JPH0883391A

JPH0883391A - 車番認識装置

Info

Publication number: JPH0883391A
Application number: JP6219815A
Authority: JP
Inventors: Tadaaki Kitamura; 忠明北村; Yoshiki Kobayashi; 小林　　芳樹; Masao Takato; 政雄高藤; Kazuya Takahashi; 一哉高橋; Yoshiyuki Sato; 良幸佐藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-09-14
Filing date: 1994-09-14
Publication date: 1996-03-26

Abstract

(57)【要約】【目的】ナンバープレートの認識を行うための照明装置
を、小型省電力とし、夜間時の無灯火車両について的確
に通過を検知する。【構成】車両が画面に一部分が見えるまではシャッター
速度ＯＦＦ，照明を低パワーの連続照明モードに設定
し、画面に変化が現われた場合にシャッターをＯＮ，照
明パワーをフルに切り換える。【効果】車両が画面に入りかけたときだけ照明をフルパ
ワーに設定し、消費電力，長寿命な車番認識用の照明装
置を提供可能する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車のナンバープレート
（以下、プレートと称す）上の文字を画像処理により認
識する車番認識装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７はナンバープレート認識装置の道路
上における設置の一例を示す図である。位置センサ４１
で車両４０の到来を検知し、そのタイミングで照明４３
を点灯し、そのときの映像をテレビカメラ４２から画像
処理装置４４に入力し、プレートの認識を実施する。こ
の時の照明装置４３は、キセノン管などを利用したスト
ロボ照明が通常用いられている。このように、位置セン
サ４１で車両を検知したときに、ストロボ照明４３を点
灯する構成であるため、位置センサ４１，ストロボ照明
４３が組として必要であり、設置コストなどの面で問題
があった。

【０００３】これを解決するため、従来、車両の検知を
画像処理で実行でき、かつ照明の消費電力を低減させる
方式として、特開平3−276379 号「車番自動読取装置」
に記載されている方式が提案されている。この方式は、
昼間，夜間の状態の時は、カメラのシャッター機能をＯ
Ｎ（高速シャッター）にした状態で画像を取り込み車両
の通過検知を行い、薄暮時にはカメラのシャッター機能
をＯＦＦにして明るさを確保した状態で画像を取り込み
車両の通過検知を行い、それぞれの方式で車両を検知し
たら夜間，薄暮時のみストロボの照明を発光させた画像
を再度取り込みプレートの認識処理を行うものである。
すなわち、昼は太陽の明るさがあるのでカメラのシャッ
ターをＯＮにしても照明を用いず画像の明るさを確保で
きるので、シャッターＯＮ，照明をＯＦＦの状態で車両
を検知し、そのときの画像を入力する。薄暮時には、太
陽の明るさはほとんどなく、しかもヘッドライトを点灯
していない車両が多いため、車両検知時のみシャッター
機能をＯＦＦにして車両検知処理を行い、車両が検知さ
れたらシャッターＯＮ，照明ＯＮに設定し、再度画像を
取り込む。夜間の場合は、ヘッドライトの光が強いの
で、シャッターＯＮ，照明ＯＦＦの状態でもヘッドライ
トの画像が得られるので、この状態で車両の検知を実行
し、検知した場合に照明をＯＮにして画像を再度取り込
む方式である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、夜間時の車両検出処理はヘッドライトをキャ
ッチする方式であるため、無灯火車両の検出ができない
問題がある。また、このため、ストロボ照明しようとす
ると消費電力が大きくなる欠点がある。さらに、ビデオ
レートで照明を点灯できないことから、車両の最適自動
取り込み処理が困難となる問題がある。

【０００５】本発明の目的は、夜間時の無灯火車両でも
的確に通過を検知でき、かつ照明の消費電力を少なくす
ると共に、位置センサを用いなくても車両のナンバープ
レートを含んだ画像を的確に取り込み可能な車番認識装
置を提供する事にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、車両のナン
バープレートを認識する車番認識装置において、任意も
しくは多段階に露光時間を制御可能なシャッター付きテ
レビカメラと，このテレビカメラの露光時間に合わせ、
照明パワー及び照明照射時間を任意もしくは多段階に設
定する照明装置と，前記カメラの映像を処理する画像処
理装置と，前記車両の通過タイミングに合わせて前記テ
レビカメラのシャッター速度及び前記照明装置の照明パ
ワー及び照射時間を変化させる手段とを備えることによ
り達成される。

