収受システムの全体構成を示す図である。
料金収受設備１は、図１に示すように有料道路の出口料金所に設けられる。料金収受設備１は、有料道路の利用者である車両Ａの運転者から利用料金を収受する。

料金収受設備１は、料金自動収受機１１と、車種判別装置１０と、発進制御機１３と、発進検知器１４と、を備えている。
料金収受設備１は、車線Ｌの側部のアイランドＩ上に設けられ、車線Ｌ上に停止した車両Ａとの間で料金収受処理を行うための設備である。
以降の説明において、車線Ｌに沿う方向を進行方向（図１におけるＸ方向）と称する。
また、車線Ｌ上で車両Ａが進む方向側（図１における＋Ｘ方向側）を進行方向奥側と称し、車両Ａが進む方向側とは反対側（図１における－Ｘ方向側）を進行方向手前側と称する。

料金自動収受機１１は、車両Ａの車種区分や有料道路の走行距離等に応じた利用料金を算出し、車両Ａの運転者から当該利用料金（紙幣、硬貨、クレジットカード等）を収受する。料金自動収受機１１は、内部に料金収受処理部を有しており、例えば、車両Ａの運転者から投入された紙幣や硬貨の投入金額を算出するとともに、排出すべき釣銭の額を計算し、紙幣や硬貨を専用の排出口から排出する制御を行う。

車種判別装置１０は、車線Ｌにおける料金自動収受機１１の進行方向手前側（－Ｘ方向側）に設けられ、料金所の車線Ｌに進入する車両Ａの特性を検出して車種区分を判別するための装置群である。ここで、車種区分とは、利用料金を決定するための車種の区分であり、本実施形態においては、「軽自動車または自動二輪車」、「普通車」、「中型車」、「大型車」、「特大車」の五車種を有している。また、車両の特性とは、本実施形態においては、車線Ｌに進入する車両Ａ固有のタイヤ幅、トレッド（左右のタイヤの中心間距離）、ナンバープレート情報、車軸数、車高であって、車両Ａの車種区分を判別するために必要な情報である。
本実施形態において、車種判別装置１０は、レーザスキャナ１０Ａと、踏板１０Ｂと、ナンバープレート認識装置１０Ｃとを検出用装置として備えている。車種判別装置１０は、これら検出用装置が検出する信号に基づいて、車両Ａの車種区分を判別する。

発進制御機１３は、車線Ｌに進入した車両Ａの利用料金の収受が完了するまで、車両Ａを発進させないようにする等の目的で、ゲートの開放及び閉塞を行う。図１に示すように、発進制御機１３は、車線Ｌにおける料金自動収受機１１よりも進行方向奥側（＋Ｘ方向側）に設けられている。発進制御機１３は、料金自動収受機１１から開動作指示信号が入力された際にゲートを開き、車両Ａに対して発進を許可する。同様に、発進制御機１３は、料金自動収受機１１から閉動作指示信号が入力された際にゲートを閉じる。

発進検知器１４は、車線Ｌにおける発進制御機１３よりも進行方向奥側（＋Ｘ方向側）に設けられ、車両Ａが車線Ｌから退出したかどうかを検出する。発進検知器１４の検出信号は、料金自動収受機１１に出力される。料金自動収受機１１は、発進検知器１４からの検出信号の入力を受け付けると、ゲートを閉じるために発進制御機１３に閉動作指示信号を出力する。

《車両検出装置の構成》
車種判別装置１０は、レーザスキャナ１０Ａと、踏板１０Ｂと、ナンバープレート認識装置１０Ｃとを検出用装置として備えている。また、車種判別装置１０は、これら検出用装置が検出する信号に基づいて、車両Ａが料金所に進入したか否か、および車両Ａの車種区分を判別する演算装置１０Ｄを備えている。

