JPH09282447A - 画像認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電車、バス、一般の自動車等の車体に表示さ
れている文字を認識する画像認識装置において、認識対
象となる文字は夜間になると発光する様になっているも
のがあり、しかも発光させるタイミングも運転者によっ
てばらばらである。このため常に同じパワーで照らして
いる照明を用いてカメラで画像を撮像すると、対象文字
の発光、非発光によって文字部と背景部の階調が大きく
異なり、認識性能を劣化させる要因となる。 【解決手段】 対象車両１に対して照明が点灯している
ときの画像と消灯しているときの画像を交互に撮影でき
るように照明部１３を制御する照明制御部９と、撮影さ
れた画像を照明点灯状態と消灯状態に分けてメモリ７
７、７８に記憶し各々の画像に対して車両を検出する車
両検出部７４と文字認識部７５を備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、移動する自動車
や電車、航空機、バス等をカメラで撮像し、その中の車
体番号や行き先などの文字列や記号を自動認識した結果
を用いて車両の通過状況の管理や配車管理を行う画像認
識装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９は、駐車場の入出庫管理などで用い
られている様な、従来の文字自動認識を行う装置の中
で、対象とする車両を検出する為の外部のセンサを有し
ない内部同期形の装置の一構成例を示すものである。図
９において、１は本装置に接近してくる対象車両、２は
車両の表面に取付けられた車体番号、３は接近してくる
対象車両１に向かって設置され、シャッタトリガ信号Ａ
４を受けて所定のシャッタスピードにて被写体を撮像す
るカメラ、５は常に撮影に必要なパワーで撮像範囲内を
照射する照明部Ａ、６はカメラ３から出力されるビデオ
信号である。更に７はカメラから出力されるビデオ信号
６の画像中の文字列を認識する画像処理部であって、こ
の認識部７において７１は内部の発振回路によって定周
期のシャッタトリガ信号Ａ４を生成しカメラ３に出力す
るとともに、カメラ３から出力されたビデオ信号６を入
力しシャッタトリガ信号Ａ４と同期させて画像を１画面
ずつ入力する画像入力部、７２は画像入力部７１で入力
された画像をディジタルに変換するＡ／Ｄ変換部、７３
はＡ／Ｄ変換部７２で変換されたディジタル画像データ
を記憶する画像メモリ、７４は画像メモリ７３の内容を
逐次読み出し車両が対象画像中に存在するか否かを判定
する車両検出部、７５は対象画像中に車両があった場合
に表面に表示された文字を認識し、その結果を認識結果
８として出力する文字認識部である。

【０００３】従来の装置では、図９に示すように、照明
部Ａ５は対象とする車両が通過する領域を所要のパワー
で照射する。カメラ３ではシャッタトリガ信号Ａ４に従
って対象とする車両の到着の有無に関わらず一定周期で
予め設定されたシャッタスピードで画像を撮像し、ＮＴ
ＳＣ等の規格に従いビデオ信号６を出力する。出力され
た画像は画像入力部７１でシャッタトリガ信号Ａ４と同
期して１フレーム毎に入力され、Ａ／Ｄ変換部７２でデ
ィジタルデータに変換された後、画像メモリ７３に記憶
される。車両検出部７４では画像メモリ７３の内容を順
次読み出し、連続する画像の差分による移動物体の検出
によって、あるいは自動車であればヘッドライトや自動
車の外形といった車両の特徴量を探すことによって車両
の有無を判断した後、対象とする文字や図形の寸法や配
置を元にその位置を検出する。車両検出部７４で車両あ
りと判断された場合はその画像データと車両検出位置が
認識部７５に送られ、所定の論理に従って文字の認識が
行われていた。このように、従来の画像認識装置では対
象とする文字部分に光を照射し、反射光をカメラで撮像
することによって文字と背景を反射率の違いによる反射
光の強度の違いとしてとらえていた。このため、良好な
認識性能を得るためには文字部と背景部で十分な反射強
度の差を得ることが必要であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】電車、バスあるいは通
常の自動車等では、行き先や車体番号の文字や識別用の
図形が夜間になると点灯するものがある。これらの点灯
は運転者の判断によって行われるのが一般的で、その点
灯時期は車両によってばらばらであり、認識装置が対象
とする表示文字は夜間では点灯しているものと非点灯状
態のものが混在する。しかし、予め次に到着する対象車
両の文字表示が点灯しているか非点灯かの判断はできな
いため、従来の装置では常に一定照度で対象領域を照ら
して撮像している。ところが、たとえば背景部の方が文
字部より反射率が高く、文字が非点灯状態では得られる
画像で背景部と文字部に十分な輝度差が得られる場合で
あっても、文字部が発光すると輝度差は小さくなり、得
られる画像では背景と文字のコントラストに大きな違い
が出てくる。従って文字の点灯、非点灯が混在した状態
では常に認識に適した画像を得ることは困難であり、認
識性能の劣化を招くという問題があった。また文字の点
灯、非点灯の影響を少なくするために、画像認識装置の
照明の照度を文字の発光強度に比べて十分に大きくし
て、相対的に文字点灯の影響を軽減する方法もあるが、
このためには対象文字の発光／非発光という状態に関わ
らず常に大きなエネルギーを照明部に投入する必要があ
るため、装置が高価になる、照明寿命が短くなる等の問
題があった。