【０００７】

【作用】従来の照明装置はハロゲンやキセノン管などを
利用したストロボ照明であるが、ナンバープレート認識
に用いる照明は運転者に幻惑を与えないように近赤外の
照明を用いている。このため、照明装置に可視光カット
フィルターを装着して照明が見えないように工夫してい
る。したがって、照明そのもののパワーのうち可視光を
カットしているため、無駄な電力を用いていることにな
る。このように非常に容量の大きな電源が必要であるた
め、発光周期は１回／秒程度の間隔が限度であり、ビデ
オレート（１／６０あるいは１／３０秒周期）での照明
は困難である。また、連続光照明方式（通常の照明と同
じ）もあるが、カメラのシャッターが１／１０００秒程
度であるため、シャッターが開いていない時間も照明し
ているのは非常に無駄な電力消費になる。

【０００８】これに対し、本発明では、車両の通過タイ
ミングに合わせてテレビカメラのシャッター速度及び前
記照明装置の照明パワー及び照射時間を変化させるよう
にしたため、必要なときだけ大電流を流すようにパワー
をコントロールすることができ、車番認識に適用可能
で、かつ、省電力，小型の照明装置付き車番認識システ
ムを構築可能となる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
する。図１は本発明の車番認識システムの構成を示す。
車番認識装置１は、車両を撮影するテレビカメラ２と，
夜間，薄暮時に点灯する照明装置３と，画像処理装置４
からなる。テレビカメラは最近では一般化した電子シャ
ッター機能付きのテレビカメラで、シャッター速度を１
／６０秒から１／１００００秒程度の範囲を任意に変更
可能なカメラである。テレビカメラ２の映像は映像信号
５として画像処理装置４に入力されている。画像処理装
置４からはテレビカメラのシャッター速度を設定するシ
ャッター速度制御信号６と，照明のパワーを制御する照
明モード制御信号７がそれぞれに出力されている。ま
た、テレビカメラ３のシャッター開放タイミングを示す
シャッター同期信号８をテレビカメラ２から照明装置４
に接続している。

【００１０】照明装置は図２のように近赤外ＬＥＤ素子
１０をアレー状に並べた照明であり、ＬＥＤアレー１
１，パルス発生回路１２，電源１３からなる。照明装置
を応答が早くかつ電力コントロールの容易な、近赤外Ｌ
ＥＤ（発光ダイオード）素子を用いている。この近赤外
ＬＥＤ素子は中心波長８００〜９００ナノｍ付近の光を
照射するもので、可視光成分が非常に少ないため、照射
するパワーをフルに活用可能である。この素子を複数個
アレー状に並べナンバープレートを照明する。ところ
で、現状のＬＥＤ素子の定格照射パワーはまだまだ小さ
いため、車番認識で必要な明るさを確保するためには多
数（数千個）の素子を備える必要がある。そこで、ＬＥ
Ｄ素子は電源を入れてから点灯するまでの立ち上がりが
非常に高速であり、ビデオレートでのパルス点灯が可能
であることに着目し、カメラのシャッター開放時間に合
わせＬＥＤに瞬間的に大電流を流すパルス点灯方式を採
用することで、素子数を現実性のある数百個程度ですむ
ようにしてしている。

【００１１】図３に制御信号との関連を示す。パルス発
生回路にはテレビカメラ２のシャッターが開放するタイ
ミングを示すシャッター同期信号８と照明モード制御信
号７が入力されており、照明モード０％の時はＬＥＤア
レー１１への電源供給を停止し、１００％の時は照射時
間を例えば１ｍ秒，照射パワーｍａｘＶｐがシャッター
同期信号に合わせ与えられ１４.２５％ならｍａｘＶｐ
の２５％のパワーで照射時間１ｍ秒／２５％＝４ｍ秒と
してＬＥＤアレー１１へ電源供給する。

