JPH06274787A

JPH06274787A - 車両判別装置

Info

Publication number: JPH06274787A
Application number: JP5758193A
Authority: JP
Inventors: Takehide Hirabayashi; 丈英平林; Hideo Shimizu; 秀雄清水
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1993-03-18
Filing date: 1993-03-18
Publication date: 1994-09-30

Abstract

(57)【要約】【目的】側面から見た移動車両のシルエットのパターン
マッチングにより、低価格化と省スペース化された車両
判別装置を提供する。【構成】測距センサ２を用いて移動車両１を上部から眺
め、像信号データ31を車高測定部33に入力し、移動車両
までの距離ｈを測り、車高データ36を得、さらに、測距
センサ２の受光センサアレイ6a上に結像された像信号デ
ータ31を速度測定部32に入力し、被写体像の時間的変化
を分析することにより、移動車両の速度データ35を求
め、シルエット抽出部34に速度データ35および車高デー
タ36を入力し、車長データを求めることによって、車両
側面のシルエットを抽出し、予め登録されたシルエット
パターンと比較照合することにより移動車両の車種判別
を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は有料道路の料金収受シス
テムに適用される車両判別装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】無人の料金所で、有料道路を利用する車
両から料金を収受する料金収受システムの一部であっ
て、有料道路を利用する車両の車種を自動判別するため
の装置に関するものである。図６は従来より実施されて
いる車両判別装置の構成図であり、有料道路を利用する
車両は有料道路の料金所に進入する前方で所定の進路を
進行中に、各種のセンサによって車両の車軸数、車輪
数、車幅などが計測され、これらの情報を基に車両の車
種判別が行われている。

【０００３】図６において、１は車種判別される車両で
あり、従来この種の車両判別装置は、主として車両判別
用踏切12と、車両分離器13a,13b と、車高検知器14a,14
b と、車長検知器15a,15b などから構成されている。車
両判別用踏切12は路上所定位置に設置された踏切板を通
過車両１が踏むことによって、踏切板下部に設置された
抵抗体が車両１の重みで押圧され、抵抗値が変化するも
のであり、この抵抗値の変化からタイヤの幅、車軸数、
車輪数、輪距などが別置された電子装置により計測演算
される。

【０００４】また、車両分離器13a,13b は多数の発光素
子と受光素子の集合体で構成され、一方の発光素子を多
数収納した発光器13a からの光ビームが他方の受光素子
を多数収納した受光器13b で受光される。移動車両が通
過中はこの光ビームの一部が遮光される。この光ビーム
の一部が遮光中は移動車両が通過中と判断し、前後の車
両との分離・区分を行うものである。トレーラなどの荷
物車を牽引する牽引部は最小60φであるので、車両分離
器13a,13b は60mm以上の寸法のものがこの車両分離器13
a,13b を通過した際、これを検知できるように、細かい
寸法幅で上記発・受光素子対が配列されている。

【０００５】車高検知器14a,14b の動作原理も光ビーム
の遮光を利用し、一方の発光素子を収納した発光器14a
からの光ビームを他方の受光素子を収納した受光器14b
で受光し、どの高さまでの光ビームが遮光されたかによ
って車高を検知するものであり、車両分離器13a,13b に
較べて発受光素子対が広い間隔で配列されている。車長
検知器15も発光器15a からの光ビームが受光器15b で受
光されるものであり、移動車両による遮光の有無を検知
し、車両分離器13a,13b の検知信号と連動して移動車両
の車長と所定の寸法との間で大小判別を行うものであ
る。

