JPH07220193A - 交通状況判別装置 - Google Patents

交通状況判別装置

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JPH07220193A
JPH07220193A JP6026318A JP2631894A JPH07220193A JP H07220193 A JPH07220193 A JP H07220193A JP 6026318 A JP6026318 A JP 6026318A JP 2631894 A JP2631894 A JP 2631894A JP H07220193 A JPH07220193 A JP H07220193A
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JP
Japan
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neural network
traffic
learning
parking
offset
Prior art date
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Pending
Application number
JP6026318A
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English (en)
Inventor
Isao Horiba
勇夫 堀場
Koji Ueda
浩次 上田
Muneo Yamada
宗男 山田
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Nagoya Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Nagoya Electric Works Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡易な構成の2種類のニューラルネットワー
クを用いて、システムの休止期間を極力最小に抑えるこ
とで、交通環境の変化にも正確なる交通状況を判別し得
るものである。 【構成】 入力データと教師データとにより重み係数と
オフセットとを算定する学習用ニューラルネットワーク
7と、該学習用ニューラルネットワークの重み係数とオ
フセットとを入力し交通状況の判別を行う実行用ニュー
ラルネットワーク8とを具備した交通状況判別装置であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ニューラルネットワー
クの手法を用い、高速道路のサービスエリアやパーキン
グエリアの駐車状況、一般道路や高速道路の渋滞状況等
を判別する装置であって、交通環境の変化(例えば、交
通量の増加)によって判定基準の更新が必要となる交通
系の監視に適した交通状況判別装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来におけるニューラルネットワークの
手法を用い交通状況(駐車状況)を測定する装置として
は、本出願人会社が既に出願した特開平4−15800
号公報に記載した技術がある。以下、この駐車状況測定
装置を図2と共に説明する。
【0003】図2(a)において、1は駐車場であり、
駐車ブロック11 〜1n が設けられている。2は駐車状
況を測定する測定装置、3はテレビカメラにより撮影さ
れた映像信号を画像処理し駐車ブロックの代表エリアの
駐車率を測定する代表エリア駐車状況測定装置である。
4,5は同じく画像処理により入車率と出車率を測定す
る測定装置である。
【0004】図2(b)は前記した駐車状況測定装置の
概要を示し、21は情報処理部、22は表示部である。
前記情報処理部21におけるIは入力層、Hは中間層、
Oは出力層であり、入力層I、中間層H、出力層Oは、
1 〜I4 ,H1 〜H4 ,O1 〜O3 のニューロンから
なるニューラルネットワークを構成しており、各々のニ
ューロンは非線形的な応答により情報を伝達する。
【0005】出力層Oには正解事象T1 〜T3 が供給さ
れ、バックプロパゲーション法(逆伝播学習法)によ
り、矢印Aに示すように信号の伝播とは逆に進行して、
中間層Hから出力層Oへの結合重み係数Wjkと入力層I
から中間層Hへの結合重み係数Wijを、教師データ(正
解事象)T1 〜T3 が入力される毎に、出力O1 〜O3
との誤差が最小となるように修正される。
【0006】221は「満車」表示器、222は「混
雑」表示器、223は「空有」表示器にして、「満車」
「混雑」「空有」の信号は、図示しない駐車場の入路手
前に設置される大型の表示装置に伝送され同様の表示が
実行される。
【0007】次に、前記教師データとの誤差が最小とな
るための学習方法を図3、図4と共に説明する。入力層
I、中間層H、出力層Oに用いられるニューロンの応答