レーザスキャナ１０Ａは、アイランドＩ上であって、車線Ｌの路面からの高さが大型車の最低高さ（例えば２０００ミリメートル）と等しい位置に設置される。なお、２０００ミリメートルは日本における普通車の規格限度値であるが、普通車が積載物を有する場合、車高が２０００ミリメートルを超えることがある。また、アイランドＩ上には、車線Ｌを挟んでレーザスキャナ１０Ａに対向する位置に反射板Ｂが設置される。反射板Ｂの高さは少なくともレーザスキャナ１０Ａの設置位置より高い。
レーザスキャナ１０Ａは、検査光を出射して所定の走査範囲を走査し、検査光の反射光に基づいて走査範囲における検査光の反射位置を検出する。つまり、レーザスキャナ１０Ａは、検査光を出射した走査角度と、当該走査角度で受光した反射光に基づいて検出された距離とに基づいて、車線Ｌの幅方向（Ｙ方向）における検査光の反射位置と、高さ方向（Ｚ方向）における検査光の反射位置とを算出する。レーザスキャナ１０Ａは、一回の走査において算出された反射位置を、スキャンデータとして演算装置１０Ｄに出力する。レーザスキャナ１０Ａは、反射位置を直交座標系の形式で出力する。
レーザスキャナ１０Ａによる検査光の走査範囲は、少なくとも車線Ｌ上の幅方向全域と、反射板Ｂのうちレーザスキャナ１０Ａを通り車線に平行な平面と交差する位置とを含む。以下、レーザスキャナ１０Ａが出射する検査光のうち、路面と平行に出射されるものを平行検査光という。平行検査光は、反射板Ｂに向けて照射される。なお、平行検査光は、必ずしも水平方向に出射されるものではない。例えば車線Ｌの路面が水勾配を有する場合、レーザスキャナ１０Ａが出射する検査光のうち、水平方向から当該水勾配に相当する角度だけ傾斜して出射されるものを平行検査光としてもよい。

踏板１０Ｂは、車線Ｌに進入してきた車両Ａの車軸数と、タイヤ幅と、トレッドとを特定可能な検出信号を演算装置１０Ｄに出力する。踏板１０Ｂは、車線Ｌの進行方向において、レーザスキャナ１０Ａが設置されている位置と同じ位置の車線Ｌの路面上に設けられている。踏板１０Ｂは、内部に電気接点を利用した踏圧センサ（図示せず）を有し、当該踏圧センサを通じて車線Ｌに進入した車両Ａによる踏圧の、車線Ｌの幅方向（Ｙ方向）における踏圧位置及び踏圧幅に応じた検出信号を演算装置１０Ｄに出力する。

ナンバープレート認識装置１０Ｃは、演算装置１０Ｄによる車両Ａの進入検知情報に基づいて、車両Ａのナンバープレートが写る画像を撮影し、車両Ａのナンバープレート情報（車両登録情報及びナンバープレートの大きさ）を取得する。ナンバープレート認識装置１０Ｃは、取得したナンバープレート情報を演算装置１０Ｄへ出力する。ナンバープレート認識装置１０Ｃは、車両Ａがレーザスキャナ１０Ａの走査範囲内に進入したときに撮影を行うことで、ナンバープレートが最も明瞭に写るように設定される。

《車種判別装置の機能》
図２は、第１の実施形態に係る車種判別装置の演算装置の構成を示す概略ブロック図である。
図２に示すように、演算装置１０Ｄは、車種判別装置１０の備えるレーザスキャナ１０Ａ、踏板１０Ｂ、およびナンバープレート認識装置１０Ｃが検出した情報を取得する。

