JPH10208058A

JPH10208058A - 車両進入検知装置

Info

Publication number: JPH10208058A
Application number: JP9008796A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Nakayama; 博之中山; Tetsuya Tomonaka; 哲也塘中; Keiko Naka; 啓子中
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1997-01-21
Filing date: 1997-01-21
Publication date: 1998-08-07
Anticipated expiration: 2017-01-21
Also published as: JP3534557B2

Abstract

(57)【要約】【課題】車両の進入を検知するための処理時間が短
く、照度変化による誤検知の少ない車両の進入検知装置
を提供することを目的とする。【解決手段】（Ａ）入口方向の画像を撮像するための
撮像装置１と、（Ｂ）撮像装置の出力する画像を記憶す
る画像メモリ２と、（Ｃ）画像メモリ内の複数の矩形領
域を切り出すための矩形領域切出し回路３と、（Ｄ）車
両の存在しないときの矩形領域の画像を登録する矩形領
域参照メモリ４と、（Ｅ）矩形領域参照メモリの内容と
矩形領域切出し回路の出力する原両像の矩形領域の正規
化相関値を求める相関演算回路５と、（Ｆ）相関演算回
路５の出力から矩形領域毎に０又は１のビットパターン
を求めるビットパターン生成回路６と、（Ｇ）ビットパ
ターン生成回路６の出力する矩形領域毎のビットパター
ン列を１つのデータを見做し車両の進入通過を判定する
進入通過判定回路７を有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、駐車場や有料道路
の料金所における車両の進入を検知する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術を図４〜図７に示す。図４
は、従来の技術による車両進入検知装置の第１例の構造
図。図５は、従来の技術による車両進入検知装置の第１
例の処理過程の説明図。

【０００３】図６は、従来の技術による車両進入検知装
置の第２例の構造図。図７は、従来の技術による車両進
入検知装置の第２例の処理過程の説明図である。

【０００４】駐車場や有料道路においては、そのゲート
に車両が進入してきたことを検知し、入退場ゲートを開
放したり、又は、通行券を発券したり、料金精算機の動
作開始を指示するなどの上位装置への情報出力を行う必
要がある。

【０００５】このための車両進入検知装置としては、従
来から超音波センサを用いる方式や、電磁波、光電セン
サを用いる方式などがあるが、ここでは、画像処理方式
のものについて説明する。

【０００６】図４は、従来技術による車両進入検知装置
の第１例の構成図であり、撮像装置１は車線１２の進入
方向に向けて、進入してくる車両１０、及び、背景１１
を撮像する。撮像された画像はディジタル化されて画像
メモリ２に記憶される。

【０００７】また、参照画像メモリ２１には予め車両１
０の存在しないときの背景１１のみが撮像されている画
像を登録しておく。画像メモリ２と参照メモリ２１の内
容は差分演算回路２２に入力され、２つの入力画像の画
素毎に差の絶対値が計算される。

【０００８】差分演算回路２２の出力は、中心検出回路
２３に入力され、差の絶対値が予め設定された閾値より
大きい画素の集合領域の中心の座標が検出される。中心
検出回路２３の出力は、移動状態判定回路２４に入力さ
れる。

【０００９】移動状態判定回路２４では、入力される中
心位置が画像上での車両の進行方向にしたがって推移し
ているかの判断を行い、１台の車両の通過や、他の車両
の新たな進入を検知する。

【００１０】移動状態判定回路２４の出力は、通信回路
８を介して上位装置９に入力され、車両の進入を検知し
たことを上位装置９に通知する。その装置の動作を、図
５を用いて更に詳しく説明する。

【００１１】図４のように車両１０の右斜め前方から撮
像装置１で車両を撮像すると、図５（ａ）に示すように
車両１０と背景１１を含む画像が撮像される。このと
き、画像上では車両１０は左から右に向かって進行する
ことになる。この入力画像が画像メモリ２に記憶され
る。

【００１２】また、参照メモリ２１には、図５（ｂ）に
示すような背景１１のみが撮像されている画像が予め登
録されている。差分演算回路２２では、画像メモリ２の
内容と参照メモリ２１の内容の各画素毎の差の絶対値を
求める。

【００１３】画像上の背景１１の部分では、同じ画像と
なっているので差を求めると０になる。しかしながら、
車両１０が進入していると、その部分の画素の濃度は変
化しており、差を求めるといくらかの値が出力される。

