JPH09105616A - カメラ傾斜角補正値測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】目標板を設置する必要がなく、ＴＶカメラ設置
後、自動的にＴＶカメラの傾斜角補正値を測定する。 【解決手段】ＴＶカメラ１２は、車両検知器１１からの
露光制御信号に従ってＣＣＤ電荷蓄積の開始／停止を行
ない走行車両の映像を時間積分し、車両の走行軌跡に相
当する直線成分を含む走行軌跡画像を得る。この走行軌
跡画像に対し画像処理部２１でハフ変換による直線検出
を用いて画像処理を行ない、車両走行軌跡に相当する直
線成分を検出し、画面水平軸に対する走行軌跡傾斜角θ
avを求める。この測定を複数台の車両に対して実施し、
補正値演算部２２は計測した複数の傾斜角θavの分散が
一定値以下になった時のθavの平均値をθobとする。ま
た、ＴＶカメラ１２を所望のロール角で設置した場合の
車両走行軌跡の画面水平軸に対する傾斜角θR を求めθ
avの平均値θobとθR の差をロール角補正値として出力
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可搬型の車両番号
認識装置において、ＴＶカメラを車道の側部に設置する
際のＴＶカメラのロール角（傾斜角）の補正値を自動的
に算出するカメラ傾斜角補正値測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】可搬型車両番号認識装置は、車道の側部
に設置してＴＶカメラにより走行車両のナンバープレー
トを撮影し、その撮影画像を処理することにより車両番
号を認識している。可搬型車両番号認識装置は、設置時
に生じるロール角の傾き誤差をある程度許容している
が、傾きが大きいと撮影したナンバープレートの傾き補
正に演算時間がかかり、その分だけ車両番号の認識速度
が遅くなる。車両番号の認識速度を向上するためには、
ＴＶカメラのロール角傾き誤差の許容値を小さく、例え
ば５deg 以内に押さえる必要がある。このためＴＶカメ
ラを設置する際、ＴＶカメラロール角の補正値を算出す
る必要がある。

【０００３】ＴＶカメラのロール角の補正値を算出する
場合、従来では図６（ａ），（ｂ）に示すようにＴＶカ
メラ１に固定した水平線２を有する照準器３と視準用の
基準線４を有する目標板５をロール角補正値測定器具と
して用いている。図６（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図
である。

【０００４】そして、上記ＴＶカメラ１を車道６の側部
に設置すると共に目標板５を車道６上の車両撮影位置に
設置した後、照準器３により目標板５を眺め、照準器３
の水平線２と目標板５の基準線４との間の角度をＴＶカ
メラ１のロール角補正値θcorrとして求め、このロール
角補正値θcorrに基づいてＴＶカメラ１の傾きを調整す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のカメラロー
ル角補正値測定方式では、測定のために目標板５を設置
する作業が必要である。また、目標板５の設置作業のた
めに車両の通行を一時中断させる必要があり、車両渋滞
の原因となっていた。

【０００６】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、目標板を設置する必要がなく、ＴＶカメラ
設置後、自動的にＴＶカメラのロール角補正値を測定す
ることができるカメラ傾斜角補正値測定装置を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係るカメラ傾斜
角補正値測定装置は、車道を走行する車両を検出する車
両検知器と、この車両検知器の車両検知判定に基づき露
光時間を制御し上記走行車両の映像を時間積分して走行
軌跡画像を得るＴＶカメラと、このＴＶカメラから出力
される走行軌跡画像を画像処理して車両の走行軌跡に相
当する直線成分を検出する画像処理手段と、この手段に
より検出された直線成分の画像水平軸に対する傾斜角か
ら上記ＴＶカメラのロール角補正値を演算する補正値演
算手段とを具備したことを特徴とする。