特性f(X) は、図3に示すように非線形シグモイド関数
が用いられている。 f(X) =−1/{1+exp(−2X/u0 )} (1) (1) 式のu0 は、シグモイド関数の傾きを決定する正の
パラメータである。
【0008】次に、ニューラルネットワークの学習につ
いて図4と共に説明する。前記した(1) 式をXについて
微分すると、次式が得られる。 f′(X) =2・f(X) ・{1−f(X) }/u0 (2) 各層の出力Ii ,Hj ,Ok は以下のように表される。
【数1】 ただし、θj は中間層Hのニューロンのオフセット、γ
k は出力層Oのニューロンのオフセットである。
【0009】また、出力層Oの出力Oknにおける教師信
号Tk との誤差ek (=Tk −Okn)とすると、この平
均2乗誤差Ek は次式によって表される。 Ek =1/2・(Tk −Okn2 (5) この平均2乗誤差Ek が最小となる状態が最適な学習状
態で、繰り返し学習することにより、このEk を最小化
する。この平均2乗誤差Ek が最小となるように結合重
み係数、オフセットを修正することがニューラルネット
ワークにおける学習行為である。
【0010】次に、前記した構成に基づいて動作を説明
する。始めに、日曜日を含む数日間にわたり教師データ
となる駐車状況が実測され、代表エリア駐車状況測定装
置3と入車率測定装置4および出車率測定装置5からの
測定データの入力に対して得られた出力Oに対する正解
事象Tとして出力層Oに入力され、その誤差を最小とす
る学習モードが実行される。
【0011】そして、駐車状況判別に関する目標とする
正解率が得られるようになったことを確認した後、情報
処理部21のニューラルネットワークにおいて実際の駐
車状況を判別し、この情報処理部21よりの出力によっ
て表示器221〜223で「満車」「混雑」「空有」の
表示を行うものである。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】ところで、結合重み係
数Wij,Wjkやオフセットθi ,γk は限られた範囲に
おいて得られた教師データに基づく不変の数値であるた
め、交通環境が変化した場合には、その都度システムを
休止して学習モードを実行しなければならないといった
不都合があった。
【0013】すなわち、サービスエリアやパーキングエ
リアを利用する車両台数が相対的に増えたことによって
通過率を補正する場合や、新しいサービスエリアができ
車両の利用傾向に変化が生じた場合および通年に渡る駐
車傾向や天候等によって大きな差が有り、それにより生
じる誤差を縮小するために定期的に実測する場合など
に、結合重み係数を修正しなければならない。
【0014】本発明は前記した問題点を解決せんとする
もので、その目的とするところは、簡易な構成の2種類
のニューラルネットワークを用いて、システムの休止期
間を極力最小に抑えることで、交通環境の変化にも正確
なる交通状況を判別し得る交通状況判別装置を提供せん
とするにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明の交通状況判別装
置は前記した目的を達成せんとするもので、その手段
は、入力データと教師データとにより重み係数とオフセ
ットとを算定する学習用ニューラルネットワークと、該
学習用ニューラルネットワークの重み係数とオフセット
とを入力し交通状況の判別を行う実行用ニューラルネッ
トワークとを具備したものである。
【0016】
【作用】前記した如く構成した本発明の交通状況判別装
置は、学習用ニューラルネットワークにより実行モード
とは並行に学習モードを実行させ重み係数とオフセット
とを求め、該学習モードの学習結果を確認の後、それら
を実行モードを行うニューラルネットワークの重み係数
とオフセットのメモリテーブルに転送して現用の重み係
数とオフセットの更新を瞬時に行い、更新した重み係数
とオフセットにより休止期間を設けることなく実行モー
ドを実行するものである。
【0017】
【実施例】以下、本発明に係る交通状況判別装置の実施
例を図1と共に説明する。61,62は駐車場への入路
と出路に設置され、通過する車両を検出する位置センサ
と、該位置センサの検出信号により車両を撮像するテレ
ビカメラと、該カメラによって撮影された映像を処理す
る画像処理装置とからなる通過率測定装置にして、単位
時間の最大通過台数(実測値の平均に安全率を掛けた台
数)に対する通過台数の比(通過率)を出力する。
【0018】63,64は駐車場における照明柱等の上
方に設置された代表エリアを監視するテレビカメラと画
像処理装置とから構成した駐車率測定装置にして、本実
施例にあっては2ヵ所の代表エリアを監視するものであ
り、該代表エリアの駐車台数に対する単位時間当たりの
駐車率を出力する。
【0019】7は前記通過率測定装置61,62および
駐車率測定装置63,64からの信号が入力される実行
用ニューラルネットワークにして、入力層71、中間層
