JP7234538B2 - 画像処理装置、車軸数検出システム、料金設定装置、料金設定システム及びプログラム - Google Patents

画像処理装置、車軸数検出システム、料金設定装置、料金設定システム及びプログラム Download PDF

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Description

この発明は、画像処理装置、車軸数検出システム、料金設定装置、料金設定システム及びプログラムに関する。
トラックなど積載量の大きい大型車両などには、タイヤや車軸の数が小型車両よりも多いものがある。高速道路などの有料道路では、地面に接触しているタイヤに係る車軸数に応じて通行料金が定められている場合がある。
従来、踏板に設けられた押圧センサーによりタイヤの通過を検出することで車軸数を検出する技術がある（特許文献１）。このような走行を直接検出するセンサーは路面内に埋め込まれて設けられるので、メンテナンスに手間を要し、また、このときに走行路を通行止めにする必要があるといった問題が生じる。
一方、特許文献２には、レーザー光を用いて車両までの距離を求め、その距離の分布に基づいてタイヤと道路との接点の数を検出することで車軸数を求める技術が開示されている。
特開２０１７－１８２７４２号公報 特開２０１６－１９１９９３号公報
しかしながら、トラックなどの貨物を積載する大型車両において、貨物の積載有無や積載量などに応じて一部のタイヤを持ち上げて（リフトアクスル）、地面に接触させずに走行させることができるものがある。レーザー測距では、種々の条件において、タイヤの車軸の数を適正に特定するのが難しい場合があるという課題がある。
この発明の目的は、より容易かつ適正にタイヤの地面への接触有無を踏まえて車軸数を計数することのできる画像処理装置、車軸数検出システム、料金設定装置、料金設定システム及びプログラムを提供することにある。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
走行する車両の少なくともタイヤを含む撮影画像における当該タイヤの位置を特定する特定手段と、
前記特定手段により特定されたタイヤの位置に基づいて、前記タイヤが地面に接しているか否かを判定する判定手段と、
当該判定手段による判定の結果に応じて、各車両において地面に接しているタイヤの車軸の数を計数する車軸数計数手段と、
を備え、
前記判定手段は、前記特定手段により特定された複数の前記タイヤにおける所定の位置の高さ方向についての平均位置と前記複数のタイヤの各々における前記所定の位置の高さ方向についての位置との比較により当該複数のタイヤがそれぞれ地面に接しているか否かを判定することを特徴とする画像処理装置である。
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像処理装置において、
前記所定の位置は、タイヤの下端位置であることを特徴とする。
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の画像処理装置において、
前記所定の位置は、前記タイヤの外縁上の複数の点に基づいて算出されることを特徴とする。
また、請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の画像処理装置において、
前記所定の位置は、前記タイヤが取り付けられたリムの外縁上の複数の点に基づいて算出されることを特徴とする。
また、請求項５記載の発明は、請求項１、３、４のいずれか一項に記載の画像処理装置において、
前記所定の位置は、タイヤの回転軸位置であることを特徴とする。
また、請求項６記載の発明は、請求項１又は３記載の画像処理装置において、
前記所定の位置は、タイヤの上端位置であることを特徴とする。
また、請求項７記載の発明は、請求項１又は４記載の画像処理装置において、
前記所定の位置は、前記タイヤが取り付けられたリムの外縁上の点であることを特徴とする。
また、請求項８記載の発明は、請求項７記載の画像処理装置において、
前記リムの外縁上の点は、当該リムの下端位置であることを特徴とする。
また、請求項９記載の発明は、請求項３～８のいずれか一項に記載の画像処理装置において、
前記判定手段は、前記タイヤのサイズのうち少なくともいずれかが異なる場合に、当該サイズの違いに応じて前記所定の位置を補正することを特徴とする。
また、請求項１０記載の発明は、請求項１～９のいずれか一項に記載の画像処理装置において、
前記判定手段は、前記タイヤの下端位置における当該タイヤの変形の有無により前記タイヤが地面に接しているか否かを判定することを特徴とする。
また、請求項１１記載の発明は、請求項１～９のいずれか一項に記載の画像処理装置において、
前記判定手段は、前記タイヤの高さ方向についての幅及び水平方向についての幅を特定し、特定された２つの前記幅の差異に基づいて前記タイヤが地面に接しているか否かを判定することを特徴とする。
また、請求項１２記載の発明は、請求項１～１１のいずれか一項に記載の画像処理装置において、
前記判定手段は、異なるタイミングにおける複数の撮影画像に基づいて前記タイヤの回転有無を判定することで、前記タイヤが地面に接しているか否かを判定することを特徴とする。
また、請求項１３記載の発明は、請求項１～１２のいずれか一項に記載の画像処理装置において、
前記判定手段は、前記特定手段により特定された複数のタイヤ間の水平方向についての位置関係を算出し、当該位置関係に基づいて前記車両のタイヤでないものを除外することを特徴とする。
また、請求項１４記載の発明は、
走行する車両の少なくともタイヤを含む撮影画像における当該タイヤの位置を特定する特定手段と、
前記特定手段により特定されたタイヤの位置に基づいて、前記タイヤが地面に接しているか否かを判定する判定手段と、
当該判定手段による判定の結果に応じて、各車両において地面に接しているタイヤの車軸の数を計数する車軸数計数手段と、
を備え、
前記判定手段は、前記特定手段により特定された複数のタイヤ間の水平方向についての位置関係を算出し、当該位置関係に基づいて前記車両のタイヤでないものを除外することを特徴とする画像処理装置である。
また、請求項１５記載の発明は、請求項１～１４のいずれか一項に記載の画像処理装置において、
異なるタイミングにおける複数の撮影画像を重ねて一の車両の少なくとも一方の側面に面した全てのタイヤを含むパノラマ写真を前記撮影画像として生成する画像生成手段を備えることを特徴とする。
また、請求項１６記載の発明は、請求項１５記載の画像処理装置において、
前記画像生成手段は、所定の間隔で撮影された複数の撮影画像のうち一部を利用して前記パノラマ写真を生成することを特徴とする。
また、請求項１７記載の発明は、請求項１～１６のいずれか一項に記載の画像処理装置において、
前記撮影画像の画角における背景が撮影された背景画像と前記撮影画像との比較に基づいて前記車両を検出する車両検出手段を備えることを特徴とする。
また、請求項１８記載の発明は、請求項１７記載の画像処理装置において、
前記車両検出手段は、前記撮影画像と前記背景画像との差分を画素位置ごとに所定の条件で重み付けし、当該重み付けされた差分に基づいて前記車両を検出することを特徴とする。
また、請求項１９記載の発明は、請求項１～１８のいずれか一項に記載の画像処理装置において、
前記撮影画像から各車両の範囲を特定する車両範囲特定手段を備え、
前記車軸数計数手段は、前記車両範囲特定手段により特定された範囲内で、地面に接しているタイヤの車軸の数を計数する
ことを特徴とする。
また、請求項２０記載の発明は、請求項１９記載の画像処理装置において、
前記車両範囲特定手段は、前記撮影画像に対して定められた一部の範囲内で前記車両の先端及び後端を検出する境界検出手段を備えることを特徴とする。
また、請求項２１記載の発明は、請求項２０記載の画像処理装置において、
前記境界検出手段は、前記一部の範囲を変更設定することが可能であることを特徴とする。
また、請求項２２記載の発明は、請求項２０記載の画像処理装置において、
前記境界検出手段は、前記車両の先端を検出する場合と前記車両の後端を検出する場合とで、前記一部の範囲を異ならせて変更設定することを特徴とする。
また、請求項２３記載の発明は、請求項１～２２のいずれか一項に記載の画像処理装置において、
前記特定手段は、異なる方向からの撮影で得られた複数の前記撮影画像を取得し、いずれかの撮影画像を選択して用いて前記タイヤの位置を特定することを特徴とする。
また、請求項２４記載の発明は、請求項２３記載の画像処理装置において、
前記特定手段は、周囲の環境条件に応じて前記撮影画像の選択を行うことを特徴とする。
また、請求項２５記載の発明は、請求項２４記載の画像処理装置において、
前記周囲の環境条件には、太陽光の入射方向が含まれることを特徴とする。
また、請求項２６記載の発明は、請求項２４又は２５記載の画像処理装置において、
前記特定手段は、前記環境条件に応じたノイズを軽減する画像処理を行った後に、前記撮影画像の選択を行うことを特徴とする。
また、請求項２７記載の発明は、