【００１４】ここで、車両１０の塗装色が白い場合と、
黒い場合では差の値は符号が逆転するため、絶対値を求
めることにより車両１０の領域のみがある値以上の出力
を示し、図５（ｃ）のように車両１０の領域のみが得ら
れる。

【００１５】中心検出回路２３では、図５（ｃ）の様な
車両１０領域の中心位置を求める。中心位置は図５
（ｃ）に示す車両１０領域の高さ方向の上下端ｊ_min 、
ｊ_max 及び、横方向の左右端ｉ_min 、ｉ_max から、その
中点を求めればよい。

【００１６】移動状態判定回路２４では、中心位置の水
位状態から、車両の通過を検知する。即ち、車両１０は
画像上を左から右に向かって進行するため、中心位置は
最初に検知された時点から順次右に向かって移動する。

【００１７】そこで、中心位置が右に移動している間は
同一の車両１０が進行中であるとし、右端に抜けると通
過終了とする。また、左に戻ると、新たな車両１０の進
入とする。

【００１８】通信回路８は、新たな車両１０の進入が入
力されると上位装置９にその情報を出力する。上位装置
９は、ゲートの開閉や、通行券の発券、料金精算機の動
作開始を行う。この第１の従来例では、車両１０の検
知に差分演算回路２２を用いているが、差分の場合は、
日照条件の変化などにより画像全体の濃度が変化した場
合、全ての領域を変化領域、即ち車両１０と判断してし
まうことがある。

【００１９】そこで、図６に示す第２の従来例では、差
分演算回路２２に変えて、相関演算回路５を用いてい
る。他の部分については第１の従来例と同一であるため
説明は省略し、相関演算回路５の動作についてのみ、図
７を用いて説明する。

【００２０】相関演算回路５は、図７（ａ）、（ｂ）に
示すように画像メモリ２、及び、参照メモリ２１を全く
同じようにいくつかの矩形領域に分割する。画像メモリ
２と参照メモリ２１の対応する矩形領域毎に、次式で示
される正規化相関値を計算する。

【００２１】正規化相関値＝Σ（ｆｇ−μν）／σπＮ式（１）ただし、ｆ：画像メモリ２の各矩形領域内の各画素の濃度データｇ：参照メモリ２１の各矩形領域内の各画素の濃度デー
タ μ：画像メモリ２の各矩形領域内の濃度データの平均値 ν：参照メモリ２１の各矩形領域内の濃度データの平均
値 σ：画像メモリ２の各矩形領域内の濃度データの標準偏
差 π：参照メモリ２１の各矩形領域内の濃度データの標準
偏差Ｎ：各矩形領域内のデータ数これは、各矩形領域毎に、その濃度を濃度の標準偏差で
正規化して差を求めているような種類の演算であり、日
照条件の変化などによる画像全体の濃度変化があって
も、それに影響されず濃度分布の変化の小さい領域は大
きい相関値を、濃度分布の変化の大きい領域は小さい相
関値を示す。この結果、図７（ｃ）に示すように車両１
０領域を含む矩形領域のみが小さい相関値を示し、車両
１０の領域が検知できる。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術に
は、次のような問題がある。（１）従来技術による車両進入検知装置では、車両の進
入を検知するために画像メモリの全ての領域の差の絶対
値、又は、正規化相関値を求める必要があり、処理時間
を要する。（２）また、車両の進行状態を把握するために、画像上
での車両領域の中心位置が順次左から右に椎移すること
により確認しているが、差分回路を用いる方法では照度
変化による誤検知で正確な判断ができなくなる事があ
る。（３）更に、通行者や隣の車線の車両などが撮像装置の
視野内に入ると、その部分も車両として検知し、誤動作
を起こす可能性があるなど信頼性が低いと言った問題が
ある。本発明は、これらの問題を解決することができる装置を
提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】