【００１２】以下、車両の検知処理から、画像認識まで
のカメラ，照明の動作について説明する。車番認識する
場合は、車両がカメラの視野内に進入したかどうかをチ
ェックし、進入したときの画像を取り込み認識処理す
る。移動物体の撮影であるため、通常１／１０００秒程
度のシャッターカメラを用いてぶれのない静止画像とし
て撮影する。車両が画面に入りかけたときの画像は認識
対象外であるため、シャッターを高速にする必要はな
い。すなわち、常にシャッター速度を高速にするのでな
く、画面にナンバープレートが映るまでは低速シャッタ
ーで撮影し、車が視野に一部でも入ったら認識対象とな
る画像を取り込むまでを高速シャッターで撮影するよう
にすればよい。これに合わせ、照明もシャッター開放時
間に合わせシャッターが短いときは瞬間的に電流を多く
流し、シャッター開放時間が長いときは電流を小さく照
射時間を長く流すような、パワーコントロールを行い寿
命が長くなるようにする。車両取り込みまでの流れは、
画面変化監視モードと、車両検知モードの２つがあり、
以下説明する。

【００１３】（１）画面変化監視モード画面監視モードは車が近づいているかどうかの判断であ
るため、鮮明な静止画像を撮影する必要はない。このた
め、シャッター機能をＯＦＦにしてカメラの感度を上げ
た状態にしておき、感度が向上している分照明パワーを
寿命が長い定格電流程度に下げて連続点灯と同じように
点灯し、画面の変化監視処理を実行する。画面の変化監
視処理はプレートが画面に入ったかどうかでなく、撮影
している画像に何らかの変化が生じたかどうかを監視す
る。すなわち、車が一部でも画面の視野内に入れば明る
さが変化するのでその状態を監視する。例えば、画像処
理で入力した画像の最大濃度や平均濃度が所定値以上に
なるまで監視を続ける。

【００１４】なお、路面上に白線，文字などが記載され
ている場合などがあるため、入力した画像のうちあらか
じめ指定した領域だけの最大濃度あるいは平均濃度を監
視する方式も有る。

【００１５】また、２枚の画像を入力し、その差画像を
求め、濃度変化が所定値以上の画素数が多いか否かを監
視する方式もある。

【００１６】（２）車両検知モード画面変化監視モードで画面内に何らかの変化が有った場
合を車が通過しそうなときと判断し、シャッター機能を
ＯＮにして、照明をシャッターの開放時間に合わせたパ
ルス点灯モードに切り換え、鮮明な静止画像である画像
を取り込みながら車両のナンバープレートが画面の視野
内に入るまで繰り返し検知処理を行う。この車両検知処
理方式は特開昭62−262189号記載のように画像を入力し
て入力した画像の一部分に着目してその領域にエッジが
あるかどうかをチェックする方式などがあるが、ここで
は説明は省略する。

【００１７】（３）認識処理車両検知モードで車両のナンバープレートが画面上に進
入してきたら、検知処理を中止し、入力した画像に対し
プレートの文字を認識する処理を実行する。認識処理の
詳細は省略する。

【００１８】このように構成することで、無灯火車両の
検出が可能でしかも、ＬＥＤに大電流を流す時間は車両
検知モードの時だけですみ、照明の高寿命化が図れる。

【００１９】また、車両の通過間隔は０.８秒程度ある
ため、ナンバープレートの映像を取り込んでから０.８
秒程度は照明を点灯しないようにすることで、更に照明
の消費電力を低減させている。以下、昼の処理，薄暮，
夜の処理に分けて詳細に動作を説明する。

【００２０】（１）昼間の処理昼間については照明を発光しなくても太陽の赤外線だけ
で十分な照度が得られるため、図４のようにテレビカメ
ラのシャッター速度を例えば１／１０００秒の高速シャ
ッターに設定し、照明をＯＦＦにして画像を取り込み車
両検知処理（プレートが画面内に入ったか否かの処理）
を実行する。昼間については常に鮮明な静止画像が得ら
れるため、画面変化監視モード（明るさ変動監視）は動
作しない。

【００２１】ここで、図４の２０はカメラのタイミング
を示す図で、垂直同期信号とカメラの露光時間及び映像
信号出力タイミングを示す。同図２１はシャッター速度
モードと照明パワーの状態を示す。昼間はシャッターが
常に高速シャッター、照明はＯＦＦ（０％パワー）の状
態である。同図２２は画面変化監視モードの処理状態を
示すもので、昼間は動作しない。同図２３は車両検知，
認識処理の動作状態を示すもので、例えば、ｆ(１)の映
像を取り込んで、その画像にプレートが入っているかど
うかを画像処理で監視し、入っている場合はこの時取り
込んだｆ(１)の映像を処理してプレートの認識処理を実
行する。図では認識処理時間は３フィールド程度しか記
載していないが、実際は０.２〜０.５秒程度認識に時間
を要する。