【０００８】（作用）ＴＶカメラを道路側部に設置した
後、道路上流側の所定の位置に車両検知器を設置する。
車両検知器は、道路を走行する車両を検知し、車両検知
判定に基づきＴＶカメラに対して露光制御信号を出力す
る。ＴＶカメラは、車両検知器の露光制御信号に従い、
ＣＣＤ電荷蓄積の開始／停止を行ない、走行車両の映像
を時間積分した画像を得る。走行車両の映像を時間積分
することにより、車両の走行軌跡に相当する直線成分を
含む走行軌跡画像が得られる］ ＴＶカメラで撮影した走行軌跡画像に対し、信号処理部
にてハフ変換による直線検出を用いて画像処理を行な
い、車両走行軌跡に相当する直線成分を検出し、この直
線の画面水平軸に対する走行軌跡傾斜角θavを求める。
上記の測定を複数台の車両に対して実施し、計測した複
数の走行軌跡傾斜角θavの分散が一定値以下になった時
のθavの平均値をθobとして算出する。一方、ＴＶカメ
ラを所望のロール角で設置した場合の車両走行軌跡の画
面水平軸に対する傾斜角θR は、ＴＶカメラと道路の幾
何学的位置関係より一意に求まる。そして、上記測定さ
れた走行軌跡傾斜角θavの平均値θobとθR の差θcorr
を信号処理部で算出し、ロール角補正値として出力す
る。

【０００９】上記のようにしてロール角補正値を求める
ことにより、目標板を設置する必要がなく、ＴＶカメラ
設置後、自動的にＴＶカメラの傾斜角補正値を測定する
ことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係る
カメラ傾斜角補正値測定装置の全体構成を示すブロック
図である。本発明に係るカメラ傾斜角補正値測定装置
は、走行車両を検知する車両検知器１１、走行車両を撮
影する例えばＣＣＤ素子を用いたＴＶカメラ１２、この
ＴＶカメラ１２の前面に設けられるズームレンズ１３、
ＴＶカメラ１２からの画像信号を処理する信号処理部１
４、撮影する車両を照明する照明部１５により構成され
る。上記信号処理部１４は、ＴＶカメラ１２からの画像
信号を処理する画像処理部２１、傾斜角補正値を演算す
る補正値演算部２２、ズームレンズ１３を制御するズー
ム制御部２３により構成される。

【００１１】上記画像処理部２１は、図２に示すように
空間微分回路３１、２値化回路３２、ハフ変換・θ−ｄ
ヒストグラム作成回路３３、θ−ｄヒストグラムしきい
値処理回路３４、θav（走行軌跡傾斜角）算出回路３５
により構成される。

【００１２】図３は、車両検知器１１及びＴＶカメラ１
２の設置状態を示したもので、（ａ）は上面図、（ｂ）
は側面図である。ＴＶカメラ１２は、車道６の側方に設
置され、車両検知器１１は道路上流側にＴＶカメラ１２
から所定距離を保って設置される。車両検知器１１は、
車道６上を走行する車両８が正面、即ち、車両撮影位置
４０に達した時に車両８を検知し、その検知信号により
ＴＶカメラ１２を作動させる。ＴＶカメラ１２は、車両
検知器１１からの信号により車両撮影位置（車両撮影
点）４０を通過する車両８のナンバープレート９を撮影
するもので、予めその撮影に適した角度設定がなされ
る。

【００１３】上記ズームレンズ１３の中心から車道６に
平行する道路平行線４１に対するＴＶカメラ視線軸の水
平面内の傾きをθ_AZ［ｄｅｇ］、ＴＶカメラ１２のズー
ムレンズ１３の中心と車両撮影位置４０との間の距離の
道路に平行な成分の長さをＲ1 ［ｍ］、ＴＶカメラ１２
のズームレンズ１３の中心と車両撮影位置４０との間の
距離の道路に垂直な成分の長さをＲ2 ［ｍ］、車道６と
車両検知器１１との距離をＲ3 とする。また、ズームレ
ンズ１３の中心高さをｈc ［ｍ］、車両８のナンバープ
レート９の平均高さをｈnp［ｍ］とする。

【００１４】次に各部の機能について説明する。車両検
知器１１は、赤外線距離計と演算部よりなり、赤外線距
離計により計測される車両８までの距離ＲがＲnear＜Ｒ
≦Ｒfar となるとき、その前方を車両８が通過している
として車両検知の判定を行なう機能を有する。但し、Ｒ
near、Ｒfar は、図４及び以下に示す通りである。