演算装置１０Ｄは、スキャンデータ取得部１０１、路面形状記憶部１０２、車両判定部１０３、撮影指示出力部１０４、車両特徴情報取得部１０５、車種判別部１０６、車両特徴情報記憶部１０７、車種出力部１０８を備える。
スキャンデータ取得部１０１は、レーザスキャナ１０Ａからスキャンデータを取得する。
路面形状記憶部１０２は、車両Ａがレーザスキャナ１０Ａの走査範囲内に存在しないときにおける路面の高さ情報を記憶する。具体的には、路面形状記憶部１０２は、車線Ｌの幅方向（Ｙ方向）における路面位置と、高さ方向（Ｚ方向）における路面位置とを記憶する。
車両判定部１０３は、スキャンデータ取得部１０１が取得したスキャンデータに基づいてレーザスキャナ１０Ａの走査範囲内に車両Ａが存在するか否かを判定する。
撮影指示出力部１０４は、車両判定部１０３によりレーザスキャナ１０Ａの走査範囲内に車両Ａが存在すると判定されたときに、ナンバープレート認識装置１０Ｃに撮影指示を出力する。
車両特徴情報取得部１０５は、踏板１０Ｂから検出信号を取得し、ナンバープレート認識装置１０Ｃからナンバープレート情報を取得する。
車種判別部１０６は、スキャンデータ、検出信号およびナンバープレート情報に基づいて車両Ａの車種を判別する。
車両特徴情報記憶部１０７は、車両Ａの車軸数、高さ情報、およびナンバープレート情報を記憶する。車両Ａの高さ情報とは、車両Ａの高さが大型車の最低高さより大きいか否かを示す情報である。
車種出力部１０８は、車種判別部１０６が判別した車種を示す車種情報を料金自動収受機１１に出力する。

《車種判別装置の動作》
図３は、第１の実施形態に係る車種判別装置の動作を示すフローチャートである。
レーザスキャナ１０Ａは、検査光を走査するたびに、スキャンデータを演算装置１０Ｄに出力する。演算装置１０Ｄのスキャンデータ取得部１０１がレーザスキャナ１０Ａからスキャンデータを取得する（ステップＳ１）。次に、車両判定部１０３は、車線Ｌの幅方向（Ｙ方向）の複数の位置について、スキャンデータが示す高さ方向（Ｚ方向）の反射位置と路面形状記憶部１０２が記憶する高さ方向の路面位置との差である遮蔽高さを算出する（ステップＳ２）。このとき、車両判定部１０３は、スキャンデータに含まれる反射位置のうち、高さ方向（Ｚ方向）の位置が計測不能（Ｎ／Ａ（Not Available））であったものについて、遮蔽高さを計測不能（Ｎ／Ａ）とする。なお、検査光が照射された車両Ａの表面の拡散反射率が小さい場合に、反射位置が計測不能となることがある。

次に、車両判定部１０３は、レーザスキャナ１０Ａの走査範囲のうち、算出した遮蔽高さが所定の路面判定閾値（例えば、５０ミリメートル）以下とならない（路面判定閾値より大きく、または反射位置が計測不能である）連続した領域である遮蔽領域Ｒを特定する（ステップＳ３）。つまり、車両判定部１０３は、レーザスキャナ１０Ａの走査範囲のうち、遮蔽高さが路面判定閾値を超える値または遮蔽高さが計測不能を示す連続した領域を遮蔽領域Ｒとして特定する。これにより、車両判定部１０３は、車両Ａの拡散反射率によらず、走査範囲のうちいずれの検査光が車両Ａに当たったかを特定することができる。車両判定部１０３は、遮蔽領域Ｒの幅（車線Ｌの幅方向（Ｙ方向）の長さ）が車両判定閾値（例えば、１メートル）以上であるか否かを判定する（ステップＳ４）。遮蔽領域Ｒの幅が車両判定閾値未満である場合（ステップＳ４：ＮＯ）、車両判定部１０３は、走査範囲内に車両Ａが存在しないと判定し（ステップＳ５）、ステップＳ１に処理を戻し、次のスキャンデータを取得する。これは、遮蔽領域Ｒの幅が短い場合には、検査光が塵芥などに反射した可能性が高いためである。つまり、車両判定部１０３は、遮蔽領域Ｒの幅と車両判定閾値とを比較することで、塵芥などによる車両Ａの誤検出を防ぐことができる。

他方、遮蔽領域Ｒの幅が車両判定閾値以上である場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、車両判定部１０３は、走査範囲内に車両Ａが存在すると判定する（ステップＳ６）。そして撮影指示出力部１０４は、ナンバープレート認識装置１０Ｃに撮影指示を出力する（ステップＳ７）。
これにより、ナンバープレート認識装置１０Ｃは、ナンバープレートが最も明瞭に写るように画像を撮影することができる。