【０００６】また、設置場所などによっては、ＩＴＶカ
メラ16の映像を画像処理装置17を用いて画像処理し、車
両のナンバープレートを読取り、車高検知器などからの
信号と組み合わせ判別しているものもある。また、図
７、図８に示すように、車両側面のシルエットを読取
り、通行車両の車種を判別するものが考えられている。
図７では、複数の発光素子を収納した発光器18からの光
ビームが、他方の複数の受光素子を収納した受光器19で
受光され、移動車両が通過中にこの光ビームの一部が遮
光され、車高が検知され、速度センサ20からの速度信号
と車高データとからシルエットを抽出する。図８は、側
面からＩＴＶカメラ16で車両の側面全体を撮影し、この
映像を画像処理装置17を用いて画像処理を行い、シルエ
ットを抽出する例を示している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような車両判別装
置で、例えば車両の車軸数、車輪数、車幅などを計測し
て、これらの情報を基に通行車両の車種判別を行って
も、あるいは、この判別装置と車両のナンバープレート
を読み取る装置とを組み合わせても、確実に車両判別を
行うことは困難である。何故ならば、例えば軽自動車と
小型車は料金体系区分が異なるが、法律規制上の違いは
排気量のみであり、車軸数、車輪数、車幅などのみから
では判定を誤り易い。また、ナンバープレートを読み取
るものでも、泥や雪、さらには、ナンバープレートの取
付位置などの制約条件を受け易い。

【０００８】また、予め登録されたシルエットパターン
と比較照合することにより移動車両の車種を判別するシ
ルエット判別において、例えば前述の様に、側面から複
数のセンサを用い車両のシルエットを読み取るもので
は、垂直方向に多数のセンサを必要とし、さらに別の速
度センサを配置しなければならない。また、画像処理装
置によって車両のシルエットを読み取るものでは、画像
処理装置用カメラを設置するのに適切な設置場所を得る
のが難しいなどの問題がある。

【０００９】本発明は上記の点にかんがみてなされたも
のであり、その目的は前記した課題を解決して、安価で
省スペース型のシルエット読取りによる車両判別装置を
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の車両判別装置は、車両の側面のシルエット
によって車両の車種を判別する車両判別装置において、
一対の受光センサアレイと一対の結像レンズとからなる
測距センサと、この測距センサの２個の受光センサアレ
イ上に結像される像の位置から、測距センサから車両の
上部までの距離を求めて、車両の車高を測定する手段
と、前記受光センサアレイ上に結像された像が単位時間
内に受光センサアレイ上を移動した距離から車両の移動
速度を測定する手段と、車高測定手段と車両速度測定手
段とからの車高データおよび速度データから、車両の側
面のシルエットを抽出する手段と、を備え、この抽出さ
れたシルエットを予め登録されたシルエットパターンと
比較照合して車両の車種判別を行うものとする。

【００１１】また、上記構成の車両判別装置において、
車高測定手段は、車両に向けて発射されたパルス状の補
助光の前記車両からの反射光が受光センサアレイ上に結
像される位置から車両の車高を測定するものであり、車
両速度測定手段は、自然光によって受光センサアレイ上
に結像される車両の像の動きから車両の移動速度を測定
するものとする。

【００１２】

【作用】上記構成により、一対の受光センサアレイと一
対の結像レンズとからなる測距センサが移動車両の上部
から眺めるように配置し、測距センサの２個の受光セン
サアレイ上に結像される像の位置から、移動車両までの
距離を単位時間毎に測り、路面上のこの測距センサの設
置高さからこの測距センサで計測された移動車両までの
距離を引き算することにより、単位時間毎の移動車両の
車高を計測し、また、同じ受光センサアレイ上に結像さ
れた像が単位時間内にセンサ上を動いた距離より、単位
時間毎の車両移動速度を求め、これらの車高データおよ
び速度データから、通過車両の通過速度に影響されな
い、移動車両側面のシルエットを演算・抽出し、このシ
ルエットを、予め登録されたシルエットパターンと比較
照合することにより移動車両の車種判別を行うことがで
きる。