【００１５】 Ｒfar ［ｍ］＝Ｒ3 ＋２．１５＋３×（Ｌn −１） Ｒnear［ｍ］＝Ｒ3 ＋２．１５＋３×（Ｌn −２）［但し、Ｌn ≧２］ Ｒnear［ｍ］＝Ｒ3 ［但し、Ｌn ＝１］ 但し、Ｌn は歩道側から見た車線の位置であり、Ｌn ＝
２ならば第２車線を示している。Ｌn は、本発明を用い
て計測を行なう際に車両検知器１１に設定するパラメー
タであり、計測対象となる車線を表している。また、車
両８が車線境界上を通過するとき、車両８と他の車線と
の距離を２．１５［ｍ］として設定している。なお、車
線の幅を３［ｍ］、車両８の幅を平均１．７［ｍ］とし
ている。

【００１６】また、車両検知器１１は、図４（ｂ）に示
すように車両検知と判定している時間Ｔdet ［sec ］に
対し、Ｔdet ×ｎ［sec ］の長さの露光制御信号Ｃd を
ＴＶカメラ１２に対して出力する機能を有する。ｎは予
め定める定数である。上記Ｔdet ［sec ］は、図５に示
すように車両検知器１１の前方を車両８が通過するのに
要する時間であり、これをｎ倍したＴdet ×ｎ［sec ］
は、ＴＶカメラ１２の撮像範囲中を車両８が通過する期
間を測定するものである。

【００１７】ＴＶカメラ１２は、車両検知器１１から出
力される露光制御信号Ｃd に従い、撮像素子のＣＣＤ電
荷蓄積（露光と同意）開始／停止して走行車両の映像を
時間積分し、走行軌跡映像を撮影する機能を有する。ま
た、ＴＶカメラ１２は、走行軌跡画像撮影後、走行軌跡
画像Ｖ1 を出力する機能を有する。

【００１８】露光制御信号Ｃd によるＴＶカメラ１２の
露光時間制御は、走行軌跡画像Ｖ1における背景成分を
車両走行軌跡成分のコントラストを確保することを目的
とする。

【００１９】ＴＶカメラ１２により取得する走行軌跡画
像Ｖ1 は、走行する車両８の映像を時間積分することに
より生成される。画像中のある画素に注目した場合、車
両通過後に撮像範囲に車両が存在しない状態の映像を長
時間積分すると、画素の輝度値は時間的に変動の少ない
背景の輝度を積分した成分が支配的となり、時間的に変
動する成分である走行車両の輝度の比率は低下する。こ
のことは、走行軌跡画像Ｖ1 において、背景成分に対す
る車両走行軌跡成分のコントラストが低下することを意
味し、コントラストの低下は画像処理による車両走行軌
跡の検出を困難とする。

【００２０】このような現象を防止するため、車両検知
器１１の判定結果に基づき、ＴＶカメラ１２の撮像範囲
を車両８が通過すると推定される期間のみ、ＴＶカメラ
１２の露光を行ない、背景成分と車両走行軌跡成分との
コントラストを確保するものである。

【００２１】ズームレンズ１３は、ズーム制御部２３が
出力するズーム制御信号Ｃz に従い、電導ズームのＮＥ
ＡＲ／ＦＡＲを変化させる機能を有する。ズーム制御部
２３は、外部からの補正値計測モード信号Ｃm のＯＦＦ
→ＯＮにより、ズームレンズ１３に対してズーム制御信
号Ｃz を出力し、ＴＶカメラ１２の視野角を車両番号認
識用の画角θnpからロール角（傾斜角）補正値計測用の
画角θccに変化させる機能を有する。画角θccは、次に
示す（１）式に、画角θnpは（２）式に基づいて設定す
る。

【００２２】 θcc＝２・tan ^-1｛Ｌ1 ／２（Ｒ1 ² ＋Ｒ2 ² ）^1/2 ｝ …（１） θnp＝２・tan ^-1｛Ｌ2 ／２（Ｒ1 ² ＋Ｒ2 ² ）^1/2 ｝ …（２） 但し、Ｒ1 は図３に示したようにズームレンズ１３の中
心と車両撮影位置４０との間の距離の道路に平行な成分
の長さ、Ｒ2 はズームレンズ１３の中心と車両撮影位置
４０との間の距離の道路に垂直な成分の長さである。