【０００５】この発明はかかる課題を解決するためにな
されたものであり、夜間に文字が点灯しているものと非
点灯のものが混在した場合でも十分な認識精度が得られ
る画像認識装置を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の発明による画像認
識装置は、対象車両に対して照明が点灯しているときの
画像と消灯しているときの画像を交互に撮影できるよう
に照明部を制御する照明制御部と、撮影された画像を照
明点灯状態と消灯状態に分けて記憶し各々の画像に対し
て車両を検出する車両検出部と文字認識部を備えたもの
である。

【０００７】また、第２の発明による画像認識装置は、
入力画像に対する処理結果に基づいて逐次照明のパワー
をする制御信号を出力する照度制御部を備えたものであ
る。

【０００８】第３の発明による画像認識装置は、シャッ
ター速度および照明の点灯時間を合わせて制御する照明
制御部を備えたものである。

【０００９】また、第４の発明による画像認識装置は、
車両検出時に対象車両の文字列が点灯状態か否かを判断
する車両検出部を備えたものである。

【００１０】第５の発明による画像認識装置は、照明の
パワーを通常はセーブ、階調差不十分の場合は次に消
灯、更に不十分な場合はパワーアップをする照度制御部
を備えたものである。

【００１１】また、第６の発明による画像認識装置は、
車両の速度を検出する速度センサを備えたものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１を示す構
成図であり、図において１〜８、および７１〜７５は図
９に示す従来例と同様の機能を持つものである。９は画
像入力部７１から出力されるシャッタトリガ信号Ａ４を
受けカメラに対するシャッタトリガ信号Ｂ１０と照明が
シャッタトリガ信号を１／２に分周した照明発光指令１
１および照明点灯状態信号１２を出力する照明制御部Ａ
である。また１３は照明発光指令１１を受けて所定の長
さだけ発光できる照明であり、７６は画像処理部７にあ
って照明点灯状態信号１２の状態によってＡ／Ｄ変換部
７２から出力される入力画像のディジタルデータを照明
点灯の画像を記憶する点灯時画像メモリ７７と消灯時の
画像を記憶する消灯時画像メモリ７８に切り換えて伝送
する切替器Ａである。

【００１３】実施の形態１に示す画像認識装置の動作に
ついて以下に説明する。まず画像入力部７１では内部発
振回路により撮像タイミングを指示するシャッタトリガ
信号Ａ４を出力する。照明制御部Ａ９では図２に示すよ
うに入力したシャッタトリガ信号Ａ４を２つに分岐し、
一方はカメラへのシャッタトリガ信号Ｂ１０としてその
まま出力し他方は分周回路Ａ９１により１／２に分周さ
れ照明発光指令１１とし出力される。さらに分周回路９
１では照明発光指令１１を１画像分ホールドし照明点灯
状態信号１２として出力する。照明部Ｂ１３では照明発
光指令１１の立ち下がりをトリガとしてシャッタトリガ
信号Ｂ１０の２回に１回の割合で所定の時間発光するの
でカメラ３で撮影される画像は同図に示すように照明点
灯時と消灯時の画像が繰り返される。画像処理部７の切
換器Ａ７６では照明点灯状態信号１２に対応して照明点
灯時の画像と消灯時の画像を切り換え、点灯時画像メモ
リ７７、消灯時画像メモリ７８に記憶する。車両検出部
７４では両方の画像メモリに格納された画像に対して、
照明点灯時は照明の反射によって背景部分の方が文字部
分より輝度レベルが高いこと、一方消灯時には背景の反
射がなく文字が点灯している時のみ文字の輝度レベルが
背景より輝度レベルが高いことを前提にして設定された
定数を用いて車両の検出および文字の位置を検出し、文
字認識部７５で文字認識処理が行われた後、判定部７９
でそれぞれの画像に対する認識結果を比較し、最も結果
の評価値の高いものを出力する。