【００２２】なお、昼間でも非常に暗い場合（例えば、
カメラレンズの絞り値が所定の値より開いている場合な
ど）は、下記で示す薄暮時モードに切り換えることは容
易に可能である。

【００２３】（２）薄暮，夜間の処理薄暮，夜間については照度が不足するため、照明を点灯
する（昼間でも所定の明るさが確保できない場合は薄暮
モードとして扱う）。この場合、車両が全く現われない
場合（特に、真夜中に車がほとんど走行していない場合
など）でも照明をパルス点灯するのは寿命の点で問題が
ある。

【００２４】ところで、車両が通過しようとしているか
どうかの判断で有るため、多少の画像のぶれ、低照度の
低品質の画像で有っても何ら処理上問題がない。したが
って、図５−２４，２５，２６のようにカメラのシャッ
ター速度を例えば１／６０秒（シャッター機能ＯＦＦ）
に設定し、ＬＥＤパルス照明のピークパワーを通常の連
続点灯が可能なレベル（定格電流値程度）に低下させて
（以下、連続点灯モードと称す）画面変化監視モードを
動作させる（シャッター機能をＯＦＦにしているためカ
メラの蓄積時間は約１６倍に向上していることから照明
パワーを１／１６に低下させても画像は見える）。シャ
ッター速度が遅いため、ぶれの大きい画像が得られる
が、ぶれの大きな画像であっても、車が視野に入りかけ
たかどうかを判断することは可能である。例えば、入力
画像に対し、最大濃度を監視し、所定値を越えた場合は
車の何処かに照明が当たって、明るい部分が現われたと
判断する。車が存在しないときは道路だけを照射してい
るため、通常最大濃度は低いレベルにある。

【００２５】画面変化監視モードで変化をキャッチした
場合、この時点ではプレートが画面視野に入ってはいな
いため、上記変化をキャッチした後に、図５−２６のよ
うにシャッター速度を１／１０００秒の高速シャッター
に戻し、更にシャッター開放時間に合わせたパルス点灯
に設定し（以下、パルス点灯モードと称す）、図５−２
５のようにビデオレートで照明を点灯し、画像を入力す
る。この画像を処理して図５−２７のようにプレートが
画面視野内に入っているかを判定する。進入したと判断
した場合は、そのときに入力した画像を処理してプレー
トの文字を認識する。画面変化監視モード時に使用した
画像ｆ(１)で車両が近づいていると判断してから、照
明，シャッター速度を切り換え、車両検知処理で使用す
るぶれのない静止画像は最短で３フィールド（約４８ミ
リ秒）遅れた画像ｆ(４)から得られるが、この時間につ
いては何ら問題ない時間である。

【００２６】また、認識対象画像ｆ(４)を取り込んでか
ら次の車両が到来するまでの時間は約１秒程度である
が、この間は照明はＯＦＦ，シャッター速度は低速状態
で待機し省電力を計ることが可能である。認識処理が終
了すると、照明を上記連続点灯モードに設定し、次の車
両の画面監視モードに動作がうつる。このようにするこ
とで、瞬間的にＬＥＤ素子に大電流を流す回数が大幅に
減少するため、ＬＥＤ寿命を伸ばすことが可能であると
共に、次の車両が来るまでの時間は照明をＯＦＦにする
ことができるため、省電力化にも貢献できる。

【００２７】ところで、上記実施例はシャッター速度を
ＯＦＦにした状態を示したが、図６のように、例えばシ
ャッター速度とパルス照明の発光時間を１／２５０秒に
設定し、かつ照明パワーを２５％程度に設定し（１／１
０００秒の時を１００％の照明とすると、１／２５０秒
時は２５％で明るさは確保できる）、画面変化監視モー
ドを実行する。車両が近づいていると判断したら、シャ
ッター速度とパルス照明の発光時間を１／１０００秒に
設定し、車両検知処理及び認識処理を上記実施例と同様
に実行する。このように、車両監視モードでもシャッタ
ーをある程度効かせることも可能である。