ここで、第１の実施形態に係る料金収受設備１により、ナンバープレート認識装置１０Ｃが適切に画像を撮影することができる理由について説明する。
図４は、第１の実施形態による検査光の遮蔽領域の例を示す図である。図５は、関連する車両検出システムによる検査光の遮蔽領域の例を示す図である。
第１の実施形態によれば、レーザスキャナ１０Ａは、車両Ａのバンパー位置より高い位置から、車線Ｌの路面に向けて検査光を走査する。そのため、車両Ａのバンパーがレーザスキャナ１０Ａの走査範囲に進入したとき、図４に示すように、バンパーの幅方向（Ｙ方向）の複数の点において、検査光が反射する。
これに対し、車線幅方向に平行に検査光を投光する関連する車両検出システムにおいては、図５に示すように、バンパーの高さ方向（Ｚ方向）に遮蔽領域Ｒが存在するため、高さの短い範囲においてのみ、検査光が反射する。
このように、第１の実施形態に係るレーザスキャナ１０Ａによれば、車線幅方向に平行に検査光を投光する関連する車両検出システムと比較して、バンパーによる検査光の遮蔽領域Ｒの幅が広くなる。そのため、演算装置１０Ｄは、高さが短いバンパーがレーザスキャナ１０Ａの走査範囲に進入した場合にも、塵芥等による誤検出を防ぎつつ、ただちに車両Ａの進入を検出することができる。そして演算装置１０Ｄは、上記手順で進入を検出したときに撮影指示を出力するため、ナンバープレート認識装置１０Ｃは、適切なタイミングで画像を撮影することができる。

ナンバープレート認識装置１０Ｃに撮影指示を出力すると、車両特徴情報取得部１０５は、ナンバープレート認識装置１０Ｃからナンバープレート情報を取得する（ステップＳ８）。車種判別部１０６は、取得されたナンバープレート情報を車両特徴情報記憶部１０７に記録する（ステップＳ９）。
次に、車両特徴情報取得部１０５は、踏板１０Ｂから検出信号を取得する（ステップＳ１０）。車種判別部１０６は、取得された検出信号に基づいて車両Ａの車軸数、タイヤ幅、およびトレッドを算出する（ステップＳ１１）。車種判別部１０６は、ステップＳ１１の算出結果を用いて車両特徴情報記憶部１０７が記憶する車軸数、タイヤ幅、およびトレッドを更新する（ステップＳ１２）。

次に、車種判別部１０６は、スキャンデータ取得部１０１が取得したスキャンデータから、平行検査光の反射位置を読み取る。車種判別部１０６は、平行検査光の反射位置が反射板Ｂ上にあるか否かを判定する（ステップＳ１３）。平行検査光の反射位置が反射板Ｂ上にあるとは、平行検査光の反射位置と反射板Ｂの位置との差が所定の閾値（例えば、１００ミリメートル）未満であることをいう。したがって、車種判別部１０６は、平行検査光の反射位置と反射板Ｂの位置との差が閾値以上である場合、および平行検査光の反射位置が計測不能である場合に、平行検査光の反射位置が反射板Ｂ上にないと判定する。
平行検査光の反射位置が反射板Ｂ上にない場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、車種判別部１０６は、車両Ａの高さが大型車の最低高さ以上であると認識し、車両特徴情報記憶部１０７が記憶する車両Ａの高さ情報を、大型車の最低高さ以上であることを示す値に書きかえる（ステップＳ１４）。他方、平行検査光の反射位置が反射板Ｂ上にある場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、車種判別部１０６は、車両Ａの高さが大型車の最低高さ未満であると認識し、車両特徴情報記憶部１０７が記憶する車両Ａの高さ情報を書きかえない。なお、車両特徴情報記憶部１０７が記憶する車両Ａの高さ情報には、初期値として、大型車の最低高さ未満であることを示す値が格納されている。