【００１４】一般に、車両に表示された文字が非発光の
状態であれば照明点灯時の画像が認識に適しており、文
字が発光していれば照明が非点灯状態の画像の方がコン
トラストが良く認識に適している場合が多い。実施の形
態１に示す画像認識装置によれば、シャッタトリガ信号
の周期を速くすれば対象車両が撮像視野を通過する間に
複数回の撮像チャンスがあり、この間に撮像される照明
点灯時と消灯時の画像を別々の条件で認識処理し結果の
良い方を採用することができる。従って、予め次に到着
する車両の表示文字が発光しているか否かがわからなく
ても、文字の発光、非発光いずれかで良好な認識結果を
得ることができる。また、文字が発光状態であっても発
光輝度が十分でなく照明点灯時の方がコントラストが良
い場合にはそちらを採用できることは言うまでもない。

【００１５】実施の形態２．図３はこの発明の実施の形
態２を示す構成図であり、図において１〜８、および７
１〜７５は図９に示す従来の実施例と同様の機能を持つ
ものである。１５は車両検出部７４から検出された車両
の文字部の濃度データ１４とシャッタトリガ信号Ａ４を
入力し撮影に同期して照明の照射パワーを制御するため
の制御信号１６を出力する照度制御部、１７は複数の発
光素子からなり制御信号１６に基づいて点灯すべき発光
素子を設定できる照明部Ｃである。

【００１６】実施の形態２に示す画像認識装置の動作に
ついて以下に説明する。まず画像入力部７１では内部発
振回路により撮像タイミングを指示するシャッタトリガ
信号Ａ４を出力する。一方車両検出部７４では車両の検
出と共に認識対象とする文字列の位置を特定しその濃度
データを照度制御部１５に出力する。照度制御部１５で
は図４に示すように得られた濃度データから次の撮影時
の照明の明るさを決定する。すなわち、通常設定状態よ
り一定値以上文字と背景部の階調差がない場合は文字発
光による階調不足として照明パワーをオフ信号を出力す
る。次にこれでも不十分であれば照明のパワーを通常状
態より大きくする信号を出力する。図５に示すように照
明部Ｃ１７では通常は複数の発光素子のうち所定の個数
だけを発光させ、消灯時は全数消灯、パワーアップが必
要な場合には全数点灯させる。これによって繰り返し１
台の車両で異なる照度で撮像し、画像データを得る。

【００１７】実施の形態２に示す画像認識装置によれ
ば、入力した画像の文字部分の階調分布状態によって、
通常、消灯、照度アップの３つの状態の画像を得ること
ができ、文字が発光している場合に同一対象車両に対し
て消灯と逆に照射パワーを増大してコントラストを得る
という２種類の方法を採ることができる。従って、予め
文字の発光、非発光の情報を知らなくても最適な照度で
照射された画像を処理することができ、認識性能が向上
する。また対象文字の発光を想定して常にハイパワーで
照射する必要がないため、無駄なエネルギーを投入する
必要がなく、エネルギコストの低減を図ることができ
る。

【００１８】実施の形態３．図６はこの発明の実施の形
態３を示す構成図であり、図において１〜８、および７
１〜７５は図１に示す形態１と同様の機能を持つもので
ある。更に１８マイクロ波等を用いて対象車両の速度を
計測する速度センサであり、２０は速度センサ１８から
出力される速度信号１９に基づきカメラのシャッタスピ
ードと照明の点灯時間を制御する照明制御部Ｂである。
更に２１は照明制御部Ｂ２０からの照明発光指令信号１
１を受けて、照明の発光時間を制御できる照明部Ｄであ
る。

【００１９】実施の形態３に示す画像認識装置の動作に
ついて以下に説明する。まず画像入力部７１では内部発
振回路により撮像タイミングを指示するシャッタトリガ
信号Ａ４を出力する。図７に示すように、照明制御部Ｂ
２０では速度センサ１８からの速度情報１９により像流
れの影響が同様になるように、すなわち被写体の速度が
速くなればそれに対応してシャッタスピードも速くなる
ようにシャッタスピードを算出し、シャッタトリガ信号
Ａ４に同期して指定するシャッタスピードをパルス幅と
してカメラへのシャッタトリガ信号Ｂ１０を出力する。
一方分周回路Ｂ２０１ではシャッタトリガ信号を１／２
に分周するとともにカメラのシャッタスピードに対応し
た照明の点灯長さをパルス幅として照明発光指令１１を
出力する。カメラ３ではシャッタトリガ信号のパルス幅
に従ってシャッタを切り、照明部Ｄ２１では照明発光指
令１１のパルス幅に従って発光させる。このように照明
の点滅制御を行うと同時に高速車両通過時の像流れの影
響を抑えるため速度センサ１８から得られる速度情報に
基づいて必要なシャッタスピードと照明発光時間を算出
する。