（第１の手段）本発明に係る車両進入検知装置は、駐車
場や有料道路の料金所におけるゲートへの車両の進入を
検知する装置において、（Ａ）入口方向の画像を撮像す
るための撮像装置１と、（Ｂ）撮像装置の出力する画像
を記憶する画像メモリ２と、（Ｃ）画像メモリ内の縦又
は横方向の複数の矩形領域を切り出すための矩形領域切
出し回路３と、（Ｄ）車両の存在しないときの矩形領域
の画像を登録する矩形領域参照メモリ４と、（Ｅ）矩形
領域参照メモリの内容と矩形領域切出し回路の出力する
原両像の矩形領域の正規化相関値を求める相関演算回路
５と、（Ｆ）相関演算回路５の出力から矩形領域毎に０
又は１のビットパターンを求めるビットパターン生成回
路６と、（Ｇ）ビットパターン生成回路６の出力する矩
形領域毎のビットパターン列を１つのデータを見做し車
両の進入通過を判定する進入通過判定回路７を有し、
（Ｈ）前記矩形領域切出し回路３は、画像メモリ上での
車両の通過方向にほぼ垂直に複数の矩形領域を設定し、
（Ｉ）前記ビットパターン生成回路６は、各矩形領域で
の正規化相関値が大きい場合には変化なしとして０を、
小さい場合には変化があったとして１をビットパターン
として与え、（Ｊ）前記進入通過判定回路７は、ビット
パターン生成回路６から得られるビットパターン列を矩
形領域数分だけのビット長を持つデータとして取り扱う
ことにより、各データ毎に予め割り当てておいてた進入
通過パターンから、高速に車両の進入、通過を検知する
ことを特徴とする。（第２の手段）本発明に係る車両進入検知装置は、第１
の手段において、（１）矩形領域切出し回路３により設
定された複数の矩形領域の内、画像上で最も車両進入方
向に近い矩形領域を予備検知領域Ｒ_X として設定し、
（２）前記予備検知領域Ｒ_X にのみ車両を検知した場合
には、上位装置に対して進入検知信号を出力せず、２つ
目以降の矩形領域にも車両を検知した場合になってから
車両の進入検知信号を出力することにより、信頼性を向
上することを特徴とする。

【００２４】すなわち、本発明は、従来技術の課題を解
決するために、本発明では入口方向の画像を撮像するた
めの撮像装置１と、撮像装置の出力する画像を記憶する
画像メモリ２と、画像メモリ内の縦又は横方向の複数の
矩形領域を切り出すための矩形領域切出し回路３と、車
両の存在しないときの矩形領域の画像を登録する矩形領
域参照メモリ４と、矩形領域参照メモリの内容と矩形領
域切出し回路の出力する原画像の矩形領域の正規化相関
値を求める相関演算回路５と、相関演算回路の出力から
矩形領域毎に０又は１のビットパターンを求めるビット
パターン生成回路６と、ビットパターン生成回路の出力
する矩形領域毎のビットパターン列を１つのデータを見
做し車両の進入通過を判定する進入通過判定回路７を有
する構成とした。

【００２５】したがって、次のように作用する。以上の
ような構成において、画像メモリ上での車両の通過方向
にほぼ垂直に複数の矩形領域を設定し、画像上から矩形
領域を切り出す。

【００２６】各矩形領域での正規化相関値が大きい場合
には変化なしとして０を、小さい場合には変化があった
として１をビットパターン生成回路によりビットパター
ンを作成し、その結果得られるビットパターン列を矩形
領域数分だけのビット長を持つデータとして扱う。

【００２７】進入通過判定回路７では、各データ毎に予
め進人通過パターンを割り当てておくことにより、高速
に車両の進入、通過を検知することが可能となる。ま
た、複数の矩形領域の内、画像上で最も車両進入方向に
近い矩形領域を予備検知領域として設定し、予備検知領
域にのみ車両を検知した場合には上位装置に対して進入
検知信号を出力せず、２つ目以降の矩形領域にも車両を
検知した場合になって車両の進入検知信号を出力するこ
とにより、信頼性を向上することができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）本発明の第１の実施の形態を図１
〜図３に示す。従来技術と同じ働きをする構成要素は同
一の番号を記入し、説明は省略する。

【００２９】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る
車両進入検知装置の構成図。図２は、第１の実施の形態
の係る車両の進行状態による画像処理状況の説明図。

【００３０】図３は、第１の実施の形態の係る画像上の
変化領域の検出ビットパターンと車両の進行状態の関係
の説明図である。図１に示すように、撮像装置１により
撮像された車両１０、背景１１を含む画像は、ディジタ
ル化され画像メモリ２に記憶される。