車両判定部１０３は、ステップＳ１３、Ｓ１４による高さ情報に係る処理を終えると、スキャンデータ取得部１０１は、レーザスキャナ１０Ａから次のスキャンデータを取得する（ステップＳ１５）。次に、車両判定部１０３は、車線Ｌの幅方向（Ｙ方向）の複数の位置について遮蔽高さを算出する（ステップＳ１６）。車両判定部１０３は、レーザスキャナ１０Ａの走査範囲のうち、算出した遮蔽高さが路面判定閾値以下とならない連続した領域である遮蔽領域Ｒを特定する（ステップＳ１７）。車両判定部１０３は、遮蔽領域Ｒの幅が車両判定閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１８）。

遮蔽領域Ｒの幅が車両判定閾値以上である場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、車両判定部１０３は、走査範囲内に車両Ａが存在すると判定し（ステップＳ２０）、ステップＳ１０に処理を戻し、車両特徴情報の収集を継続する。他方、遮蔽領域Ｒの幅が車両判定閾値未満である場合（ステップＳ１８：ＮＯ）、車両判定部１０３は、遮蔽領域Ｒに対応する路面位置とレーザスキャナ１０Ａとを結ぶ直線上に、高さが牽引棒判定閾値（例えば、２００ミリメートル）以上となる反射点があるか否かを判定する（ステップＳ１９）。つまり、車両判定部１０３は、前回の判定時に走査範囲内に車両Ａが存在すると判定し、かつ遮蔽領域Ｒの幅が車両判定閾値未満である場合に、遮蔽領域Ｒにおける検査光の反射位置とその直下の路面位置との間の距離が牽引棒判定閾値以上であるか否かを判定する。これにより、演算装置１０Ｄは、牽引車が被牽引車を牽引棒を介して牽引している場合にも、牽引車と被牽引車とを含む連結車両を１つの車両Ａとして認識することができる。また、これにより、雨水などにより走査範囲内の一部に距離データの変動が生じる場合にも、雨水などによる誤検知の要素を排除することができる。
遮蔽領域Ｒにおける路面から反射位置までの高さが牽引棒判定閾値以上である場合（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、車両判定部１０３は、走査範囲内に車両Ａが存在すると判定し（ステップＳ２０）、ステップＳ１０に処理を戻し、車両特徴情報の収集を継続する。

他方、遮蔽領域Ｒにおける路面から反射位置までの高さが牽引棒判定閾値未満である場合（ステップＳ１９：ＮＯ）、車種判別装置１０は、遮蔽領域Ｒが車両Ａまたは牽引棒による遮蔽により形成されたものでないと判定する。つまり、車種判別装置１０は、走査範囲内に車両Ａが存在しなくなったと判定する（ステップＳ２１）。車種判別部１０６は、車両特徴情報記憶部１０７が記憶する情報に基づいて車両Ａの車種を判別する（ステップＳ２２）。具体的には、車種判別部１０６は、車両Ａの基本車種を「軽自動車または二輪自動車」、「普通車」、「中型車」、「大型車」、「特大車」の何れかに分類する。例えば、車種判別部１０６は、高さ情報に基づいて、車高が大型車の最低高さ未満である場合に、車両Ａの車種の候補から「大型車」および「特大車」を除外する。なお、車両Ａの車種は、車両の区分の一例である。つまり、車種判別部１０６は、区分判定部の一例である。
そして、車種出力部１０８は、車種判別部１０６が判別した車種を示す車種情報を、料金自動収受機１１に出力する（ステップＳ２３）。

《作用・効果》
このように、第１の実施形態によれば、車種判別装置１０は、車両Ａのバンパー位置よりも高い位置から車線方向に交差する方向に検査光を走査するレーザスキャナ１０Ａと、走査範囲における遮蔽領域Ｒの幅が車両判定閾値以上である場合に、走査範囲内に車両Ａが存在すると判定する車両判定部１０３とを備える。車両Ａで反射した反射光がレーザスキャナ１０Ａで検出できた場合、反射位置と路面の位置との差は路面判定閾値より大きくなる。また、車両Ａで反射した反射光がレーザスキャナ１０Ａで検出できない場合、反射位置が測定できないため、反射位置と前記路面の位置との差は計測不能（Ｎ／Ａ）となり、路面判定閾値以下の値とならない。したがって、車種判別装置１０は、走査範囲のうち遮蔽領域Ｒの幅に基づいて車両の有無を判定することで、車両Ａの拡散反射率によらずかつ速やかに車両Ａを検出することができる。