【００２０】実施の形態３に示す画像認識装置によれ
ば、照明点灯時と非点灯時の画像を別々の条件で認識処
理し結果の良い方を採用することにより、予め次に到着
する車両の表示文字が発光しているか否かがわからなく
ても、文字の発光、非発光に適切な条件での認識結果が
得られるだけでなく、車両速度に応じたシャッター及び
照明点灯時間を設定できるので像流れの変動を除くこと
ができ、認識性能が更に向上する。

【００２１】実施の形態４．図８はこの発明の実施の形
態４を示す構成図であり、図において１〜８、および７
１〜７５は図１に示す形態１と同様の機能を持つもので
ある。更に８０は車両検出部７４から出力される点灯、
消灯両条件の画像に対する車両検出結果から文字認識の
結果を待たずに何れか最適な画像を選択して出力し、文
字認識に供させる切換器Ｂである。

【００２２】実施の形態４に示す画像認識装置の動作に
ついて以下に説明する。照明の点滅制御、画像の入力方
法は実施の形態１と同様であるが、照明の点灯消灯が１
回ずつ繰り返され同じ文字の両方条件の画像が連続して
入力されること、かつ一般に同じ発光文字であれば照明
消灯時の方が照明点灯時より認識に適していることを利
用して、切替器Ｂ８０では車両検出部７４で照明消灯時
の画像のみで車両が検出できる場合、または点灯時でも
消灯時何れの場合でも車両検出ができる場合は対象文字
が発光しているとして消灯時の画像を採用し、それ以外
の場合は照明点灯時の画像を採用し、その画像を文字認
識部７５に出力する。このため認識は１度で済み、結果
の出力まで短時間で行えるので、車両が頻繁に到着し処
理を短時間に完了しなければならない場合でも発光文字
に対して良好な認識結果を得ることができる。

【００２３】

【発明の効果】第１の発明によれば、被写体が撮像視野
内にある間に照明点灯時と消灯時の画像を複数回の撮像
するチャンスがあり、それぞれに適した別々の条件で認
識処理し結果の良い方を採用することができる。従っ
て、予め次に到着する被写体の表示文字が発光している
か否かがわからなくても、文字の発光、非発光に対する
適切な条件での認識結果が得られ、装置としての認識性
能が向上する。

【００２４】第２の発明によれば、入力した画像の背景
部と文字部分の輝度状態によって、照明のパワーを変化
させることができる。従って、予め文字の発光、非発光
の情報を知らなくてもきめ細かく最適な照度で照射され
た画像を処理することができ、認識性能が向上する。

【００２５】第３の発明によれば、シャッター速度と連
動して照明の発光時間をリアルタイムに変更することが
可能となり、被写体の状況によってシャッター速度を変
化させる場合にも最低限必要な発光時間に抑えることが
できるので、省電力化を図ることができる。

【００２６】第４の発明によれば、切替器Ｂで照明点灯
時と照明消灯時の何れかを選択して認識装置に出力する
ので認識は１度で済み結果の出力まで短時間で行えるの
で、被写体が頻繁に到着し処理時間を十分に得られない
場合でも発光文字に対して良好な認識結果を得ることが
できる。

【００２７】第５の発明によれば、入力した画像の文字
部分の階調分布状態によって、通常、消灯、照度アップ
の３つの状態の画像を得ることができ、文字が発光して
いる場合に同一被写体に対して消灯と逆に照射パワーを
増大してコントラストを得るという２種類の方法を採る
ことができる。従って、予め文字の発光、非発光の情報
を知らなくても最適な照度で照射された画像を処理する
ことができ、認識性能が向上する。また対象文字の発光
を想定して常にハイパワーで照射する必要がないため、
無駄なエネルギーを投入する必要がなく、エネルギコス
トの低減を図ることができる。

【００２８】第６の発明によれば、速度センサーで被写
体の速度を計測することにより、被写体の速度に応じた
シャッター及び照明点灯時間を設定できるので像流れの
変動を除くことができ、認識性能が更に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明による画像認識装置の実施の形態１
の構成を示す図である。