請求項１～２６のいずれか一項に記載の画像処理装置と、
前記撮影画像の撮影を行う撮影部と、
を備えることを特徴とする車軸数検出システムである。
また、請求項２８記載の発明は、
請求項１～２６のいずれか一項に記載の画像処理装置と、
前記車軸数計数手段により計数された車軸数に基づいて、前記車両による所定の進入区間への進入料金を決定する決定手段と、
を備えることを特徴とする料金設定装置である。
また、請求項２９記載の発明は、
請求項２８記載の料金設定装置と、
前記撮影画像の撮影を行う撮影部と、
を備えることを特徴とする料金設定システムである。
また、請求項３０記載の発明は、
コンピューターに、
走行する車両の少なくともタイヤを含む撮影画像における当該タイヤの位置を特定する特定手段と、
前記特定手段により特定されたタイヤの位置に基づいて、前記タイヤが地面に接しているか否かを判定する判定手段と、
当該判定手段による判定の結果に応じて、各車両において地面に接しているタイヤの車軸の数を計数する車軸数計数手段と、
を実行させ、
前記判定手段は、前記特定手段により特定された複数の前記タイヤにおける所定の位置の高さ方向についての平均位置と前記複数のタイヤの各々における前記所定の位置の高さ方向についての位置との比較により当該複数のタイヤがそれぞれ地面に接しているか否かを判定することを特徴とするプログラムである。
また、請求項３１記載の発明は、
コンピューターに、
走行する車両の少なくともタイヤを含む撮影画像における当該タイヤの位置を特定する特定手段と、
前記特定手段により特定されたタイヤの位置に基づいて、前記タイヤが地面に接しているか否かを判定する判定手段と、
当該判定手段による判定の結果に応じて、各車両において地面に接しているタイヤの車軸の数を計数する車軸数計数手段と、
を実行させ、
前記判定手段は、前記特定手段により特定された複数のタイヤ間の水平方向についての位置関係を算出し、当該位置関係に基づいて前記車両のタイヤでないものを除外することを特徴とするプログラムである。
本発明に従うと、より容易かつ適正にタイヤの地面への接触有無を踏まえて車軸数を計数することができるという効果がある。
本実施形態の車軸数検出システムを示す全体図である。 車軸数検出システムの機能構成を示すブロック図である。 撮影画像の例を模式的に示す図である。 取得された車両の画像データの例を示す図である。 パノラマ写真を示す図である。 タイヤの状態を説明する図である。 タイヤを拡大して見た図である。 撮影画像の他の例を説明する図である。 被牽引車両を含む車両の先頭及び最後尾の検出について説明する図である。 パノラマ写真生成処理の制御手順を示すフローチャートである。 車軸数判定処理の制御手順を示すフローチャートである。 料金設定処理の制御手順を示すフローチャートである。 他の実施形態の車軸数検出システムを示す図である。 他の実施形態の車軸数検出システムで実行されるパノラマ写真生成処理の制御手順を示すフローチャートである。 車軸数判定処理の変形例の制御手順を示すフローチャートである。 車両の先頭及び最後尾の検出範囲の変形例を示す図である。 車両の検出のために生成されたパノラマ写真の他の例を示す図である。
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、本実施形態の車軸数検出システム１（料金設定システム）を示す全体図である。
車軸数検出システム１は、撮影装置１０と、処理装置２０（画像処理装置、料金設定装置）とを含む。
撮影装置１０は、走行路ＲＷを走行する車両を撮影して撮影データを出力する。処理装置２０は、撮影装置１０から撮影データを取得して画像処理し、タイヤの検出及び地面に接しているか否かの判定を行う。この撮影装置１０は、特には限られないが、例えば、高速道路などの有料道路の進入／退出レーンの脇に固定された位置及び向きで設けられて、当該有料道路へ乗り入れる車両の撮影を継続的に行う。撮影装置１０としては、動画撮影を行うビデオ撮影装置であってもよいし、所定の時間間隔で連続的に静止画を撮影する撮像装置（カメラ）であってもよい。動画のフレームレートや所定の時間間隔は、画角内を横切る各車両がそれぞれ少なくとも複数枚（例えば、３～６枚など）得られる程度であればよく、撮影装置１０の設置位置、すなわち、画角内で想定される車両の走行速度に応じて変更可能であってもよい。ここでは、簡単のために、撮影装置１０の撮影範囲は、矩形状であって、横方向が水平方向であり、縦方向が鉛直方向（高さ方向）であるように定められる。また、ここでは、撮影範囲（画角）には、車両のうち少なくともタイヤが確実に含まれていればよく、例えば、車両の高さ方向について上端側の一部が撮影範囲に入っていなくてもよい。
図２は、車軸数検出システム１の機能構成を示すブロック図である。
撮影装置１０は、撮影部１１と、制御部１２と、記憶部１３と、通信部１４などを備える。
撮影部１１は、外部から入射した可視光を各画素位置に導く光学装置と、各画素位置でＲＧＢ各色の入射光量を検出する検出部などを備える。検出部は、ここでは、各画素位置の画素値（例えば、ＲＧＢ各色の光量（輝度値））が取得可能に面上に撮像素子が二次元配列されて撮影された二次元の画像データを取得する。撮影部１１の動作により得られた画像データは、記憶部１３に出力される。制御部１２は、記憶部１３に一時記憶された画像データを適切なタイミングで通信部１４を介して処理装置２０に出力する。
処理装置２０は、演算処理を行うコンピューターであり、制御部２１（特定手段、判定手段、車軸数計数手段、車両検出手段、車両範囲特定手段、境界検出手段、画像生成手段、決定手段）と、記憶部２２と、通信部２３と、報知動作部２４などを備える。
制御部２１は、処理装置２０の動作を統括制御するプロセッサーである。制御部２１は、各種演算処理を行うＣＰＵ２１１（Central Processing Unit）と、ＣＰＵ２１１に作業用のメモリー空間を提供し、一時データを記憶するＲＡＭ２１２（Random Access Memory）などを備える。制御部２１は、撮影装置１０から取得された撮影画像を処理、解析して各車両の全体範囲を特定し、特定された車両において地面に接しているタイヤの車軸の数を取得する。また、制御部２１は、取得された車軸の数に基づいて高速道路（所定の進入区間）への進入料金（走行料金）を決定し、その情報を出力する。
記憶部２２は、各種プログラム、設定データ、画像データやその解析結果などを記憶する。記憶部２２としては、読み書き更新可能なフラッシュメモリーなどの不揮発性メモリー、及びＨＤＤ（Hard Disk Drive）などが用いられ得る。また、プログラム２２１や初期設定データなどは、マスクＲＯＭ（Read Only Memory）などに記憶されていてもよい。
プログラム２２１には、後述のパノラマ写真生成処理、車軸数判定処理や料金設定処理に係るプログラムが含まれる。制御部２１のＣＰＵ２１１は、記憶部２２からプログラム２２１や設定データを読み出してＲＡＭ２１２に記憶させ、当該プログラム２２１を実行する。設定データには、料金表２２２と、背景画像データ２２３と、画像記録部２２４などが含まれる。
料金表２２２は、処理装置２０により画像データから抽出されたタイヤの車軸数に応じた車両の高速道路への進入料金をリスト記憶する。
背景画像データ２２３は、撮影装置１０の撮影範囲内を車両が走行していない状況における撮影画像である。背景画像データ２２３は、適宜な間隔、例えば、入射光量や影が所定の基準以上変化しない間隔で取得、更新される。あるいは、季節、時間帯や気象状況に応じた複数の画像を予め保持し、適宜切り替えながら複数回ずつ利用してもよい。
画像記録部２２４は、撮影装置１０により撮影された画像データを記録（記憶）する。画像データは、所定の容量内で古いデータから順番に上書き更新させていくことが可能であってもよい。あるいは、所定の時間が経過したデータを画像記録部２２４から定期的に消去して、空いた領域に新たな画像データを記録（記憶）していってもよい。所定の容量は、撮影動画データの各フレームの処理時間に対して十分に長い時間の画像データが保持可能な容量であり、また、古いデータが消去されても、動画のエンコード方式に応じて後ろのフレームデータのデコードに問題を生じさせない。
通信部２３は、外部機器と通信を行うための制御を行う。通信部２３は、例えば、ネットワークカードであり、撮影装置１０から画像データを受信し、制御部２１による画像データの解析結果に応じた信号を外部機器に出力する。出力先の外部機器としては、例えば、車軸数や車両サイズなどに基づいて決定された通行料金の請求及び収受に係る各種動作を行う料金収受装置、料金を支払っていない車両の通行を遮断する遮断機の動作制御装置や、車軸数検出システム１の動作状態を監視する監視員による監視装置などが挙げられる。
報知動作部２４は、制御部２１の制御に基づいて処理装置２０のユーザーや監視員に対して所定の報知動作を行う。報知動作部２４が実行する報知動作としては、例えば、所定の表示画面に対する表示動作や、ビープ音の発生動作など、及びこれら複数の組み合わせが挙げられる。
次に、本実施形態の処理装置２０による車軸数特定動作について説明する。