【００１３】また、車高測定時に、測距センサ側から移
動車両に向けてパルス状の補助光を発し、この補助光か
らの反射光が受光センサアレイ上に結像される像の位置
から移動車両の車高測定を行うので、車高測定は補助光
の発光時にのみ行われ、残りの時間は、自然光によって
受光センサアレイ上に結像される移動車両の像の特徴部
分（例えば、結像のピーク部分）の動きを測定すること
により速度測定を行うことができる。このため、同一場
所の同一センサから、移動車両側面のシルエットを抽出
することができ、車両判別装置の低価格化と省スペース
化とを図ることができる。

【００１４】

【実施例】図１は本発明による車両判別装置の実施例の
構成図、図２は補助光による車高測定および速度測定の
切換えを説明する説明図、図３は車高測定の原理図、図
４は速度測定の原理図、図５はシルエットの抽出方法を
説明する説明図を示し、図６に対応する同一部材には同
じ符号が付してある。

【００１５】図１において、測距センサ２は所定の路面
脇に設置された構造物30に路面より高さＡの位置に、ほ
ぼ路面中央で、下方に向けて配設され、測距センサ２の
下を通過する移動車両を上部より眺め、受光センサアレ
イ６上に結像された像信号データ31を速度測定部32と車
高測定部33に出力する。速度測定部32は像信号データ31
を演算処理し、各時刻毎の速度データ35をシルエット抽
出部34に出力する。また一方、車高測定部33も像信号デ
ータ31を演算処理し、各時刻毎の車高データ36をシルエ
ット抽出部34に出力する。シルエット抽出部34は速度デ
ータ35および車高データ36を演算処理し、シルエットデ
ータ37を車両判別制御部３に出力する。車両判別制御部
３には、予め、各車両毎のシルエットパターンが登録さ
れており、この予め登録されたシルエットパターンと、
上記シルエット抽出部34で抽出されたシルエットデータ
37と、を比較照合することにより移動車両の車種判別を
行う。

【００１６】以下、本発明の構成における、車高測定、
速度測定およびシルエット抽出の原理について説明す
る。車高測定の原理図を示す図３において、測距センサ
２は、焦点距離が共にｆで、路面とほぼ平行で光軸間距
離Ｂに配設された２個の結像レンズ5a,5b と、この２個
の結像レンズ5a,5b にそれぞれ対応して被写体像7a,7b
が結像され、２個の結像レンズ5a,5b から焦点距離ｆ離
れた位置に結像レンズ5a,5b と平行に配設され、多数の
フォトダイオードが一定間隔でライン上に配列された２
個の受光センサアレイ6a,6b と、よりなり、三角測距法
の原理によって車両までの距離を求めるものである。

【００１７】車両表面の光量分布４は結像レンズ5a,5b
により受光センサアレイ6a,6b 上に車両像7a,7b として
結像される。いま、結像レンズ5a,5b の光軸と受光セン
サアレイ6a,6b との交点位置をそれぞれの基準位置と
し、受光センサアレイ6a,6b 上の２個の車両像7a,7b の
位置とこの基準位置とを比較し、例えば、車両表面の光
量分布４のピーク点に対応した受光センサアレイ6a,6b
上の２個の車両像7a,7bのピーク点とこの基準位置との
距離Δx₁、Δx₂をそれぞれ求める。このときの車両まで
の距離ｈは、(1) 式より求まる。ｈ＝Ｂ・ｆ／（Δx₁＋Δx₂） ‥‥‥‥‥(1) また、このときの車高データＨは、路面からセンサまで
の距離をＡとし、Ｈ＝Ａ−ｈ ‥‥‥‥‥(2) (2) 式より求まる。