72、出力層73および後述する教師用ニューラルネッ
トワーク8よりのデータをメモリするメモリ部74とよ
り構成されている。
【0020】8は前記実行用ニューラルネットワーク7
と同様に通過率測定装置61,62および駐車率測定装
置63,64からの信号が入力される学習用ニューラル
ネットワークにして、入力層81、中間層82、出力層
83と、該出力層83よりの信号と教師データとを比較
する誤差判定部84および学習を行ったデータをメモリ
するメモリ部85および該メモリ部85でメモリしたデ
ータを転送するデータ転送部86とより構成されてい
る。
【0021】9は前記実行用ニューラルネットワーク7
における出力層73よりの信号を数値表示する表示器9
1,92および93を備えると共に、数値の最大の出力
を判別し判別結果を「満車」か「混雑」あるいは「空
有」の信号として出力する。
【0022】次に、前記した構成に基づいて動作を説明
する。学習動作を行うときは、通過率測定装置61,6
2の通過率と、駐車率測定装置63,64の駐車率およ
び正解事象によりバックプロパゲーション法を用いて学
習する手法は従来例と同様なので説明は省略する。
【0023】そして、学習動作の終了したニューラルネ
ットワーク7に対して、測定した単位時間当たりの通過
台数と代表エリアの駐車台数を計数加算し、最大通過台
数との比により求めた通過率と駐車台数との比により求
めた駐車率とを入力することにより、駐車場全体の駐車
率を算出し、出力O1 ,O2 またはO3 として満車状
況、混雑状況および空車状況が出力され、駐車状況判別
部9で出力値の最も大きな値を判定し、表示器91〜9
3で該当する「満車」か「混雑」あるいは「空有」の表
示を行うと共に、その信号を駐車場の手前に設置された
図示しない大型の表示装置に出力し、同じく「満車」か
「混雑」か「空有」の表示を行う。
【0024】前記した動作は、従来例と同様に駐車場の
駐車状況を判別して表示を行うまでの説明であるが、本
実施例にあっては、学習用ニューラルネットワーク8に
も通過率測定装置61,62の通過率と、駐車率測定装
置63,64の駐車率が入力されている。そして、必要
時に教師データを学習用ニューラルネットワーク8に入
力して、該ニューラルネットワーク8において学習を行
う。
【0025】この学習において誤差判定部84が誤差の
収束(データが一定期間変更しないことなど)を確認す
ると、そのデータはメモリ部85にメモリされると共に
データ転送部86より重み係数とオフセットを、動作中
の実行用ニューラルネットワーク7のメモリ部74に転
送する。
【0026】実行用ニューラルネットワーク7はメモリ
部74にメモリされたデータによって古いデータを瞬時
に更新し、この更新したデータをもって測定を継続す
る。従って、交通環境が変化した場合にも、正確な測定
が可能となり表示を正確に行える。また、前記転送指示
は、正解率向上の十分な検証を行った後、手動操作また
は自動操作によって実行してもよい。
【0027】また、駐車率と相関の高い駐車場入路に進
入する車両の速度を測定し、その比率(例えば、50Km
/h−0.0 、0Km/h−1.0 )を実行用と学習用のニューラ
ルネットワークの入力層に入力することにより、駐車場
の判別精度を一層向上させてもよい。
【0028】さらに、本発明の上記の駐車状況の判別に
限らず、種々の交通状況判別に応用できるものである。
例えば、道路を走行する単位時間当たりの通過台数(交
通量)と車両の速度等から道路の渋滞度を判別する場合
は、各々のニューラルネットワークの入力層に通過率と
速度比とを入力し、ランク分けした渋滞度の信号を実行
用ニューラルネットワークの出力層から出力する。
【0029】この場合においても、時間、曜日、月毎に
交通量の占める車種が変動するため、実施例のように適
宜学習用ニューラルネットワークに教師信号を入力して
学習を行い、適切な重み係数とオフセットによって渋滞
状況の正しい判別を実行する必要がある。
【0030】また、本発明の交通状況判別装置は、交通
信号機の点灯時間制御にも応用することが可能である。
例えば、青信号時に信号交差点手前の直進車線と右折車
線を通過する車両の通過率(端子時間当たりの最大通過
台数との比)と、それ以前の特定区間における車両の占
有比率をニューラルネットワークの入力層に入力し、出
力層から青信号と矢印信号に関する点灯パターンに対応
した信号を出力する。
【0031】これによって、占有率が高くても右折車が
少ない場合には、青時間の点灯時間が長く矢印信号の点
灯時間の短い点灯パターンに対応した信号を出力層から
出力させることで信号待ちによる渋滞を回避する。さら
に、交差する道路においても同様な制御を実行し、両道
路の最適な点灯周期を決定する。
【0032】この場合においても、道路状況の変化によ
る交通環境や曜日等による時間的要因や路面凍結等の天
候的要因などによって教師信号を更新する必要があり、
それを学習用ニューラルネットワークで学習させ、その