処理装置２０では、まず、車両の一方の側面側から撮影した複数の画像データから各車両の全体範囲を特定する。処理装置２０は、特定された全体範囲内でタイヤを特定し、さらに、特定されたタイヤのうち地面に接しているものと接していないものを判別して、最終的に地面に接しているタイヤの数、すなわち、車軸数を特定する。
図３は、撮影画像の例を模式的に示す図である。
撮影装置１０では、撮影範囲（画角）の周縁部における歪みを少なく抑えるために、画角の大きい（広い）レンズを用いない。したがって、このレンズでは、トラックなどの大型車両をその先頭から最後尾まで一回の撮影で全て収めることがしばしば困難となる。この場合、異なるタイミングで連続して取得された複数の画像又は所定枚数ごと（撮影画像のうち所定の間隔で選択された一部）の複数の画像における車両部分の共通点を抽出し、当該共通点を重複させるように複数の画像を重ねてパノラマ写真を生成する、又は当該複数の画像の位置関係の設定を行うことで、車両の片側（一方の側面）の全体（すなわち、全てのタイヤ）をカバーする画像範囲を特定する。
撮影画像において、走行する車両以外の背景部分は、基本的に変化しない。そこで、ここでは、図３（ａ）に示すように、予め撮影範囲内の背景を背景画像として撮影しておき、背景画像データ２２３として記憶保持する。図３（ｂ）のように撮影された画像のデータを背景画像データ２２３と比較し、撮影画像から背景画像とは異なる部分を抽出することで、図３（ｃ）に示すように、車両部分の画像を得る。実際には、太陽光の入射方向といった周囲の環境条件に応じて背景部分も若干変化し得る。また、長期的には、写りこんだ近隣の建築構造物などが変化し得る。したがって、背景画像は、時刻や季節などに応じて適宜な間隔で取得（撮影）されて背景画像データ２２３が更新され、また、複数が保持される。
また、単純に背景画像と異なる部分を二値的に選択するだけではなく、撮影画像と背景画像との差分を画素ごとに算出し、差分値の大きさや変化の度合（例えば、主に明度が変化している場合には、影の変化による差分の可能性がある）といった所定の条件によって当該差分をさらに重み付けするなどしてもよい。この場合には、例えば、重み付けされた差分が大きい範囲を基準部分として、車両として適切な輪郭に基づいて、重み付けされた差分値の小さい部分を取捨するなどしてもよい。
図３（ｄ）に示すように、取得された車両の撮影画像において、予め検出範囲Ａｄ（一部の範囲）を定めておき、当該範囲内に車両が含まれるか否かを判定することで、一両の車両の範囲が決定される。すなわち、検出範囲Ａｄ内に車両の先頭が進入すると、車両の先頭（先端）の通過が検出され、検出範囲Ａｄ内から車両の最後尾が外れることで、車両の最後尾（後端）の通過が検出される。
検出範囲Ａｄは、例えば、車両の走行方向上流側（車両の画角内への進入側）に寄った範囲とすることができる。また、この検出範囲Ａｄは、他の車線の車両、通行人や樹木などを含まないように定めることができる。基準以上の差は、例えば、日差しの変化などに伴う若干の影の変化などを除外可能な程度に定められてよい。一方で、基準以上の差は、車両の有無を確実に検出可能な範囲とされる。検出範囲Ａｄは、二次元的に定められるので、車両の先頭が検出範囲Ａｄに進入した瞬間に当該車両が検出されなくてもよいし、車両の最後尾が検出範囲Ａｄから外れた瞬間に当該車両が検出されない状態とならなくてもよい。最初に車両が所定の割合以上を占めた画像には、車両の先頭（先端）が含まれ、最後に車両が所定の割合以上を占めた画像には、当該車両の最後尾（後端）が含まれて、それぞれ検出されればよい。
図４は、取得された車両の画像データの例を示す図である。
ここでは、図４（ａ）に示すように、車両の先端が含まれる画像データが得られると、次の画像以降では、当該車両の最後尾が検出されるまで、先に取得されている撮影画像と同一の車両部分を含む車両を特定する。図４（ｂ）～図４（ｄ）に示すように、ハッチを施した部分が既に前の画像データで特定された車両部分と同一の部分である。そして、図４（ｄ）のように車両の後端が検出された画像までのこれら４枚又はその一部（ここでは、図４（ｂ）、図４（ｄ）の２枚の画像のみを用いても、車両の全体画像が得られる）をつなげることにより、車両全体の撮影画像が長尺のパノラマ写真として得られる。
図５は、図４の各画像が得られた段階で取得可能なパノラマ写真を示す図である。
図５（ａ）は、図４（ａ）と同一の単一画像である。図５（ｂ）は、図４（ａ）、（ｂ）が組み合わされてもよいし、図４（ｂ）に置き換えられてもよい。図５（ｃ）、図５（ｄ）に示すように、複数の画像が組み合わされるのに応じて、全体画像は横長になっていく。
図６は、タイヤの状態を説明する図である。
図６（ａ）に示すように、ここでは、片側側面に３つのタイヤＴ１～Ｔ３を備える車両Ｗにおいて、通常の走行時では、これらのタイヤＴ１～Ｔ３の下端は、水平方向について同一位置に並んでいる。これに対し、図６（ｂ）に示すように、一部のタイヤ、ここではタイヤＴ２が自動昇降（リフトアクスル）制御されて路面から離隔している場合、タイヤＴ２の下端（ここでの所定の位置）がタイヤＴ１、Ｔ３の下端よりも高さ方向、すなわち、画像データにおいて縦方向（鉛直方向）について高い位置にあることが分かる。このように、得られた画像データから各タイヤＴ１～Ｔ３の位置を特定し、一部のタイヤが縦方向について異なる位置にあるか否かを判断することで、全てのタイヤＴ１～Ｔ３が地面に接しているか否かの判定を行う。路面に積雪や水溜りがある場合や、タイヤＴ１ｓ～Ｔ５ｓの周縁部に泥などが付着している場合などで、タイヤＴ１ｓ～Ｔ５ｓの下端が特定できない場合には、タイヤＴ１～Ｔ３の回転軸位置（すなわち、車軸の位置）や上端位置などに基づいて同様の判定を行ってもよい。
図７は、タイヤＴ１を拡大して見た図である。ここでは、タイヤＴ１を示すが、地面に接している他のタイヤＴ３などでも同様である。
図７（ａ）に示すように、タイヤＴ１は、車両の自重により地面に押し付けられることで、地面に接する面（側面から見た場合は線）において変形する。ここでは、タイヤＴは、幅Ｌｇにわたって直線状に地面に接するように下端位置が変形（扁平）している。地面に接していないタイヤでは、当該タイヤの下端位置においてこのような変形が生じないので、この歪みの有無によってもタイヤの地面への接触有無の判定を行うことができる。この場合、変形の度合は関係ないので、直線状の下端の長さが正確に求められる必要はない。すなわち、直線状である部分の一部が検出されれば、残り部分が泥などの付着により直線状になっているか否かが判断できなくてもよい。タイヤＴ１が取り付けられているリムＴＲ及びホイールＴＷは地面への接触の有無にかかわらず変形しない。歪みの有無の特定は、上述の直線状部分の長さが「０」であるか否かを特定することで行われる。あるいは、タイヤが地面に接することによる歪みの有無は、タイヤＴ１の縦幅Ｒｖ（高さ方向についての幅）と横幅Ｒｈ（水平方向についての幅）の差異によっても特定される。歪んでいる場合には、縦幅Ｒｖは、横幅Ｒｈよりも小さい値となる。同様に、タイヤＴ１の回転軸位置から下端位置までの距離も、タイヤＴ１の下端が地面に接している場合には、当該回転軸位置から上端位置や左右端位置までの距離に対して差が生じる。
また、タイヤＴ１が地面に接している場合には、当該タイヤＴ１は、走行に応じて回転する。したがって、図７（ｂ）に示すように、図７（ａ）とは異なるタイミングで撮影されたタイヤＴ１の回転角度が異なるか否かによってタイヤＴ１の回転有無、すなわち、タイヤＴ１が地面に接しているか否かを判定することができる。回転角度は、例えば、ホイールＴＷの構造や模様の見かけ上の角度や、タイヤＴ１の表面（側面）に設けられている標識や模様の見かけ上の角度の変化などによって判定されればよい。
また、タイヤＴ１の回転軸位置を直接特定できない場合には、例えば、変形しない円状のリムＴＲの中心位置が回転軸位置として特定される。リムＴＲの外縁上の任意の点を３点以上（複数点）特定し、当該３点以上の点を含む円をフィッティングすることで、円の中心が回転軸位置として算出される。あるいは、リムＴＲの外縁上の点の代わりにタイヤＴ１の外縁上の複数点（地面に接していない点）に基づいて回転軸位置を算出することとしてもよい。また、タイヤＴ１の下端位置だけでなく上端位置なども泥などで特定できない場合には、タイヤＴ１の上端位置の代わりにリムＴＲの上端位置や下端位置が特定されてもよい。
図８は、撮影画像の他の例を説明する図である。
この撮影画像は、パノラマ写真として車両全体が合成された後のものである。
図８（ａ）に示す例では、車両Ｗに対して接続部Ｃにより被牽引車両Ｗ２が接続されている。被牽引車両Ｗ２は、車両Ｗにより牽引されて走行する。この場合には、車両Ｗと被牽引車両Ｗ２とがまとめて一台の車両とみなされ、車軸の数は、車両Ｗにおける数と被牽引車両Ｗ２における数の和となる。撮影画像において、上述のように二次元的、特に、車両の高さに比して縦方向に十分な幅を持って定められた検出範囲Ａｄ内でこのような接続部Ｃを検出することで、一体的に走行する複数の車両を一台の車両として容易に判断することができる。