【００１８】車両表面の光量分布４のピーク点は、図３
には図示されていないが、車高測定時に、測距センサ２
の方から移動車両１に向けてスポット状のパルス補助光
を照射し、この補助光からのスポット反射光を利用する
ことにより、容易にこの車両表面の光量分布４のピーク
点を得ることができる。次に、図４に速度測定の原理図
を示す。図３の車高測定では、２個の結像レンズ5a,5b
と２個の受光センサアレイ6a,6b を利用したが、速度測
定ではいずれか一方の、例えば、結像レンズ5aと受光セ
ンサアレイ6aを利用し、車両表面の光量分布の差によっ
て生ずる車両像を像信号データ31として速度測定部32に
入力する。図４において、時刻ｔにおける車両表面の光
量分布８は、同時刻ｔで受光センサアレイ6a上に車両像
10として結像される。また、時刻ｔ＋Δｔにおける車両
表面の光量分布９は、同時刻ｔ＋Δｔで受光センサアレ
イ6a上に車両像11として結像される。ここで、受光セン
サアレイ6a上の車両像10および車両像11の特徴部分（例
えば、結像のピーク部分）を比較し、この動いた距離Δ
ｍを求めると、このときの車両速度ｖは次式で表され
る。ｖ＝（Δｍ×ｈ／ｆ）／Δｔ ‥‥‥‥‥‥(3) ここで、ｈは各時刻毎の、(1) 式で求められた値を用い
る。

【００１９】次に、図５にシルエット抽出の原理図を示
す。図５の(a) は各測定時刻と車高データとの関係を示
し、各測定時刻を横軸に、車高データを縦軸にプロット
したものである。いま、移動車両の車高および速度デー
タは単位時間Δｔ毎に計測されているものとする。移動
車両が測距センサ２の真下を通過し始めたときを第１回
目の測定とし、このときの測定時刻をt(1)とし、以降ｉ
番目の測定時刻をt(i)とする。測定時刻t(i)からt(i+1)
における速度をv(i)とすると、この間における移動車両
の移動距離Ｍ(i) は(4) 式で表される。Ｍ(i) ＝v(i)・Δｔ ‥‥‥‥‥‥(4) 図５の(b) に車長と車高の関係、即ち、車両側面のシル
エット図を示し、車長を横軸に、車高データを縦軸にプ
ロットしたものである。第１回目の車長データを０と
し、i+1 回目の車長データをＬ(i+1) とすると、Ｌ(i+1) ＝｛Ｍ(1)+Ｍ(2)+‥‥‥Ｍ(i) ｝＝Δｔ・｛v(1)+v(2)+‥‥‥v(i)｝‥‥(5) (5) 式によって各測定時における車長データを求めるこ
とができる。

【００２０】図２は測距センサ２の横から出射された補
助光により、車高測定および速度測定を切換える測定モ
ードの切換えを説明する説明図を示す。図２の(a) にお
いて、測距センサ２の横に発光素子25が配設され、発光
素子25は発光素子駆動回路24から電力供給を受け、スイ
ッチ23 (SW3)のON-OFF制御によって、スポット状のパル
ス補助光を移動車両に向けて照射する。また、測距セン
サ２の像信号データ31はスイッチ21 (SW1)を介して速度
測定部32へ、またスイッチ22 (SW2)を介して車高測定部
32へ出力される。その他の構成は図１で説明したものと
同じである。

【００２１】かかる構成において、発光素子25からスポ
ット状のパルス補助光を移動車両に向けて照射すること
により、車両表面上にコントラストの強い光量分布28が
できる。この反射光を受光センサアレイ6a,6b 上に２個
の車両像7a,7b として結像させ、補助光によってできた
スポット状のコントラストの強いピーク点から、それぞ
れの基準位置からの距離Δx₁、Δx₂をそれぞれ求め、車
両までの距離ｈを求めることができる。