変化に対応できる適切な重み係数とオフセットによって
正しい制御を行うことが大切である。
【0033】なお、前記した実施例においては、入力層
に入力するパラメータとして交通量、車速、占有率の場
合について説明したが、車間や車種および天候条件な
ど、その交通状況の判別の目的に応じた情報を利用する
ことができる。
【0034】
【発明の効果】本発明は前記したように、学習用ニュー
ラルネットワークにより実行モードとは並行に学習モー
ドを実行させ重み係数とオフセットのデータを求め、こ
のデータにより実行用ニューラルネットワークのデータ
を更新し、この新しいデータに基づいて交通状況の判別
を行うようにしたので、システムの休止期間を極力最小
に抑えることができ、交通環境の変化にも正確なる交通
状況を判別し得る等の効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る交通状況判別装置の概要を示すブ
ロック図である。
【図2】(a)は駐車場に応用した場合における駐車場
全体の平面図、(b)は従来の駐車状況測定装置の概要
を示すブロック図である。
【図3】ニューロンの応答特性を示す説明図である。
【図4】ニューラルネットワークの構成を示す説明図で
ある。
【符号の説明】
61,62 通過率測定装置 63,64 駐車率測定装置 7 実行用ニューラルネットワーク 74 メモリ部 8 学習用ニューラルネットワーク 84 誤差判定部 85 メモリ部 86 データ転送部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年3月18日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】次に、ニューラルネットワークの学習につ
いて図4と共に説明する。前記した(1)式をXについ
て微分すると、次式が得られる。 f′(X)=2・f(X)・{1−f(X)}/u (2) 各層の出力I,H,Oは以下のように表される。
【数1】 ただし、θは中間層Hのニューロンのオフセット、γ
は出力層Oのニューロンのオフセットである。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0029
【補正方法】変更
【補正内容】
【0029】この場合においても、時間、曜日、月毎に
交通量占める車種が変動するため、実施例のように適
宜学習用ニューラルネットワークに教師信号を入力して
学習を行い、適切な重み係数とオフセットによって渋滞
状況の正しい判別を実行する必要がある。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0030
【補正方法】変更
【補正内容】
【0030】また、本発明の交通状況判別装置は、交通
信号機の点灯時間制御にも応用することが可能である。
例えば、青信号時に信号交差点手前の直進車線と右折車
線を通過する車両の通過率(単位時間当たりの最大通過
台数との比)と、それ以前の特定区間における車両の占
有比率をニューラルネットワークの入力層に入力し、出
力層から青信号と矢印信号に関する点灯パターンに対応
した信号を出力する。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0031
【補正方法】変更
【補正内容】
【0031】これによって、占有率が高くても右折車が
少ない場合には、青信号の点灯時間が長く矢印信号の点
灯時間の短い点灯パターンに対応した信号を出力層から
出力させることで信号待ちによる渋滞を回避する。さら
に、交差する道路においても同様な制御を実行し、両道
路の最適な点灯周期を決定する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ニューラルネットワークの手法を用いて
    駐車場の駐車状況や車両の渋滞状況等の交通状況の判別
    を行う交通状況判別装置であって、入力データと教師デ
    ータとにより重み係数とオフセットとを算定する学習用
    ニューラルネットワークと、該学習用ニューラルネット
    ワークの重み係数とオフセットとを入力し交通状況の判
    別を行う実行用ニューラルネットワークとを具備したこ
    とを特徴とする交通状況判別装置。
JP6026318A 1994-01-28 1994-01-28 交通状況判別装置 Pending JPH07220193A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6026318A JPH07220193A (ja) 1994-01-28 1994-01-28 交通状況判別装置

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ID=12190049

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