図８（ｂ）のように、被牽引車両Ｗ２ｓのタイヤＴ４ｓ、Ｔ５ｓと、当該被牽引車両Ｗ２ｓを牽引する車両ＷｓのタイヤＴ１ｓ、Ｔ２ｓ、Ｔ３ｓのタイヤ径が異なる場合がある。このように、いずれかのタイヤのタイヤ径（タイヤのサイズ）が他のタイヤのタイヤ径と異なる場合、各タイヤＴ１ｓ～Ｔ５ｓが地面に接する高さはタイヤ径によらず等しい。しかしながら、タイヤＴ１ｓ～Ｔ３ｓの回転軸位置とタイヤＴ４ｓ、Ｔ５ｓの回転軸位置は、タイヤＴ１ｓ～Ｔ５ｓがいずれも地面に接している場合であっても、タイヤ径に応じて異なる。回転軸位置を用いてタイヤＴ１ｓ～Ｔ５ｓが地面に接しているか否かを判別する場合には、これらのタイヤ径が等しいか否かを確認し、タイヤ径が等しくない（タイヤのサイズのうち少なくともいずれかが他と異なる）場合には、当該タイヤ径の違いに応じた補正が必要となる。例えば、各タイヤの回転軸位置の高さ位置からタイヤの半径を差し引いた仮想的な（すなわち、タイヤが地面に接していても変形していないと仮定した）タイヤ下端位置を求めて、これら仮想的なタイヤ下端位置を比較してもよい。
あるいは、基準のタイヤを定め、当該基準のタイヤと異なるタイヤ径のタイヤについては、その回転軸位置から当該タイヤの半径を差し引いて、さらに基準のタイヤの半径を加算することで、基準のタイヤの回転軸位置と対応するように補正してもよい。また、タイヤの回転軸位置の代わりにタイヤの上端位置、リムの下端位置や上端位置などが用いられてもよい。これらの場合にも、一部のタイヤのタイヤ径が異なる場合には、それぞれ、タイヤ径、タイヤ半径とリム半径の差や、この差とリム径との和などが差し引かれて、仮想的なタイヤ下端位置が求められてもよい。
図９は、被牽引車両Ｗ２を含む車両の先頭及び最後尾の検出について説明する図である。
図９（ａ）に示すように、車両Ｗの先端は、検出範囲Ａｄ内で通常通りに検出される。図９（ｂ）に示すように、被牽引車両Ｗ２が接続されている場合でも、検出範囲Ａｄ内に接続部Ｃが含まれることで、車両Ｗの最後尾がこの車両全体の最後尾とは判定されない。図９（ｃ）に示すように、被牽引車両Ｗ２の最後尾が検出範囲Ａｄ内で特定されることで、車両全体の最後尾が定まる。この検出範囲Ａｄは、検出精度などに応じて、撮影画像の画角に比して水平方向についての幅が適宜定められてよい。
図１０は、本実施形態の処理装置２０で実行されるパノラマ写真生成処理の制御部２１による制御手順を示すフローチャートである。
このパノラマ写真生成処理は、先のパノラマ写真生成処理が終了した後に次の処理対象の画像データが受信された場合に開始される。パノラマ写真生成処理が開始されると、制御部２１は、受信された新たな画像データを取得する（ステップＳ１０１）。制御部２１は、取得画像と背景画像とを比較してこれらの差分を取得する（ステップＳ１０２）。また、制御部２１は、取得画像から基準となるノイズレベル以上の差分がある画素部分を抽出して抽出画像を生成する。制御部２１は、比較の結果、検出範囲Ａｄ（一部の範囲）内に基準以上の差分があるか否かを判別する（ステップＳ１０３；境界検出手段）。すなわち、制御部２１は、検出範囲Ａｄ内で車両が所定の割合以上占めているか否かを判別する。
基準以上の差分があると判別された場合には（ステップＳ１０３で“ＹＥＳ”）、制御部２１の処理は、ステップＳ１０１に戻る。基準以上の差分がないと判別された場合には（ステップＳ１０３で“ＮＯ”）、制御部２１は、パノラマ写真生成処理が開始されてから取得された各抽出画像から車両の輪郭を検出する（ステップＳ１０４）。制御部２１は、複数の取得画像における当該輪郭の重複部分を検出し、当該重複部分が重なるようにしてパノラマ写真を生成する（ステップＳ１０５；画像生成手段）。制御部２１は、このとき、重複部分に含まれる各タイヤの画像の差分を検出して、タイヤがそれぞれ回転しているか否かを判別することができる。そして、制御部２１は、パノラマ写真生成処理を終了する。
制御部２１によるステップＳ１０２、Ｓ１０４の処理が本実施形態の画像処理装置における車両検出手段を構成する。
図１１は、処理装置２０で実行される車軸数判定処理の制御部２１による制御手順を示すフローチャートである。この車軸数判定処理は、上述のパノラマ写真生成処理でパノラマ写真が生成されるごとに起動される。なお、開始時には、後述の変数Ｎが「０」に初期設定される。
車軸数判定処理が開始されると、制御部２１は、生成されたパノラマ写真のデータを取得する（ステップＳ１２１）。制御部２１は、パノラマ写真からタイヤを検知して、それぞれタイヤ径を特定する（ステップＳ１２２）。
制御部２１は、検知された全てのタイヤの下端が見えているか否かを判別する（ステップＳ１２３）。タイヤの下端が見えていると判別された場合には（ステップＳ１２３で“ＹＥＳ”）、制御部２１は、タイヤの下端位置を特定し、また、下端の水平長を特定する（ステップＳ１２４；特定手段）。制御部２１は、変数Ｎに１を加算する（ステップＳ１２５）。
制御部２１は、Ｎ番目のタイヤ（Ｎ）の下端位置が他のタイヤの下端位置と比較して高い位置になく（ＯＫである）、かつ当該タイヤ（Ｎ）の下端の水平長が「０」ではないか否か、すなわちタイヤ（Ｎ）が下端位置において変形しているか否かを判別する（ステップＳ１２６；タイヤが地面に接しているか否かを判定する判定手段）。例えば、制御部２１は、特定された全てのタイヤの下端位置の高さ方向座標の平均値（平均位置）を算出しておき、タイヤ（Ｎ）（すなわちタイヤの各々）における下端位置の高さ方向座標とこの平均値とを比較する。全てのタイヤが地面に接している場合には、タイヤ（Ｎ）の下端位置が平均値と等しくなり、一部のタイヤが地面から離隔している場合には、地面に接しているタイヤ（Ｎ）の下端位置が平均値よりも低くなる。また、タイヤ（Ｎ）が地面に接している場合、タイヤ（Ｎ）にかかる車両の重量に応じてタイヤ（Ｎ）の下端が若干変形して平らになる。したがって、この場合には、タイヤ（Ｎ）の下端位置の水平方向長さが「０」ではなくなる。当該タイヤ（Ｎ）の下端位置が平均値（すなわち他のタイヤの下端位置）よりも高い（大きい）場合には、タイヤ（Ｎ）が地面に接していないと判定することができる。
タイヤ（Ｎ）の下端位置の高さ方向座標が平均値以下であり、かつタイヤ（Ｎ）の下端位置の水平方向長さが「０」ではないと判別された場合には（ステップＳ１２６で“ＹＥＳ”）、制御部２１は、車軸数に「１」を加算する（ステップＳ１２７；車軸の数を計数する車軸数計数手段）。それから、制御部２１の処理は、ステップＳ１２８に移行する。タイヤ（Ｎ）の下端位置の高さ方向座標が平均値よりも大きいか、又はタイヤ（Ｎ）の下端位置の水平方向長さが「０」であると判別された場合には（ステップＳ１２６で“ＮＯ”）、制御部２１の処理は、ステップＳ１２８に移行する。
ステップＳ１２８の処理に移行すると、制御部２１は、地面に接しているか否かの判別が行われていない残りのタイヤがあるか否かを判別する（ステップＳ１２８）。すなわち、制御部２１は、変数Ｎの値が検知されているタイヤの数より小さいか否かを判別する。残りのタイヤがあると判別された場合には（ステップＳ１２８で“ＹＥＳ”）、制御部２１は、変数Ｎに「１」を加算する（ステップＳ１２９）。それから、制御部２１の処理は、ステップＳ１２６に戻る。
残りのタイヤがないと判別された場合には（ステップＳ１２８で“ＮＯ”）、制御部２１は、算出された車軸数のデータを確定、出力する（ステップＳ１３０）。そして、制御部２１は、車軸数判定処理を終了する。
ステップＳ１２３の判別処理で、少なくとも一部のタイヤの下端が見えないと判別された場合には（ステップＳ１２３で“ＮＯ”）、制御部２１は、各タイヤの回転軸位置を特定する（ステップＳ１４４）。例えば、制御部２１は、タイヤ外縁上やリム上の複数の点から等距離の点を求めることで、タイヤの回転軸位置を特定してもよい。あるいは、制御部２１は、タイヤの上端点を通る垂線と、タイヤの左端及び右端の点を通る水平線との交点から回転軸位置を特定してもよい。
制御部２１は、検知されている全てのタイヤのタイヤ径が等しいか否かを判別する（ステップＳ１４５）。等しくないと判別された場合には（ステップＳ１４５で“ＮＯ”）、制御部２１は、タイヤの位置を補正する（ステップＳ１４６）。制御部２１は、例えば、特定された回転軸位置の高さ方向座標からタイヤ半径を減算して想定上のタイヤ下端位置を算出する。この想定上のタイヤ下端位置は、上述のタイヤの変形を考慮していないので、地面に接しているタイヤの実際のタイヤ下端位置とは異なる。それから、制御部２１の処理は、ステップＳ１４７に移行する。全てのタイヤのタイヤ径が等しいと判別された場合には（ステップＳ１４５で“ＹＥＳ”）、制御部２１の処理は、ステップＳ１４７に移行する。