【００３１】画像メモリ２の内容は、矩形領域切出し回
路３で複数の矩形領域に切り出される。この時の切出す
矩形領域は図２に示すように画像上での車両１０の進行
方向である左右方向に対してほぼ垂直なような縦長の領
域とし、かつ、複数の矩形領域１３の存在する幅、即
ち、Ｒ₀ 領域からＲ₄ 領域までの幅は、画像上での車両
の大きさよりわずかに小さく設定する。

【００３２】また、矩形領域１３の高さは、通過する車
両１０の画像上での高さ程度の高さがあれば構わない
が、図２では画像メモリ２の高さとしている。矩形領域
１３の幅は、目標とする処理速度との兼ね合いで決定す
ればよく、数画素程度あればよい。

【００３３】各矩形領域Ｒ₀ 、Ｒ₁ 、Ｒ₂ 、Ｒ₃ 、Ｒ₄
の位置、及び、大きさは予め決定できるため、矩形領域
切出し回路３は、予め記憶素子に記憶された画素位置の
内容を読み出すように構成される。

【００３４】矩形領域参照メモリ４は、図２（ａ）に示
すような、車両１０の存在していないときの矩形領域１
３のみを集めて記憶しておく。相関演算回路５は、矩形
領域切出し回路３の出力と、矩形領域参照メモリ４の出
力が入力され、各矩形領域Ｒ₀ 、Ｒ₁ 、Ｒ₂ 、Ｒ₃ 、Ｒ
₄ 毎に正規化相関値の計算を行う。

【００３５】正規化相関値を用いることにより、日照変
化などによる画像全体の濃度変化には影響されなくな
る。ビットパターン生成回路６は、相関演算回路５の出
力する各矩形領域Ｒ₀ 、Ｒ₁ 、Ｒ₂ 、Ｒ₃ 、Ｒ₄ の正規
化相関値が予め設定される閾値と比較して大きければ画
像の変化がないとして０を、小さければ画像の変化があ
ったとして１を生成させる。

【００３６】その結果、図２（ｂ）から（ｄ）に示すよ
うに、車両１０のかかっているとき矩形領域１３のみが
１となるようなパターンが得られる。図２では１と判定
される矩形領域１３にハッチングをしている。

【００３７】ビットパターン生成回路６の出力は進入通
過判定回路７に入力される。進入通過判定回路７は、図
３に示すように、各矩形領域Ｒ₀ 、Ｒ₁ 、Ｒ₂ 、Ｒ₃ 、
Ｒ₄ のビットパターンを、この場合５ビットのデータと
して扱い、５ビットで表現される数値（０から３１の３
２通り）に従って車両の進行状況を判定する。

【００３８】図３ではＲ₀ を最小桁、Ｒ₄ を最大桁と
し、それぞれのビットパターンを数値化している。数値
０は車両１０のないことを示しており、数値１、３、
７、１５、３１とＲ₀ から順番にＲ₄ までのビットに１
が立つような形で車両１０が進入する。

【００３９】逆に車両１０が通過するときは数値３０、
２８、２４、１６とＲ₀ から順番にＲ₄ までのビットが
０に戻るようになる。ここで、Ｒ₀ 領域からＲ₄ 領域ま
での幅は画像上での車両の大きさよりわずかに小さく設
定されているため、数値２などのようにＲ₀ 、Ｒ₄ の両
端の矩形領域が０であるにもかかわらず、Ｒ₁ からＲ₃
に１が立つような状態は存在するはずはなく、このよう
なビットパターンが現れた場合は誤検知であるとして無
視するようにする。

【００４０】また、数値１７のように矩形領域１３の両
端から１が立つ場合は、前を走行する車両１０が通過
し、後続する車両１０が進入してきたと判断する。この
ように、単純なビットパターンの考察で、高々３２通り
の走行状態は容易に判断できるため、予め記憶素子に登
録しておけば、進入通過判定回路７はビットパターンを
生成すると、ビットパターンをアドレスとして、その記
憶素子の内容を読み出すことにより容易に車両１０の進
行状態を判定できる。

【００４１】判定の結果、車両１０の進入が検知される
と、通信回路８を介して上位装置９に進入情報を出力す
る。更に、通過判定回路７において、矩形領域Ｒ₀ で１
が立ったときに、即座に車両１０の進入と判断し、進入
情報を出力すると、矩形領域Ｒ₀ での誤検知があった場
合に問題となるため、矩形領域Ｒ₀ を予備検知領域と
し、矩形領域Ｒ₀ に１が立ったのみでは車両１０の進入
と判断せずに、矩形領域Ｒ₀ と矩形領域Ｒ₁ の両方に１
が立ったときのみ車両１０の進入と判断するようにすれ
ば、信頼性の向上が図れる。