【００２２】また、この発光素子25からのパルス状の補
助光が照射されていないとき、即ち、自然光のみのとき
は、車両表面上の光量分布27を受光センサアレイ6a上に
車両像7aとして結像させ、この光量分布27の特徴部分の
時間的移動を計測することにより、車両速度を計測する
ことができる。図２の(b) はスイッチSW1,SW2,SW3 のON
-OFF制御のタイミング図を示す。スイッチSW2,SW3 は同
じタイミングでON-OFFされ、スイッチSW1 はその逆の作
動を行う。即ち、スイッチSW2,SW3 がONして、発光素子
25からのパルス状の補助光が照射されているときは、ス
イッチSW2 を介して車高測定部33に光量分布28が入力さ
れ、このとき速度測定部32にはスイッチSW1 がOFF して
おり、光量分布28は入力されない。また、スイッチSW2,
SW3 がOFF して、発光素子25からの補助光が照射されて
いない自然光のときは、スイッチSW1 がONして速度測定
部32に光量分布27が入力され、このとき車高測定部33に
はスイッチSW2 がOFF しており、光量分布27は入力され
ない。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたように本発明の構成によれ
ば、測距センサを用いて移動車両をその上部から眺め、
移動車両までの距離を測り、車高データを得て、さら
に、この測距センサの受光センサアレイ上に結像された
被写体像の時間的変化を分析することにより、移動車両
の移動速度を求め、車長データを求めることによって、
車両側面のシルエットを抽出することができ、予め登録
されたシルエットパターンと比較照合することにより移
動車両の車種判別を行うことができる。

【００２４】従来技術における車両分離器、車高検知
器、車長検知器などから構成された車両判別装置とか、
図７、図８に示した他の車両側面のシルエットを抽出す
る方式に較べて、構成要素は格段に減少し、車両判別装
置の低価格化と省スペース化とを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構成図

【図２】補助光による車高測定および速度測定の切換え
を説明する説明図

【図３】車高測定の原理図

【図４】速度測定の原理図

【図５】車両側面のシルエットの抽出方法を説明する説
明図

【図６】従来技術の車両判別装置の構成図

【図７】従来技術の車両判別装置で、車両側面のシルエ
ットを読取る他の構成図

【図８】従来技術の車両判別装置で、車両側面のシルエ
ットを読取る他の構成図

【符号の説明】

１移動車両２測距センサ３車両判別制御部４、８、９、27、28 車両表面の光量分布 5a、5b 結像レンズ 6a、6b 受光センサアレイ 7a、7b、10、11 センサアレイ上の車両像 12 車両判別踏切 13a,13b 車両分離器 14a,14b 車高検知器 15a,15b 車長検知器 16 ＩＴＶカメラ 17 画像処理機 18 複数の発光素子を収納した装置 19 複数の受光素子を収納した装置 20 速度センサ 21、22、23 スイッチ 24 発光素子駆動回路 25 発光素子 31 像信号データ 32 速度測定部 33 車高測定部 34 シルエット抽出部 35 速度データ 36 車高データ 37 シルエットデータＡ受光センサアレイから路面までの距離Ｂ光軸間距離ｆレンズの焦点距離ｈ結像レンズから車両までの距離 Δx₁、Δx₂ 受光センサアレイ上の基準位置からの被
写体距離

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の側面のシルエットによって前記車両
の車種を判別する車両判別装置において、一対の受光センサアレイと一対の結像レンズとからなる
測距センサと、この測距センサの２個の前記受光センサアレイ上に結像
される像の位置から、前記測距センサから前記車両の上
部までの距離を求めて、前記車両の車高を測定する手段
と、前記受光センサアレイ上に結像された像が単位時間内に
前記受光センサアレイ上を移動した距離から前記車両の
移動速度を測定する手段と、前記車高測定手段と前記車両速度測定手段とからの車高
データおよび速度データから、前記車両の側面のシルエ
ットを抽出する手段と、を備え、この抽出されたシルエットを予め登録されたシルエット
パターンと比較照合して前記車両の車種判別を行う、こ
とを特徴とする車両判別装置。
【請求項２】請求項１に記載の車両判別装置において、
車高測定手段は、車両に向けて発射されたパルス状の補
助光の前記車両からの反射光が受光センサアレイ上に結
像される位置から前記車両の車高を測定するものであ
り、車両速度測定手段は、自然光によって前記受光センサア
レイ上に結像される前記車両の像の動きから前記車両の
移動速度を測定するものである、ことを特徴とする車両
判別装置。