ステップＳ１４７の処理に移行すると、制御部２１は、変数Ｎに「１」を加算する（ステップＳ１４７）。制御部２１は、Ｎ番目のタイヤであるタイヤ（Ｎ）が地面に接する位置にあり、かつタイヤ（Ｎ）の回転が検出されたか否かを判別する（ステップＳ１４８）。制御部２１は、例えば、ステップＳ１２６の処理と同様に、特定又は算出された回転軸位置やタイヤ下端位置の高さ方向座標の平均値を予め算出し、当該平均値とタイヤ（Ｎ）のこれらの値の高さ方向座標とを比較することで、タイヤ（Ｎ）が地面に接しているか否かを判別する。各タイヤの回転有無は、上述のようにステップＳ１０５の処理で取得され得る。タイヤ（Ｎ）が地面に接しており、かつタイヤ（Ｎ）が回転していると判別された場合には（ステップＳ１４８で“ＹＥＳ”）、制御部２１は、車軸数に「１」を加算する（ステップＳ１４９）。それから、制御部２１の処理は、ステップＳ１５０に移行する。タイヤ（Ｎ）が地面に接していないか又はタイヤ（Ｎ）が回転していないと判別された場合には（ステップＳ１４８で“ＮＯ”）、制御部２１の処理は、ステップＳ１５０に移行する。
ステップＳ１５０の処理に移行すると、制御部２１は、地面に接しているか否かの判別が行われていない残りのタイヤがあるか否かを判別する（ステップＳ１５０）。すなわち、制御部２１は、変数Ｎの値が検知されているタイヤの数より小さいか否かを判別する。残りのタイヤがあると判別された場合には（ステップＳ１５０で“ＹＥＳ”）、制御部２１は、変数Ｎに「１」を加算する（ステップＳ１５１）。それから、制御部２１の処理は、ステップＳ１４８に戻る。
残りのタイヤがないと判別された場合には（ステップＳ１５０で“ＮＯ”）、制御部２１の処理は、ステップＳ１３０に移行する。
図１２は、料金設定処理の制御部２１による制御手順を示すフローチャートである。
この料金設定処理は、本実施形態の処理装置２０における制御部２１の決定手段としての動作であり、車軸数判定処理により車軸数が出力された場合に開始される。
制御部２１は、車両の車軸数を取得する（ステップＳ１７１）。制御部２１は、料金表２２２を参照して、車軸数に応じた料金を取得する（ステップＳ１７２）。制御部２１は、取得された料金を外部の所定の装置、ここでは、料金収受装置に出力する（ステップＳ１７３）。そして、制御部２１は、料金設定処理を終了する。
図１３は、他の実施形態の車軸数検出システム１ａを示す図である。
この車軸数検出システム１ａでは、走行路ＲＷの幅方向について撮影装置１０の反対側に撮影装置１０ａが設けられている。これにより、車軸数検出システム１ａでは、車両Ｗの両側面の撮影が並行して行われる。
この車軸数検出システム１ａでは、撮影装置１０、１０ａにより異なる方向からそれぞれ撮影された画像により、それぞれパノラマ写真が生成される。このパノラマ写真の生成時に、いずれのパノラマ写真の方が適切にタイヤ又は車体が撮影されているかを判断し、より適切に撮影されているパノラマ写真を選択して、車軸数判定処理に利用する。
なお、撮影装置１０、１０ａによる車体の撮影角度は、走行路ＲＷの延在方向に垂直な方向に限られない。垂直な方向ではない場合には、車軸数の判定がしやすいように撮影画像を適宜座標変換して用いてもよい。
いずれのパノラマ写真の方が適切であるかの判断には、例えば、太陽光の入射方向、風により埃が巻き上がる方向や雨の吹きつける方向、あるいは、車両に非対称に付着した雪や泥などの周囲の環境条件が考慮される。適切さの判断は、例えば、撮影画像と背景画像との差分の重み付け値の和などによって定められてよい。また、埃や雨などについては、生成画像に対してこれらノイズを目立たなくさせる（軽減させる）画像処理を行った後のパノラマ写真同士で比較を行って、より適切なパノラマ写真を選択してもよい。
図１４は、本実施形態の車軸数検出システム１ａの処理装置２０で実行されるパノラマ写真生成処理の制御部２１による制御手順を示すフローチャートである。このパノラマ写真生成処理は、図１０に示したパノラマ写真生成処理に対してステップＳ１１２、Ｓ１１３、Ｓ１１５が追加されている。その他の処理は同一であり、同一の処理内容には同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
ステップＳ１０２の処理の後、制御部２１は、検出範囲Ａｄの各画素について、差分値を重み付けする（ステップＳ１１２）。それから、制御部２１の処理は、ステップＳ１０３に移行する。ステップＳ１０３の判別処理で“ＹＥＳ”に分岐した場合には、制御部２１は重み付け差分値から検出されている車両の撮影適切度の指標を算出する（ステップＳ１１３）。この撮影適切度は、例えば、単純に重み付け差分値の平均値や和などであってもよい。また、この平均値を差分値が所定の値以上の画素についてのみ求めることとしてもよい。それから、制御部２１の処理は、ステップＳ１０１に戻る。
ステップＳ１０５の処理の後、制御部２１は、パノラマ写真の生成に係る各画像の撮影適切度の指標が高いパノラマ写真を選択する（ステップＳ１１５）。そして、制御部２１は、パノラマ写真生成処理を終了する。
図１５は、車軸数判定処理の変形例の制御手順を示すフローチャートである。
この車軸数判定処理は、図１１に示した車軸数判定処理に対してステップＳ１５５、Ｓ１５６の処理が追加され、また、ステップＳ１２６の処理がステップＳ１２６ａに置き換えられている。また、ステップＳ１４７～Ｓ１５１の処理が削除されて、処理の順番が変更されている。同一の処理内容には同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
ステップＳ１４５で“ＹＥＳ”に分岐した場合、及びステップＳ１４６の処理の後、制御部２１の処理は、ステップＳ１２５に移行する。
ステップＳ１２５の処理のあと、制御部２１は、タイヤ（Ｎ）の特定位置、すなわち、下端位置（ステップＳ１２４、Ｓ１４６）又は回転軸位置（ステップＳ１４４）がこれまでのタイヤ（１）～タイヤ（Ｎ－１）の最低位置、すなわち、高さ方向についての特定位置の最低値と等しいか否かを判別する（ステップＳ１２６ａ）。等しいと判別された場合には（ステップＳ１２７で“ＹＥＳ”）、制御部２１の処理は、ステップＳ１２７に移行する。
最低位置と等しくないと判別された場合には（ステップＳ１２６ａで“ＮＯ”）、制御部２１は、特定位置が最低位置よりも下であるか否かを判別する（ステップＳ１５５）。最低位置より下であると判別された場合には（ステップＳ１５５で“ＹＥＳ”）、制御部２１は、車軸数を「１」とする（ステップＳ１５６）。それから、制御部２１の処理は、ステップＳ１２８に移行する。最低位置より下ではない（上である）と判別された場合には（ステップＳ１５５で“ＮＯ”）、制御部２１の処理は、ステップＳ１２８に移行する。
すなわち、図１１に示した実施形態の車軸数判定処理と異なり、タイヤ（Ｎ）の特定位置の平均値を用いずに、地面に接していれば最低位置である、地面に接していなければ最低位置（他のタイヤのいずれかの位置）よりも高い位置にある、という点を利用して地面に接しているか否かを判別する。最初、タイヤ（１）は、地面に接しているものとして計数されるが、タイヤ（１）が地面に接していなかった場合には、タイヤ（２）以降の高さ方向についての位置が、タイヤ（１）の位置よりも更に低くなるので、その段階で改めて車軸数が「１」に設定される。
図１６は、車両の先頭及び最後尾の検出範囲の変形例を示す図である。
車両の先頭を検出する場合の検出範囲Ａｄ１（図１６（ａ））と、車両の最後尾を検出する場合の検出範囲Ａｄ２（図１６（ｂ））とは、撮影範囲の異なる位置に変更設定されることが可能であってもよい。車両の先頭を検出する位置を車両Ｗの進行方向側に寄せることで、当該車両Ｗの先頭が検出された画像に含まれる車両Ｗの範囲が大きくなる。すなわち、図４（ａ）、（ｂ）に示したように、先頭を検出した画像がパノラマ写真の生成に用いられないような場合が生じることを防ぐ。また、先頭を検出する画像及び最後尾を検出する画像に当該車両Ｗの多くの部分が含まれることで、パノラマ写真の生成に用いられる画像の数を削減することが可能となる。
図１７は、車両の検出のために生成されたパノラマ写真の他の例を示す図である。
ここでは、車両Ｗ１が車両Ｗｔを搬送している。これに伴い、車両Ｗ１のタイヤＴ１、Ｔ２に加えて、搬送されている車両ＷｔのタイヤＴ３ｔ、Ｔ４ｔも検出される。このとき、タイヤＴ１、Ｔ２、Ｔ３ｔ、Ｔ４ｔの水平方向についての位置関係を特定することで、タイヤＴ４ｔが車両Ｗ１のタイヤではないと判定される。タイヤＴ３ｔ、Ｔ４ｔは略同一の高さ方向位置にあり、タイヤ径も等しいので、タイヤＴ３ｔも車両Ｗ１のタイヤではないと判定される。
上記では、各タイヤが地面に接しているか否かの判定を行って、接していないタイヤを車軸数の計数から除外したが、地面に接していないタイヤの車軸数も計数する場合には、このように計数対象の車両Ｗ以外のタイヤを除外する必要が生じる。このようなタイヤは、自動車だけではなく、オートバイなども含まれ得る。また、接していないタイヤの車軸数を計数しない場合でも、このような判定により、より確実に接地しているタイヤの車軸数が計数される。
以上のように、本実施形態の処理装置２０は、制御部２１を備える。制御部２１は、特定手段として、走行する車両の少なくともタイヤＴを含む撮影画像における当該タイヤＴの位置を特定し、判定手段として、特定したタイヤＴの位置に基づいて、このタイヤＴが地面に接しているか否かを判定し、車軸数計数手段として、この判定の結果に応じて、各車両において、地面に接していると判定されたタイヤＴの車軸の数を計数する。