【００４２】

【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。（１）本発明を用いることにより、車両の進入を検知す
るための画像処理を行う領域がいくつかの矩形領域のみ
となり、データ量が少なくなる。そのために、高速化が
可能である。（２）また、正規化相関演算による処理であるために、
日照変化による誤検知を少なくすることができる。（３）更に、車両の進行状況を記憶素子の読み出しだけ
で行うために高速であり、かつ、車両と判断されたビッ
トパターンの生成状況により、実際にはありえないビッ
トパターンを予め登録できるために、１つ程度の矩形領
域で誤検知が発生しても、それを容易に検知することが
可能であり、信頼性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る車両進入検知
装置の構成図。

【図２】第１の実施の形態の係る車両の進行状態による
画像処理状況の説明図。

【図３】本発明の第１の実施の形態の係る画像上の変化
領域の検出ビットパターンと車両の進行状態の関係の説
明図。

【図４】従来の技術による車両進入検知装置の第１例の
構造図。

【図５】従来の技術による車両進入検知装置の第１例の
処理過程の説明図。

【図６】従来の技術による車両進入検知装置の第２例の
構造図。

【図７】従来の技術による車両進入検知装置の第２例の
処理過程の説明図、

【符号の説明】

１…撮像装置２…画像メモリ３…矩形領域切出し回路４…矩形領域参照メモリ５…相関演算回路６…ビットパターン生成回路７…進入通過判定回路８…通信回路９…上位装置１０…車両１１…背景１２…車線１３…矩形領域、Ｒ₀ 、Ｒ₁ 、Ｒ₂ 、Ｒ₃ 、Ｒ₄ １４…予備検知領域、Ｒ_X ２１…参照メモリ２２…差分演算回路２３…中心検出回路２４…移動状態判定回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駐車場や有料道路の料金所におけるゲート
への車両の進入を検知する装置において、（Ａ）入口方
向の画像を撮像するための撮像装置（１）と、（Ｂ）撮
像装置の出力する画像を記憶する画像メモリ（２）と、
（Ｃ）画像メモリ内の縦又は横方向の複数の矩形領域を
切り出すための矩形領域切出し回路（３）と、（Ｄ）車
両の存在しないときの矩形領域の画像を登録する矩形領
域参照メモリ（４）と、（Ｅ）矩形領域参照メモリの内
容と矩形領域切出し回路の出力する原両像の矩形領域の
正規化相関値を求める相関演算回路（５）と、（Ｆ）相
関演算回路（５）の出力から矩形領域毎に０又は１のビ
ットパターンを求めるビットパターン生成回路（６）
と、（Ｇ）前記ビットパターン生成回路（６）の出力す
る矩形領域毎のビットパターン列を１つのデータを見做
し車両の進入通過を判定する進入通過判定回路（７）を
有し、（Ｈ）前記矩形領域切出し回路（３）は、画像メ
モリ上での車両の通過方向にほぼ垂直に複数の矩形領域
を設定し、（Ｉ）前記ビットパターン生成回路（６）
は、各矩形領域での正規化相関値が大きい場合には変化
なしとして０を、小さい場合には変化があったとして１
をビットパターンとして与え、（Ｊ）前記進入通過判定
回路（７）は、ビットパターン生成回路（６）から得ら
れるビットパターン列を矩形領域数分だけのビット長を
持つデータとして取り扱取り扱うことにより、各データ
毎に予め割り当てておいてた進入通過パターンから、高
速に車両の進入、通過を検知することを特徴とする車両
進入検知装置。
【請求項２】（１）矩形領域切出し回路（３）により切
出された複数の矩形領域の内、画像上で最も車両進入方
向に近い矩形領域を予備検知領域（Ｒ_X ）として設定
し、（２）前記予備検知領域（Ｒ_X ）にのみ車両を検知
した場合には、上位装置に対して進入検知信号を出力せ
ず、２つ目以降の矩形領域にも車両を検知した場合にな
ってから車両の進入検知信号を出力することを特徴とす
る請求項１記載の車両進入検知装置。