【００２３】画角θnpは、車両撮影位置４０における撮
像範囲をＬ2 ［ｍ］×Ｌ2 ［ｍ］とする視野角であり、
画角θccは車両撮影位置４０における撮像範囲をＬ1
［ｍ］×Ｌ1 ［ｍ］とする視野角である。但し、Ｌ1 ，
Ｌ2 の値は、１［ｍ］≦Ｌ1 ≦２［ｍ］，２［ｍ］≦Ｌ
2 ≦３［ｍ］程度に設定される。

【００２４】照明部１５は、例えばハロゲンランプに赤
外線透過フィルタを付加したものであり、撮影対象であ
る車両８に赤外光を照射する機能を有する。信号処理部
１４は、ＴＶカメラ１２から送られてくる走行軌跡画像
Ｖ1 に対して画像処理を行ない、走行軌跡画像Ｖ1 中の
走行軌跡に相当する直線について、画像水平軸に対する
傾斜角θavを算出する機能を有する。

【００２５】上記信号処理部１４に設けられている画像
処理部２１の詳細を図２に示したブロック図を参照して
説明する。ＴＶカメラ１２から出力された走行軌跡画像
Ｖ1 中の車両走行軌跡は、画面を横切る濃淡縞として撮
影される。この縞のエッジ部を強調する前処理として、
走行軌跡画像Ｖ1 に対し、空間微分回路３１により空間
微分処理を行なう。この空間微分処理を行なうことによ
り、画像はエッジ付近に値のピークを持つ画像に変換さ
れる。この前処理された画像を２値化回路３２に入力
し、しきい値を連続的に変化させつつ２値画像の面積変
化を求め、２値画像の面積変化が最小となるしきい値を
最終的なしきい値として使用する多段階しきい値法によ
り２値化を行なう。

【００２６】多段階しきい値法は、エッジ抽出に用いら
れる一般的な２値化手法の一つであり、これにより空間
微分で強調されたエッジを抽出する。ハフ変換・θ−ｄ
ヒストグラム作成回路３３は、２値化回路３２で２値化
された画像の「１」の値を持つ画素［ｘ，ｙ］の全てに
対し、次に示す（３）式によりハフ変換を行ない、
［ｘ，ｙ］座標の点を［θ，ｄ］座標の正弦曲線に変換
する。ここで、θは画像水平軸からの傾き角であり、ｄ
はｘ−ｙ座標上の連続の原点からの距離である。

【００２７】 ｄ＝ｘ cosθ＋ｙ sinθ …（３） 上記変換された正弦曲線上に存在する点について、θ−
ｄヒストグラムしきい値処理回路３４により、θ−ｄ空
間のヒストグラムをカウントアップする。そして、全画
素に対するカウントアップが終了した後、θav算出回路
３５において、θ−ｄ空間のヒストグラムの累積度数が
ｎpx／２（ｎpxは画像データの一辺の画素数）以上であ
る全ての［θ，ｄ］についてθの平均値θavを算出し、
このθavを走行軌跡傾斜角として出力する。

【００２８】以上の画像処理により検出される直線は、
画面上の延べ長さがｎpx／２以上の直線成分となる。な
お、延べ長さとは、画面上で本来は一本である直線が断
続的に存在する場合に、断続して存在する直線の個々の
長さを合計したものである。

【００２９】ＴＶカメラ１２により走行軌跡画像Ｖ1 を
取得する際に、その画角をθccに絞るため、画面内の背
景としては、車道路面の占める面積が大きくなり、直線
成分を多く含む背景、例えば建築物等の背景が占める面
積は小さくなる。このため背景に含まれる直線成分の延
べ長さは短くなる。一方、車両走行軌跡は、画面を横切
って存在するため、その延べ長さは、背景に含まれる直
線成分よりも長く、ｎpxに近い値となる。よって、検出
する直線の延べ長さをｎpx／２以上に制限することによ
り、延べ長さの長い車両走行軌跡を優先的に検出するも
のである。