このように、二次元画像を用いてタイヤＴが地面に接しているか否かを判別し、地面に接している車軸数の計数を行うことで、例えば、有料道路における通行料金のように、地面へ接触を考慮した車軸数の計数が必要な場合に容易かつ適正に必要な車軸数を取得することができる。
また、制御部２１は、判定手段として、特定手段として特定した複数のタイヤＴにおける所定の位置（下端位置など）の高さ方向についての平均位置とこれら複数のタイヤＴの各々における所定の位置の高さ方向についての位置との比較により、複数のタイヤＴがそれぞれ地面に接しているか否かを判定する。リフトアクスルによりタイヤＴを地面に接触させるか又はさせないかのいずれかの場合、全てのタイヤＴの高さ位置の平均を算出することで、地面に接しているタイヤＴの高さは平均値以下となり、接していないタイヤＴの高さは平均より高くなる。よって、容易に全てのタイヤＴが地面に接しているか否かを判定することができる。
また、制御部２１は、判定手段として、特定手段として特定した複数のタイヤＴの各々における所定の位置（下端位置など）の高さ方向についての位置が他のタイヤＴのいずれかよりも高いものについて、当該タイヤＴが地面に接していないものと判定してもよい。すなわち、タイヤＴが地面に接しているかいないかのいずれかである場合、地面に接しているタイヤＴの高さ位置が最も低くなる。よって、最も低い位置のタイヤＴ以外のタイヤＴを地面に接していないと単純に判断することもできる。これにより、全てのタイヤＴを特定して平均値を求めた後でなくても順次タイヤＴが地面に接しているか否かを判定することができる。
また、所定の位置は、タイヤＴの下端位置である。実際に地面に接する下端位置を特定することで、容易かつ適切にタイヤＴが地面に接しているか否かを判定することができる。
また、所定の位置は、タイヤＴの外縁上の複数の点に基づいて算出される。地面に接しているか否かを判定するのに適切な位置、例えば、タイヤの回転軸位置などが直接特定できない場合、周囲の点の位置に基づいて算出してもよい。このような処理でも同様の精度で適切にタイヤＴが地面に接しているか否かを判定することができる。また、タイヤＴの外縁上の点には、多少自由度があるので、タイヤＴの汚れなどで特定の位置が見えない場合でも、柔軟かつ確実に所定の位置を特定することができる。また、特に、一つの車両にタイヤＴのサイズが複数種類ある場合でもこれらサイズによらずに容易に直接タイヤＴが地面に接しているか否かを判定することができる。
また、所定の位置は、タイヤＴが取り付けられたリムＴＲの外縁上の複数の点に基づいて算出されてもよい。リムＴＲの外縁の方が走行時に直接汚れが付着しにくく、また、走行時に荷重により変形しないので、タイヤＴの特定の位置が直接見えない場合や特定できない場合に、柔軟かつ正確に所定の位置を特定することができる。
また、所定の位置は、タイヤＴの回転軸位置であってもよい。タイヤＴは、その車軸が上げ下げされるので、その車軸の位置、すなわち、回転軸位置の変化を直接取得することができる。
また、所定の位置は、タイヤＴの上端位置であってもよい。上端位置は、下端位置と比較して路面状態などに応じて特定できない可能性が低く、また、タイヤＴの外縁において、高さ位置が最も高い場所として比較的容易に特定可能である。よって、撮影時の外部環境やタイヤの状況などの影響を受けづらく、より安定して容易にタイヤＴが地面に接しているか否かを判定することができる。
また、所定の位置は、タイヤＴが取り付けられたリムＴＲの外縁上の点であってもよい。リムＴＲの外縁の方が走行時に直接汚れが付着しにくく、また、走行時に荷重により変形しない。よって、撮影時の外部環境やタイヤの状況などの影響を受けづらく、より安定して容易にタイヤＴが地面に接しているか否かを判定することができる。
また、リムＴＲの外縁上の点は、当該リムＴＲの下端位置であってもよい。全てのタイヤＴのタイヤ径が等しい場合には、リムＴＲの下端位置の位置関係をタイヤＴの下端位置と同様に用いて当該リムＴＲに係るタイヤＴが地面に接しているか否かの判定を行うことができる。
また、所定の位置がタイヤＴの下端位置ではない場合、制御部２１は、判定手段として、複数のタイヤＴのサイズのうち少なくともいずれかが異なる場合に、当該サイズの違いに応じて所定の位置を基準となるタイヤのサイズに応じた位置に補正する。これにより、種々の所定の位置同士の比較で容易かつ適正に各タイヤＴが地面に接しているか否かを判定することができる。
また、制御部２１は、判定手段として、タイヤＴの下端位置における当該タイヤＴの変形の有無によりタイヤＴが地面に接しているか否かを判定する。タイヤＴが地面に接している場合、当該タイヤＴは、車体の荷重に応じて変形する。すなわち、タイヤＴの下端が水平方向に延びる線上に撮影される。これにより、タイヤＴの位置を他のタイヤＴの位置と比較せずとも、容易に当該タイヤＴが地面に接しているか否かを判定することができる。
また、制御部２１は、判定手段として、タイヤＴの高さ方向についての縦幅及び水平方向についての横幅を特定し、特定された２つの幅（縦幅及び横幅）の差異に基づいてタイヤＴが地面に接しているか否かを判定する。すなわち、タイヤＴの下端が直線状になっているか否かが判別しにくい場合であっても縦幅（上端位置と、路面に接している部分のいずれかの位置との高さ方向の差）が横幅よりも短いことが特定できればタイヤＴが変形しているか否かの判定が可能である。このように、地面に接している部分の形状判定を行わなくても容易かつ適切にタイヤＴが地面に接しているか否かを判定することができる。
また、制御部２１は、判定手段として、異なるタイミングにおける複数の撮影画像に基づいてタイヤＴの回転有無を判定することで、当該タイヤＴが地面に接しているか否かを判定してもよい。タイヤＴは、地面に接していれば走行に応じて回転し、接していなければ、回転しない状態で維持されるので、走行中に順次撮影された複数枚（複数フレーム）の画像を用いることでこの回転の有無を判断することができる。タイヤＴの回転は、ホイールＴＷの形状、模様や、タイヤＴ、リムＴＲなどに記載された標識などの位置の変化によって判別され得るので、タイヤＴの高さ方向についての位置や直線形状の特定などを行わなくても、容易かつ適正にタイヤＴが地面に接しているか否かを間接的に判定することができる。
また、制御部２１は、判定手段として、特定手段として特定した複数のタイヤ間の水平方向についての位置関係を算出し、当該位置関係に基づいて判定対象の車両のタイヤでないものを除外する。すなわち、荷台に積載された他の車両のタイヤは、判定対象の車両のタイヤの位置と重複していたり、高さ方向に極端に異なる位置に複数のタイヤが検出されたりといった違いがある。これらに基づいて、判定対象の車両のタイヤと他の車両のタイヤとを区別し、判定対象の車両のタイヤのみを抽出して正確に車軸数の計数を行うことができる。
また、制御部２１は、画像生成手段として、異なるタイミングで撮影された複数のフレームなどの画像を重ねて一の車両の少なくとも一方の側面に面した全てのタイヤを含むパノラマ写真を撮影画像として生成する。
広角のレンズでは、視野の端部で光学的に歪みが生じやすいので、レンズの画角をあまり広く取らないことで、このような歪みを抑え、撮影された画像における位置関係やサイズをそのまま実際の位置関係やサイズに対応させることができる。この場合、大型車両などでは、一枚の撮影画像内に車両の全体を収めることが困難になり得る。そこで、異なるタイミングで撮影され、それぞれ車両の一部ずつを含む画像を重ねていくことで、全体として判定対象の車両のタイヤの全体を含むパノラマ写真を合成（生成）することができる。このようなパノラマ写真を生成又は生成可能に位置づけ設定することで、当該車両のタイヤの相対的な位置関係を決定する処理を容易に行うことができる。これにより、適正に各タイヤＴが地面に接しているか否かを判定することができる。
また、制御部２１は、画像生成手段として、所定の間隔で撮影された複数の撮影画像のうち一部を利用してパノラマ写真を生成する。走行する車両の撮影は、実際には、動画撮影により高頻度で連続撮影され得る。これらの画像（フレーム画像）の全てをパノラマ写真の生成に用いても、重複部分が多く、手間が増大するので、適宜間引いて適切な間隔で選択し、重ねていくことで、無駄な処理を低減させながら車両の全てのタイヤＴが含まれるパノラマ写真を生成することができる。
また、制御部２１は、車両検出手段として、撮影画像の画角における背景が撮影された背景画像と撮影画像との比較に基づいて車両を検出する。すなわち、予め背景画像を撮影して当該背景画像と異なる部分を抽出することで、背景の前に入り込んだ車両の画像を抽出することができる。よって、車両の検出の手間を削減し、検出精度を向上させることができる。
また、制御部２１は、車両検出手段として、撮影画像と背景画像との差分を画素位置ごとに所定の条件で重み付けし、当該重み付けされた差分に基づいて車両を検出する。屋外での撮影などでは、日照などの環境条件によって背景画像にも多少の変化が生じ得るので、単純に車両だけを抽出するのは容易ではない。背景画像と撮影画像との間での背景部分の差異には環境条件に応じた特徴が現れる場合があるので、このような特徴に応じて重み付けを行うことで、車両の部分をより適切に抽出してその輪郭を特定することができる。