また、第１の実施形態によれば、車種判別装置１０は、走査範囲内に車両が存在すると判定した場合に、平行検査光に係る反射位置に基づいて車両Ａの区分を判定する。レーザスキャナ１０Ａによる高さ（距離）の計測精度は、レーザスキャナ１０Ａと反射位置との距離が長くなるほど低下する。一方、レーザスキャナ１０Ａにおいて反射光を検出したか否かは、レーザスキャナ１０Ａと反射位置との距離によらず一定の精度で判定することができる。そのため、車種判別装置１０は、平行検査光に係る反射位置に基づいて車両Ａがレーザスキャナ１０Ａの設置位置より高いか否かを精度よく判定することができる。これにより、車種判別装置１０は、車両Ａの区分を精度よく判定することができる。

また、第１の実施形態によれば、レーザスキャナ１０Ａは、平行検査光と路面との間の距離が大型車の最低高さと等しい距離となる位置に設置され、車種判別装置１０が、走査範囲内に車両Ａが存在すると判定した場合に、平行検査光に係る反射位置に基づいて車両Ａの車種を判定する。これにより、平行検査光が車両Ａによって反射されない場合、車種判別装置１０は、走査範囲内に存在する車両Ａの車種が大型車より小さい車種であると判定することができる。

また、第１の実施形態によれば、車種判別装置１０は、前回の判定時に走査範囲内に車両Ａが存在すると判定し、遮蔽領域Ｒの幅が車両判定閾値未満であり、さらに遮蔽領域Ｒにおける検査光の反射位置とその直下の路面位置との距離が牽引棒判定閾値以上である場合に、走査範囲内に車両Ａが存在すると判定する。これにより、車両検出装置は、車両Ａが連結車両である場合にも、当該連結車両を１つの車両Ａとして認識することができる。

〈変形例〉
以上、図面を参照して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、様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、第１の実施形態において、車両検出装置は車種判別装置１０に実装されるが、これに限られない。例えば、他の実施形態において、車両検出装置は、車種判別装置１０と別個に設けられた他の装置に実装されてもよい。

また、第１の実施形態に係るレーザスキャナ１０Ａは、アイランドＩ上であって大型車の最低高さの位置に設けられるが、他の実施形態ではこれに限られず、バンパー位置よりも高い位置であれば、どこに設置されていてもよい。例えば、他の実施形態に係るレーザスキャナ１０Ａは、車線を跨ぐガントリに設置されていてもよい。

また、第１の実施形態に係る車種判別装置１０は、大型車の最低高さの位置に設けられるレーザスキャナ１０Ａの平行検査光の反射位置に基づいて、車両Ａの車種を判別したが、これに限られない。例えば、他の実施形態においてレーザスキャナ１０Ａがトンネルの高さの位置に設けられる場合、車種判別装置１０は、平行検査光の反射位置に基づいて車両Ａがトンネルを通過できるか否か（車両Ａの区分）を判定してもよい。また例えば、他の実施形態においてレーザスキャナ１０Ａが積載物の最大高さの位置に設けられる場合、車種判別装置１０は、平行検査光の反射位置に基づいて積載物の大きさ制限超過（車両Ａの区分）を判定してもよい。
さらに他の実施形態では、車種判別装置１０は、平行検査光に基づく区分の判定を行わなくてもよい。

また、第１の実施形態に係る料金収受設備１は、レーザスキャナ１０Ａに対向する反射板Ｂを備えるが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る料金収受設備１は、反射板Ｂを備えなくてもよい。この場合、レーザスキャナ１０Ａの走査範囲内に車両Ａが存在しないとき、水平検査光の反射位置は、計測不能（Ｎ／Ａ）となる。したがって、この場合、車種判別装置１０は、水平検査光の反射位置が計測不能でない場合に、車両の高さが平行検査光の高さより高いと判定することができる。