【００３０】上記ハフ変換（Hough 変換）は、パラメー
タで表現できる図形（例えば直線、円、楕円、放物線）
を画像中から検出するための手法で、公知の手法である
が、以下にその概略を説明する。

【００３１】直線は、式ρ＝ｘ cosθ＋ｙ sinθで表現
し、直線を記述するためのパラメータとして（ρ，θ）
を用いる。ここで、ρは原点から直線へおろした垂線の
長さ、θは垂線とｘ軸のなす角である。この直線が画像
上の点（ｘ0 ，ｙ0 ）を通るとすると、 ρ＝ｘ0 ・cos θ＋ｙ0 ・sin θ の関係が成り立つ。この関係は、パラメータ空間ρ−θ
上ではサイン曲線となる。すなわち、ｘ−ｙ空間の１点
はρ−θ空間１本の軌跡に対応し、逆に上式で表される
ρ−θ空間の軌跡は、ｘ−ｙ空間において（ｘ0 ，ｙ0
）を通る全ての直線群を表していることになる。従っ
て、ｘ−ｙ空間上で１本の直線上の点をρ−θ空間に写
した場合、これらの点から作られるρ−θ空間上での軌
跡は１点で交わることになる。具体的な直線抽出の手法
としては、まずエッジあるいは線検出オペレータによっ
て、原画像から直線の要素の候補となる画素を抽出す
る。これらの画素のｘ−ｙ座標を（ｘi ，ｙi ）とすれ
ば、それに対応するすべての軌跡「ρ＝ｘi cosθ＋ｙi
sin θ」を、ρ−θ空間でカウントアップする。も
し、画像上に直線「ρ＝ｘ cosθ0 ＋ｙ sinθ0 」が存
在していれば、その直線上の画素はすべてρ−θ空間上
の点（ρ0 ，θ0 ）に対しカウントアップを行なうた
め、（ρ0 ，θ0 ）にピークが生じるはずである。この
ピークを検出することによって直線を検出する。上記ハ
フ変換の手法を用いることにより、原理的に直線に途切
れがあっても検出することができる。

【００３２】そして、補正値演算部２２は、走行軌跡傾
斜角θavを複数台分記憶し、走行軌跡傾斜角θavの分散
がθs 以内（θs は、予め定める定数）となった時点
で、走行軌跡傾斜角θavの平均値θobを求める機能を有
する。平均値θobを算出した後、この平均値θobと基準
値θR との差θcorrを求める。

【００３３】上記基準値θR は、次に示す（４）式によ
り求められる値である。 θR ＝tan ^-1（tan θh ／tan θAZ） ＋（tan θh ／tan （９０°−θAZ） …（４） 但し、θh ：tan ^-1（ｈc −ｈnp／（Ｒ1 ² ＋Ｒ2 ² ）
^1/2 ｈc ：ＴＶカメラレンズ中心高さ［ｍ］ ｈnp：ナンバープレート平均高さ［ｍ］ θAZ：道路平行線４１に対するＴＶカメラ視線軸の傾き
［ｄｅｇ］ Ｒ1 ：車両撮影位置４０とＴＶカメラレンズ中心との間
の距離の道路に平行な成分の長さ［ｍ］ Ｒ2 ：車両撮影位置４０とＴＶカメラレンズ中心との間
の距離の道路に垂直な成分の長さ［ｍ］ である。

【００３４】次に上記実施形態の動作を説明する。走行
車両８の車両番号を認識する場合、図３に示したように
車両検知器１１、ＴＶカメラ１２、ズームレンズ１３、
信号処理部１４、照明部１５を車道６に対して配置す
る。照明部１５は、ＴＶカメラ１２の視線軸の方向に向
けて点灯状態にする。照明部１５が走行車両８に照射す
る赤外光により、夜間でも安定して走行軌跡画像を撮影
することが可能になる。上記設置が完了した後、信号処
理部１４に補正値計測モードＯＮ信号Ｃm を入力する。
この計測モードＯＮ信号Ｃm の入力により、ズーム制御
部２３はズームレンズ１３のズームを制御し、ＴＶカメ
ラ１２の視野角をθnpからθccに変化させる。視野角が
θccに絞られることにより、ＴＶカメラ１２が撮影する
画像は、一辺が車両撮影位置４０においてＬ2 ［ｍ］
（一般乗用車の平均高さは１．４［ｍ］前後）の画像と
なり、画像への背景映像の混入を減少させることができ
る。