また、制御部２１は、車両範囲特定手段として、撮影画像から各車両の範囲を特定し、車軸数計数手段として、特定された範囲内で、地面に接しているタイヤの車軸の数を計数する。
このように、撮影画像に基づいて特定された車両範囲内のタイヤの車軸をその地面への接触有無を判断しながら計数することで、各車両について適切に、地面に接触しているタイヤの車軸数を得ることができる。
また、制御部２１は、境界検出手段として、撮影画像に対して定められた一部の範囲内で車両の先端及び後端を検出する。車両の走行路では、種々の種別の車両が走行しており、その走行速度によって間隔も一定ではない。したがって、単一画像の中に複数の車両が一部ずつ写りこむような場合があり得る。一方で、先頭の車両が後ろの車両を牽引して一体的に走行する車両などもあり得る。すなわち、各車両は、前後の車両と正確に分離される必要がある。車両の先頭や最後尾の検出範囲Ａｄを予め撮影範囲より狭い範囲に定めておき、当該検出範囲Ａｄ内で車両の検出を行うことで、前後の車両との接続部分がないことをより確実に検出し、各車両の範囲を正確に特定することができる。これにより、有料道路などで車両の課金ミスなど防ぐことができる。特に、レーザー光などを用いたセンサーでは、細い接続部Ｃなどの検出漏れが生じやすい。本実施形態の処理装置２０では、二次元画像を用いて検出範囲内の接続部Ｃの有無を判別することで、このような検出漏れを防ぎ、確実に車両の範囲を定めることができる。
また、制御部２１は、境界検出手段として、検出範囲Ａｄを変更設定することが可能である。車両の走行路では、渋滞状況などにより車両の走行速度や前の車両との間隔などが変化する。よって、検出範囲Ａｄを可変としておくことで、道路状況に応じた適切な車両の特定及び当該車両のタイヤＴの検出を行うことができる。
また、制御部２１は、境界検出手段として、車両の先頭を検出する場合と車両の最後尾を検出する場合とで、検出範囲Ａｄ１、Ａｄ２を異ならせて変更設定する。上述のように、一枚の撮影画像には、多くのタイヤが含まれていたほうが処理の効率がよいので、先頭を検出する検出範囲Ａｄ１を車両の進行方向寄りとし、最後尾を検出する検出範囲Ａｄ２を車両の進入側寄りとすることで、少ない画像枚数で効率よく各車両の全てのタイヤＴを検出し、それらの地面への接触有無に係る判定比較を行うことが可能となる。
また、制御部２１は、特定手段として、異なる方向からの撮影で得られた複数の撮影画像を取得し、いずれかの撮影画像を選択して用いてタイヤＴの位置を特定する。特に屋外での車両の撮影では、太陽光の入射方向や雨の吹きつけの方向などによって、車両の撮影精度が異なる場合がある。異なる方向から複数の撮影を行い、より適切な撮影精度が得られる撮影画像を選択することで、タイヤＴの特定及び当該タイヤＴが地面に接触しているか否かの判定をより精度よく行うことができる。
また、制御部２１は、特定手段として、周囲の環境条件に応じて撮影画像の選択を行う。すなわち、より適切にタイヤＴの状態が得られる撮影画像を選択して用いることで、タイヤＴの検出及びそれらの位置の特定に係る処理を適正に行い、検出の誤りなどを防止することができる。
また、周囲の環境条件には、太陽光の入射方向が含まれる。時間とともに変化する太陽光の入射方向や、季節及び雲の状況により変化する入射光量は、背景画像との差異を抽出する際に当該差異に影響する。よって、処理装置２０では、これらの影響を可能な範囲で排除しながら、より容易かつ適正にタイヤＴを検出し、また、その地面への接触有無を判定することができる。
また、制御部２１は、特定手段として、環境条件に応じたノイズを軽減する画像処理を行った後に、撮影画像の選択を行う。雨粒や風による埃などの影響は、画像処理によって低減させることができる場合があるので、このような画像処理を行った後に画像の選択を行うことで、最終的により好ましい画像を選択してより確実にタイヤＴの検出及び地面への接触有無の判定を行うことができる。
また、本実施形態の車軸数検出システム１は、上述の処理装置２０と、撮影画像の撮影を行う撮影部１１と、を備える。この車軸数検出システム１によれば、撮影部１１が撮影した二次元画像に基づいて、走行する各車両を容易かつ適正に分離検出し、当該車両のタイヤＴがそれぞれ地面に接しているか否かを判定し、地面に接しているか否かを考慮したタイヤＴの車軸数を計数することができる。これにより、タイヤＴの地面への接触有無を考慮した有料道路の料金の設定を正確に行うことができる。
また、本実施形態の処理装置２０では、制御部２１は、決定手段として、車軸数計数手段により計数された車軸数に基づいて、前記車両による有料道路などの所定の進入区間への進入料金（走行料金）を決定する。
このように、地面に接している車軸数が容易かつ適正に計数され、当該車軸数に基づいて料金が定められることで、車軸数の判定ミスによる料金の誤収受や集金漏れ、課金漏れなどを防ぐことができる。
また、本実施形態の車軸数検出システム１は、料金設定システムとして、撮影部１１による撮影画像に基づいて処理装置２０が走行料金を決定するので、地面に接している車軸数が容易かつ適正に計数され、当該車軸数に基づいて正確に料金が定められる。よって、料金の誤収受や集金漏れ、課金漏れなどを防ぐことができる。
また、本実施形態のプログラム２２１は、コンピューターに、走行する車両の少なくともタイヤＴを含む撮影画像における当該タイヤの位置を特定する特定手段と、特定手段により特定されたタイヤの位置に基づいて、タイヤＴが地面に接しているか否かを判定する判定手段と、判定手段による判定の結果に応じて、各車両において地面に接しているタイヤの車軸の数を計数する車軸数計数手段と、を実行させる。このように、プログラム２２１により走行車両の画像に基づく車軸数の計数をソフトウェア的に制御部２１（ＣＰＵ２１１）に行わせることで、特別な構成を必要とせずに容易かつ適正に地面に接しているタイヤＴの車軸数を取得することができる。
なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。
例えば、上記実施の形態では、車両の撮影は、側面から水平に行われるものとして説明したが、他の角度から行われてもよい。その場合には、撮影画像を適宜座標変換して地面からの距離を算出すればよい。
また、上記実施の形態では、タイヤＴの回転軸位置をタイヤＴの外縁上の複数の点から算出したり、リムＴＲの外縁上の複数の点から算出したりしたが、直接特定可能であれば特定してもよい。また、タイヤＴの外縁上の点とリムＴＲの外縁上の点とを組み合わせて回転軸位置が算出されてもよい。
また、上記実施の形態では、タイヤＴのサイズを各々実測することとしたが、車両の種別が判別可能な場合に車両のデータベースなどに基づいて当該車両が装着するタイヤＴのサイズの情報を取得して利用してもよい。
また、上記実施の形態では、タイヤＴの平均位置からの差と、下端の変形の有無又はタイヤの回転の有無とを組み合わせて地面への接触の有無を判定する例を挙げて説明したが、いずれか一つによりタイヤＴが地面に接触しているか否かを判定してもよい。これらの各方法、並びにタイヤの縦幅、横幅の差異及び各タイヤＴが高さ方向について最低位置にあるか否かを順次判定する方法のうちいずれの判定方法を用いるかについては、下端位置が見えるか否かに応じて適宜変更されてもよいし、下端位置を用いない方法で固定されてもよい。
また、上記実施の形態では、複数の画像を用いてパノラマ写真を生成することとしたが、実際にパノラマ写真を生成せずに、生成可能である一群の撮影画像として定めるだけであってもよい。また、パノラマ写真として定めずとも、複数の画像における重複部分と各車両の先頭及び最後尾の検出が可能であれば、各撮影画像について、そのままタイヤＴの検出及び地面への接触の有無を判定してもよい。また、パノラマ写真を生成するまでもなく一枚の撮影画像に収まる小型車両などについては、そのまま単一の撮影画像でこれらの処理を行うことが可能とされてもよい。
また、車両の先頭及び最後尾の検出は、必ずしも撮影画像の撮影範囲の一部の検出範囲Ａｄ内で行われなければならないものではない。撮影範囲全体において車両の輪郭検出に応じて先頭や最後尾が検出されてもよい。また、先頭の検出範囲Ａｄ１と最後尾の検出範囲Ａｄ２とは、同一であってもよい。
また、上記実施の形態では、背景画像との差分に基づいて車両の輪郭の検出を行ったが、このような処理が行われなくてもよい。また、前後のタイミングで撮影された画像との差分が利用されてもよい。
また、上記実施の形態では、車両の有料道路などへの進入に係る料金の計数を例に挙げて説明したが、有料駐車場への出入する車両の検出に用いられてもよい。また、処理装置２０による車軸数の計数は、料金決定の目的に限られず、車両の進入制限を行うゲートなどに用いられてもよい。
また、処理装置２０は、適宜な外部の撮影装置と接続されて、当該撮影装置の画像を取得して処理可能とされてよい。また、処理装置２０による車軸数の計数に係る処理は、リアルタイムで行われるものに限られない。例えば、各車両種別の通行量の計数などを目的として、所定期間の撮影画像を後に一括して処理する場合に用いられてもよい。