また、第１の実施形態に係る車種判別装置１０は、牽引棒判定閾値に基づいて連結車両を１つの車両として特定したが、他の実施形態では、これに限られない。例えば、他の実施形態において牽引車と被牽引車とを別個の車両Ａとして検出すべき場合、車種判別装置１０は、遮蔽領域Ｒにおける路面から反射位置までの高さによらず、遮蔽領域Ｒの幅が車両判定閾値未満である場合に走査範囲内に車両Ａが存在しないと判定してもよい。

図６は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ９００は、ＣＰＵ９０１、主記憶装置９０２、補助記憶装置９０３、インタフェース９０４を備える。
上述の演算装置１０Ｄは、コンピュータ９００に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置９０３に記憶されている。ＣＰＵ９０１は、プログラムを補助記憶装置９０３から読み出して主記憶装置９０２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、上述した路面形状記憶部１０２および車両特徴情報記憶部１０７に対応する記憶領域を主記憶装置９０２に確保する。

補助記憶装置９０３の例としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、半導体メモリ等が挙げられる。補助記憶装置９０３は、コンピュータ９００のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース９０４または通信回線を介してコンピュータ９００に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９００が当該プログラムを主記憶装置９０２に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも１つの実施形態において、補助記憶装置９０３は、一時的でない有形の記憶媒体である。

また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、当該プログラムは、前述した機能を補助記憶装置９０３に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

１ 料金収受設備
１０ 車種判別装置
１０Ａ レーザスキャナ
１０Ｂ 踏板
１０Ｃ ナンバープレート認識装置
１０Ｄ 演算装置
１０１ スキャンデータ取得部
１０２ 路面形状記憶部
１０３ 車両判定部
１０４ 撮影指示出力部
１０５ 車両特徴情報取得部
１０６ 車種判別部
１０７ 車両特徴情報記憶部
１０８ 車種出力部

Claims (3)

1. 車両のバンパー位置よりも高い位置から車線方向に交差する方向に検査光を出射して路面を含む所定の走査範囲を走査し、走査された前記検査光の反射光に基づいて、前記走査範囲における前記検査光の反射位置を検出可能なレーザスキャナと、
   前記車両が前記走査範囲内に存在しないときの前記走査範囲の幅方向の路面位置と高さ方向の路面位置との関係を記憶する路面形状記憶部と、
   前記路面形状記憶部から前記走査範囲の各反射位置に対応する前記路面位置の高さを特定し、前記走査範囲のうち前記反射位置の高さと前記路面位置の高さとの差に基づいて前記走査範囲内に車両が存在すると判定する車両判定部と
   前記走査範囲内に車両が存在すると判定した場合に、前記レーザスキャナから前記路面と平行に出射される前記検査光である平行検査光に係る前記反射位置に基づいて前記車両の区分を特定する区分特定部と
   を備える車両検出装置。
2. 車両のナンバープレートが写る画像を撮影し、前記車両が前記走査範囲内に進入したときに前記ナンバープレートが最も明瞭に写るように設定されたナンバープレート認識装置を備え、
   前記車両判定部は、前記レーザスキャナが前記検査光を走査するたびに前記走査範囲内に車両が存在するか否かを判定し、
   前記ナンバープレート認識装置は、前記車両判定部が前記走査範囲内に車両が存在すると判定したときに画像を撮影する
   請求項１に記載の車両検出装置。
3. 車両のバンパー位置よりも高い位置に設けられたレーザスキャナから車線方向に交差する方向に検査光を出射して路面を含む所定の走査範囲を走査することと、
   走査された前記検査光の反射光に基づいて、前記走査範囲において前記検査光の反射位置を検出することと、
   前記車両が前記走査範囲内に存在しないときの前記走査範囲の幅方向の路面位置と高さ方向の路面位置との関係を記憶する路面形状記憶部から前記走査範囲の各反射位置に対応する前記路面位置の高さを特定することと、
   前記走査範囲のうち前記反射位置の高さと前記路面位置の高さとの差に基づいて前記走査範囲内に車両が存在すると判定することと
   前記走査範囲内に車両が存在すると判定した場合に、前記レーザスキャナから前記路面と平行に出射される前記検査光である平行検査光に係る前記反射位置に基づいて前記車両の区分を特定することと
   を備える車両検出方法。

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