【図２】 この発明による画像認識装置の実施の形態１
の動作を説明する図である。

【図３】 この発明による画像認識装置の実施の形態２
の構成を示す図である。

【図４】 この発明による画像認識装置の実施の形態２
の動作を説明する図である。

【図５】 この発明による画像認識装置の実施の形態２
の動作を説明する図である。

【図６】 この発明による画像認識装置の実施の形態３
の構成を示す図である。

【図７】 この発明による画像認識装置の実施の形態３
の動作を説明する図である。

【図８】 この発明による画像認識装置の実施の形態４
の構成を示す図である。

【図９】 従来の画像認識装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

１ 対象車両、２ 認識対象文字又は図形、３ カメ
ラ、４ シャッタトリガ信号Ａ、５ 照明部Ａ、６ ビ
デオ信号、７ 画像処理部、８ 認識結果、９照明制御
部Ａ、１０ シャッタトリガ信号Ｂ、１１ 照明発光指
令Ａ、１２ 照明点灯状態信号、１３ 照明部Ｂ、１４
濃度データ、１５ 照度制御部、１６パワー制御信
号、１７ 照明部Ｃ、１８ 速度センサ、１９ 速度信
号、２０照明制御部Ｂ、２１ 照明部Ｄ、７１ 画像入
力部、７２ Ａ／Ｄ変換部、７３ 画像メモリ、７４
車両検出部、７５ 文字認識部、７６ 切替器Ａ、７７
点灯時画像メモリ、７８ 消灯時画像メモリ、７９ 判
定部、８０ 切替器Ｂ、９１ 分周回路Ａ、２０１ 分
周回路Ｂ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外面に文字が表示された電車や航空機、
   バス、自動車等の被写体をその外面に表示された文字が
   視野内に含まれる様に撮像するカメラと、被写体を照ら
   す外部からの点滅制御が可能な照明部と、照明点灯時の
   画像と非点灯時の画像を交互に撮像するため上記カメラ
   の撮像タイミングに同期して上記照明部にオンオフ信号
   を出力する照明制御部と、上記カメラからの画像を入力
   し照明点灯時、非点灯時の画像を区別して記憶する画像
   メモリ、この画像メモリのそれぞれの画像に対応して被
   写体の検出を行う被写体検出部、この被写体検出部で被
   写体が検出された画像に対して所定の画像処理を行うこ
   とによって対象とする文字や図形を認識する文字認識
   部、この文字認識部で照明点灯時画像および非点灯時画
   像に対して行われたそれぞれの認識結果から最良の結果
   を判定する判定部から構成される画像処理部とを備えた
   ことを特徴とする画像認識装置。
2. 【請求項２】 外面に文字が表示された電車や航空機、
   バス、自動車等の被写体をその外面に表示された文字が
   視野内に含まれる様に撮像するカメラと、被写体を照ら
   す外部からのパワー制御が可能な照明部と、上記照明部
   に対して予め設定した定数または逐次入力する画像情報
   に基づいて照度制御信号を出力する照度制御部と、上記
   カメラからの画像を入力して記憶する画像メモリ、この
   画像メモリの画像に対して被写体の検出を行う被写体検
   出部、この被写体検出部で被写体が検出された画像に対
   して所定の画像処理を行うことによって対象とする文字
   や図形を認識する文字認識部から構成される画像処理部
   とを備えたことを特徴とする画像認識装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の画像認識装置において、
   照明部へのオンオフ信号のオン時間をカメラのシャッタ
   時間に合わせて制御する照明制御部を備えたことを特徴
   とする画像認識装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の画像認識装置において、
   被写体検出部として照明点灯時の車両検出結果と非点灯
   時の車両検出結果とから対象とする車両に表示されてい
   る文字列が発光しているか否かを判断する被写体検出部
   を備えたことを特徴とする画像認識装置。
5. 【請求項５】 請求項２記載の画像認識装置において、
   画像から得られた階調データに従って通常はパワーをセ
   ーブして投光し、階調差不十分な場合には文字が発光し
   ているとして消灯し、さらに階調差が不十分な場合に照
   明をパワーアップをしてコントラストを向上させること
   により認識させるような照度制御部を備えたことを特徴
   とする画像認識装置。
6. 【請求項６】 請求項３記載の画像認識装置において、
   被写体の速度を検出するための速度センサを設け上記速
   度センサの出力により上記カメラのシャッタスピードと
   照明の点灯時間を制御する照明制御部を備えたことを特
   徴とする画像認識装置。