【００３５】車両検知器１１の前方を車両８が通過する
と、車両検知器１１はＴＶカメラ１２に対し、図４
（ｂ）に示した露光制御信号Ｃd を出力する。ＴＶカメ
ラ１２は、露光制御信号Ｃd に従い、車両検知からＴde
t ×ｎの期間、ＣＣＤの電荷蓄積を行ない、走行軌跡画
像を撮影する。撮影された走行軌跡画像Ｖ1 は、信号処
理部１４へ送られ、エッジ強調、エッジ抽出が行なわれ
る。更に、抽出されたエッジ成分に対してハフ変換が行
なわれ、延べ長さｎpx／２以上の直線成分が検出され
る。

【００３６】撮影画像の画角がθccに絞られているた
め、画像内に占める背景の割合は少なく、画面内の長さ
の長い直線成分は、画像を横切る車両走行軌跡である可
能性が高い。従って、延べ長さｎpx／２以上の長い直線
を検出することにより、車両走行軌跡を走行軌跡画像Ｖ
1 から検出することができる。一画像に対し、複数本検
出される車両走行軌跡の画像水平軸に対する走行軌跡傾
斜角θavを算出し、補正値演算部２２に出力する。通過
車両８に対する走行軌跡傾斜角θavは、補正値演算部２
２がロール角補正値θcorrを算出するまで繰り返され
る。

【００３７】補正値演算部２２は、算出された複数台分
の走行軌跡傾斜角θavに対し、逐次分散を求め、分散が
θs 以内になった時点で走行軌跡傾斜角θavの平均値θ
obを算出し、基準値θR を用いてロール角補正値「θco
rr＝θob−θR 」を演算し、外部に出力する。以上の処
理により、ロール角補正値θcorrを自動的に算出でき、
このロール角補正値θcorrに基づいてＴＶカメラ１２の
ロール角を調整することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、可
搬型車両番号認識装置のＴＶカメラ設置作業において、
車道への目標板を設置する作業を省略でき、同作業に伴
う走行車両の中断を発生させることなく、ＴＶカメラの
ロール角補正値を自動的に算出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るカメラ傾斜角補正値
測定装置の全体構成を示すブロック図。

【図２】同実施形態における信号処理部の構成を示すブ
ロック図。

【図３】同実施形態における道路への設置状態を示す
図。

【図４】同実施形態における車両検知判定と露光制御信
号の関係を示す図。

【図５】同実施形態におけるＴＶカメラの露光制御と車
両位置を示す図。

【図６】従来のロール角補正値測定方式を示す図。

【符号の説明】

６ 車道 ８ 車両 ９ ナンバープレート １１ 車両検知器 １２ ＴＶカメラ １３ ズームレンズ １４ 信号処理部 １５ 照明部 ２１ 画像処理部 ２２ 補正値演算部 ２３ ズーム制御部 ３１ 空間微分回路 ３２ ２値化回路 ３３ ハフ変換・θ−ｄヒストグラム作成回路 ３４ θ−ｄヒストグラムしきい値処理回路 ３５ θav算出回路 ４０ 車両撮影位置 ４１ 道路平行線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車道を走行する車両を検出する車両検知
   器と、この車両検知器の車両検知判定に基づき露光時間
   を制御し上記走行車両の映像を時間積分して走行軌跡画
   像を得るＴＶカメラと、このＴＶカメラから出力される
   走行軌跡画像を画像処理して車両の走行軌跡に相当する
   直線成分を検出する画像処理手段と、この手段により検
   出された直線成分の画像水平軸に対する傾斜角から上記
   ＴＶカメラのロール角補正値を演算する補正値演算手段
   とを具備したことを特徴とするカメラ傾斜角補正値測定
   装置。