【００２８】以上のように省電力，長寿命の車番認識用
照明装置が構築でき、かつ、車両検知センサがなくても
的確に車両の検知が可能である。

【００２９】なお、本実施例ではＬＥＤ素子を例に説明
したが、レーザーダイオード照明を拡散したような照
明、すなわち、近赤外線の発光効率が高く、照明のON／
OFF の立ち上がり，立ち下がりが非常に高速な照明でも
同様な効果が得られることは言うまでもない。

【００３０】

【発明の効果】シャッター速度を任意あるいは多段階に
設定可能なカメラと、照明パワー，照射時間が任意、あ
るいは多段階に設定可能な照明とを用い、シャッター速
度，照明パワー，照明照射時間を制御することで、省電
力，長寿命の車番認識用照明装置が構築でき、かつ、車
両検知センサがなくても的確に車両の検知が可能であ
る。また、夜間でも照明を弱く点灯しているため、無灯
火車両の検知も容易に可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車番認識装置の構成を示す図である。

【図２】ＬＥＤアレー照明装置の構成を示す図である。

【図３】ＬＥＤアレー照明に与えられる制御信号と、動
作を説明する図である。

【図４】昼間の場合の車両検知処理を説明する図であ
る。

【図５】薄暮，夜間の場合の車両検知処理を説明する図
である。

【図６】薄暮，夜間の場合の車両検知処理で画面変化監
視モードでもシャッターを切る場合の状態を説明する図
である。

【図７】車番認識システムを道路に設置した構成を示す
図である。

【符号の説明】

２…テレビカメラ、３…照明、４…画像処理装置、６…
シャッター速度制御信号、７…照明モード制御信号、８
…シャッター同期信号。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０６Ｋ 9/00 Ｓ 9061−5ＨＧ０８Ｇ 1/017 Ｇ０６Ｆ 15/64 ３２５Ｇ (72)発明者高橋一哉茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者佐藤良幸茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所大みか工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両のナンバープレートを認識する車番認
識装置において、任意もしくは多段階に露光時間を制御
可能なシャッター付きテレビカメラと、このテレビカメ
ラの露光時間に合わせ、照明パワー及び照明照射時間を
任意もしくは多段階に設定する照明装置と，前記カメラ
の映像を処理する画像処理装置と，前記車両の通過タイ
ミングに合わせて前記テレビカメラのシャッター速度及
び前記照明装置の照明パワー及び照射時間を変化させる
手段とを備えた車番認識装置。
【請求項２】車両のナンバープレートを認識する車番認
識装置において、任意に露光時間を制御可能なシャッタ
ー付きテレビカメラと，このテレビカメラの露光時間に
合わせて照明パワー及び照明照射時間を任意に設定する
照明装置と，前記カメラの映像を処理する画像処理装置
と，前記車両が前記テレビカメラの画面視野に入ってい
ない場合は、前記カメラのシャッター速度を低速モード
に設定すると共に、照明をカメラの露光時間分発光可能
なパワーに設定し、この状態の画像を画像処理装置に順
次入力して画面の変化を監視する画面変化監視モードを
実行し、変化をキャッチした場合は、前記カメラのシャ
ッター速度を高速モードに設定すると共に、前記照明を
カメラの露光時間分発光可能なパワーに設定し、この状
態の画像を画像処理装置に順次入力して車両の検知処理
を実行し、車両のナンバープレートを検知した場合は、
入力した画像を用いてプレートの文字認識処理を実行す
る手段とを備えた車番認識装置。
【請求項３】請求項１または２において、前記照明装置
は複数の近赤外ＬＥＤ素子またはレーザーダイオード
と、パルス電源発生部を有し、外部からそれぞれ与えら
れるカメラのシャッター開放タイミングを示すシャッタ
ー同期信号と照明のパワー及び照射時間を決める照明モ
ード信号によって照明の点灯を制御する照明装置である
車番認識装置。
【請求項４】請求項２において、前記画面変化監視モー
ドは入力した画像の最大濃度あるいは平均濃度を用いて
画面の変化を検知する処理である車番認識装置。
【請求項５】請求項２において、前記画面変化監視モー
ドは入力した画像のうち、予め指定した領域内の最大濃
度あるいは平均濃度を用いて画面の変化を検知する処理
である車番認識装置。
【請求項６】請求項２において、前記画面変化監視モー
ドは２枚の画像を入力し、その差画像を求め、濃度変化
が所定値以上の画素数が多いか否かを監視する処理であ
る車番認識装置。