その他、上記実施の形態で示した構成、処理内容や処理手順などの具体的な細部は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
１、１ａ 車軸数検出システム
１０、１０ａ 撮影装置
１１ 撮影部
１２ 制御部
１３ 記憶部
１４ 通信部
２０ 処理装置
２１ 制御部
２１１ ＣＰＵ
２１２ ＲＡＭ
２２ 記憶部
２２１ プログラム
２２２ 料金表
２２３ 背景画像データ
２２４ 画像記録部
２３ 通信部
２４ 報知動作部
Ｃ 接続部
Ｔ、Ｔ１～Ｔ３、Ｔ１ｓ～Ｔ５ｓ、Ｔ３ｔ、Ｔ４ｔ タイヤ
ＴＲ リム
ＴＷ ホイール
Ｗ、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ２ｓ、Ｗｓ、Ｗｔ 車両

Claims (31)

  1. 走行する車両の少なくともタイヤを含む撮影画像における当該タイヤの位置を特定する特定手段と、
    前記特定手段により特定されたタイヤの位置に基づいて、前記タイヤが地面に接しているか否かを判定する判定手段と、
    当該判定手段による判定の結果に応じて、各車両において地面に接しているタイヤの車軸の数を計数する車軸数計数手段と、
    を備え、
    前記判定手段は、前記特定手段により特定された複数の前記タイヤにおける所定の位置の高さ方向についての平均位置と前記複数のタイヤの各々における前記所定の位置の高さ方向についての位置との比較により当該複数のタイヤがそれぞれ地面に接しているか否かを判定することを特徴とする画像処理装置。
  2. 前記所定の位置は、タイヤの下端位置であることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
  3. 前記所定の位置は、前記タイヤの外縁上の複数の点に基づいて算出されることを特徴とする請求項１又は２記載の画像処理装置。
  4. 前記所定の位置は、前記タイヤが取り付けられたリムの外縁上の複数の点に基づいて算出されることを特徴とする請求項１又は２記載の画像処理装置。
  5. 前記所定の位置は、タイヤの回転軸位置であることを特徴とする請求項１、３、４のいずれか一項に記載の画像処理装置。
  6. 前記所定の位置は、タイヤの上端位置であることを特徴とする請求項１又は３記載の画像処理装置。
  7. 前記所定の位置は、前記タイヤが取り付けられたリムの外縁上の点であることを特徴とする請求項１又は４記載の画像処理装置。
  8. 前記リムの外縁上の点は、当該リムの下端位置であることを特徴とする請求項７記載の画像処理装置。
  9. 前記判定手段は、前記タイヤのサイズのうち少なくともいずれかが異なる場合に、当該サイズの違いに応じて前記所定の位置を補正することを特徴とする請求項３～８のいずれか一項に記載の画像処理装置。
  10. 前記判定手段は、前記タイヤの下端位置における当該タイヤの変形の有無により前記タイヤが地面に接しているか否かを判定することを特徴とする請求項１～９のいずれか一項に記載の画像処理装置。
  11. 前記判定手段は、前記タイヤの高さ方向についての幅及び水平方向についての幅を特定し、特定された２つの前記幅の差異に基づいて前記タイヤが地面に接しているか否かを判定することを特徴とする請求項１～９のいずれか一項に記載の画像処理装置。
  12. 前記判定手段は、異なるタイミングにおける複数の撮影画像に基づいて前記タイヤの回転有無を判定することで、前記タイヤが地面に接しているか否かを判定することを特徴とする請求項１～１１のいずれか一項に記載の画像処理装置。
  13. 前記判定手段は、前記特定手段により特定された複数のタイヤ間の水平方向についての位置関係を算出し、当該位置関係に基づいて前記車両のタイヤでないものを除外することを特徴とする請求項１～１２のいずれか一項に記載の画像処理装置。
  14. 走行する車両の少なくともタイヤを含む撮影画像における当該タイヤの位置を特定する特定手段と、
    前記特定手段により特定されたタイヤの位置に基づいて、前記タイヤが地面に接しているか否かを判定する判定手段と、
    当該判定手段による判定の結果に応じて、各車両において地面に接しているタイヤの車軸の数を計数する車軸数計数手段と、
    を備え、
    前記判定手段は、前記特定手段により特定された複数のタイヤ間の水平方向についての位置関係を算出し、当該位置関係に基づいて前記車両のタイヤでないものを除外することを特徴とする画像処理装置。
  15. 異なるタイミングにおける複数の撮影画像を重ねて一の車両の少なくとも一方の側面に面した全てのタイヤを含むパノラマ写真を前記撮影画像として生成する画像生成手段を備えることを特徴とする請求項１～１４のいずれか一項に記載の画像処理装置。
  16. 前記画像生成手段は、所定の間隔で撮影された複数の撮影画像のうち一部を利用して前記パノラマ写真を生成することを特徴とする請求項１５記載の画像処理装置。
  17. 前記撮影画像の画角における背景が撮影された背景画像と前記撮影画像との比較に基づいて前記車両を検出する車両検出手段を備えることを特徴とする請求項１～１６のいずれか一項に記載の画像処理装置。
  18. 前記車両検出手段は、前記撮影画像と前記背景画像との差分を画素位置ごとに所定の条件で重み付けし、当該重み付けされた差分に基づいて前記車両を検出することを特徴とする請求項１７記載の画像処理装置。
  19. 前記撮影画像から各車両の範囲を特定する車両範囲特定手段を備え、
    前記車軸数計数手段は、前記車両範囲特定手段により特定された範囲内で、地面に接しているタイヤの車軸の数を計数する
    ことを特徴とする請求項１～１８のいずれか一項に記載の画像処理装置。
  20. 前記車両範囲特定手段は、前記撮影画像に対して定められた一部の範囲内で前記車両の先端及び後端を検出する境界検出手段を備えることを特徴とする請求項１９記載の画像処理装置。
  21. 前記境界検出手段は、前記一部の範囲を変更設定することが可能であることを特徴とする請求項２０記載の画像処理装置。
  22. 前記境界検出手段は、前記車両の先端を検出する場合と前記車両の後端を検出する場合とで、前記一部の範囲を異ならせて変更設定することを特徴とする請求項２０記載の画像処理装置。
  23. 前記特定手段は、異なる方向からの撮影で得られた複数の前記撮影画像を取得し、いずれかの撮影画像を選択して用いて前記タイヤの位置を特定することを特徴とする請求項１～２２のいずれか一項に記載の画像処理装置。
  24. 前記特定手段は、周囲の環境条件に応じて前記撮影画像の選択を行うことを特徴とする請求項２３記載の画像処理装置。
  25. 前記周囲の環境条件には、太陽光の入射方向が含まれることを特徴とする請求項２４記載の画像処理装置。
  26. 前記特定手段は、前記環境条件に応じたノイズを軽減する画像処理を行った後に、前記撮影画像の選択を行うことを特徴とする請求項２４又は２５記載の画像処理装置。
  27. 請求項１～２６のいずれか一項に記載の画像処理装置と、
    前記撮影画像の撮影を行う撮影部と、
    を備えることを特徴とする車軸数検出システム。
  28. 請求項１～２６のいずれか一項に記載の画像処理装置と、
    前記車軸数計数手段により計数された車軸数に基づいて、前記車両による所定の進入区間への進入料金を決定する決定手段と、
    を備えることを特徴とする料金設定装置。
  29. 請求項２８記載の料金設定装置と、
    前記撮影画像の撮影を行う撮影部と、
    を備えることを特徴とする料金設定システム。
  30. コンピューターに、
    走行する車両の少なくともタイヤを含む撮影画像における当該タイヤの位置を特定する特定手段と、
    前記特定手段により特定されたタイヤの位置に基づいて、前記タイヤが地面に接しているか否かを判定する判定手段と、
    当該判定手段による判定の結果に応じて、各車両において地面に接しているタイヤの車軸の数を計数する車軸数計数手段と、
    を実行させ、
    前記判定手段は、前記特定手段により特定された複数の前記タイヤにおける所定の位置の高さ方向についての平均位置と前記複数のタイヤの各々における前記所定の位置の高さ方向についての位置との比較により当該複数のタイヤがそれぞれ地面に接しているか否かを判定することを特徴とするプログラム。
  31. コンピューターに、
    走行する車両の少なくともタイヤを含む撮影画像における当該タイヤの位置を特定する特定手段と、
    前記特定手段により特定されたタイヤの位置に基づいて、前記タイヤが地面に接しているか否かを判定する判定手段と、
    当該判定手段による判定の結果に応じて、各車両において地面に接しているタイヤの車軸の数を計数する車軸数計数手段と、
    を実行させ、
    前記判定手段は、前記特定手段により特定された複数のタイヤ間の水平方向についての位置関係を算出し、当該位置関係に基づいて前記車両のタイヤでないものを除外することを特徴とするプログラム。
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