JPH1186185A - 車種判別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】距離センサを使用せずに、車両のほぼ斜め前方
から撮影した画像により前記車両の通過位置を計測で
き、正確な座標変換を行ない、車両特徴抽出を簡素化
し、車種判別を正確に行なえる車種判別装置を提供する
こと。 【解決手段】車両の前面部を車両のほぼ斜め前方から撮
影する撮影装置１２を用いた車種判別装置において、撮
影装置１２で連続撮影した車両の画像から、車両のタイ
ヤと路面との接地部分の輝度の低さを利用し、前記タイ
ヤと路面との接地位置を検出する第１の検出手段（１
３）と、第１の検出手段（１３）で検出した接地位置と
撮影装置１２の設置条件から、車両の３次元空間での位
置と進入角度を計算し、車両の幾何補正画像を作成し、
車両の各部の特徴を抽出する際、撮影装置１２で撮影し
た画像中の前記タイヤと路面との接地部分の輝度の低さ
を利用して前記タイヤの検出を行なう第２の検出手段
（１３）と、を具備。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有料道路の料金所
システム等に利用される車種判別装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１２は、従来のこの種の車種判別装置
における撮像装置の設置条件を説明するための図であ
り、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。従来の車
種判別装置では、車両検知センサ（不図示）のトリガで
撮像装置１２により進入車両１０の撮像を行ない、進入
車両１０の通過位置を考慮しない場合は、検知位置にお
ける車両前面の歪み補正のみを行なっていた。

【０００３】図１３（ａ）（ｂ）は、従来の車種判別装
置のシステム構成例を示す図である。連続撮影を行な
い、車両の通過位置を考慮して車両の前面及び側面画像
を作成するために座標変換（歪み補正）を行なう場合、
図１３（ａ）に示すように、車両検知位置の路側に距離
センサ１１１を設置して、車両の通過位置を測定してい
る。次に、車軸数を計測するには、図１３（ｂ）に示す
ように踏板１１２を用いるか、または路側に設置した軸
数計測用のセンサが必要である。また、画像処理を行な
う場合、エッジの利用等が主であり、輝度の低い箇所を
積極的に利用してはいない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の車種判
別装置では、車両検知位置でのみ撮像が可能であり、撮
像タイミングがずれた場合は、車両が検知位置から遠い
場合は小さく、手前側の場合は大きく撮影される。すな
わち、従来の車種判別装置では車両の見かけ上の大きさ
の変化に対応できず、撮影された画像における各部の大
きさが変化するため、特徴抽出のパラメータの設定が困
難であった。

【０００５】また、車両の通過位置を特定して処理を行
なう場合、車両の斜め前方からの撮影装置だけでは正確
に測定できず、路側にて距離を計測する上記距離センサ
の如き別センサが必要になっていた。

【０００６】本発明の目的は、距離センサを使用せず
に、車両のほぼ斜め前方から撮影した画像により前記車
両の通過位置を計測でき、正確な座標変換を行ない、車
両特徴抽出を簡素化し、車種判別を正確に行なえる車種
判別装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明の車種判別装置は以下の如く構
成されている。本発明の車種判別装置は、車両の前面部
を前記車両のほぼ斜め前方から撮影する撮影装置を用い
た車種判別装置において、前記撮影装置で連続撮影した
前記車両の画像から、前記車両のタイヤと路面との接地
部分の輝度の低さを利用し、前記タイヤと路面との接地
位置を検出する第１の検出手段と、この第１の検出手段
で検出した接地位置と前記撮影装置の設置条件から、前
記車両の３次元空間での位置と進入角度を計算し、前記
車両の幾何補正画像を作成し、前記車両の各部の特徴を
抽出する際、前記撮影装置で撮影した画像中の前記タイ
ヤと路面との接地部分の輝度の低さを利用して前記タイ
ヤの検出を行なう第２の検出手段と、から構成されてい
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態に係
る車種判別装置を適用した車種判別システムの構成を示
す図である。当該車種判別装置は、図１に示すように設
置された車両検知器１１、撮影装置（カメラ）１２、処
理装置１３及びモニタ１４で構成されており、車両進入
路１５付近に設置されている。

【０００９】図２は、当該車種判別装置の構成を示すブ
ロック図である。処理装置１３内では、中央処理部１３
１に入出力制御部１３２、車種判別部１３３、画像処理
部１３４及び画像メモリ１３５が接続されている。また
処理装置１３には電源部１３６が備えられている。また
入出力制御部１３２には、車両検知器１１、撮影装置１
２及びモニタ１４が接続されている。

【００１０】図３乃至図５は、当該車種判別装置におけ
る画像処理手順を表すフローチャートである。図３に示
す車両検知処理では、ステップＳ１で、入出力制御部１
３２が撮影装置１２により撮影された画像を取込み、中
央処理部１３１を介して画像メモリ１３５に記憶する。
次にステップＳ２で、中央処理部１３１は画像メモリ１
３５に記憶された画像を画像処理部１３４にて画像合成
させ、ステップＳ３で、その画像中から移動体を検出す
る。そしてステップＳ４で、中央処理部１３１は車両検
知器１１による車両検知信号の有無を入出力制御部１３
２を介して検出する。上記ステップＳ１〜Ｓ４の動作が
繰り返し行なわれる。その後、図３に示す処理１が行な
われる。

【００１１】図３に示す処理１では、ステップＳ１１
で、中央処理部１３１が画像処理部１３４による移動体
すなわち車両の画像からフロント部を検知し、さらにス
テップＳ１２で、前記画像からボンネットの有無を検出
する。そしてステップＳ１３で、車両位置と進入角度を
推定し、ステップＳ１４で幾何補正パラメータを作成す
る。その後、図４に示す処理２と処理３が平行して行な
われる。

【００１２】また、上記ステップＳ１３では、中央処理
部１３１により図５（ａ）に示す処理Ａが行なわれる。
処理Ａでは、まずステップＡ１で、上記画像の処理領域
を設定し、ステップＡ２で合成された画像を微分し、ス
テップＡ３で微分された画像を２値化し、さらにステッ
プＳ４でｈｏｕｇｈ変換する。そしてステップＳ５で後
述するように接地線を選択し、ステップＳ６で上記車両
の３次元位置を計算し、ステップＳ７で進入角度を計算
する。

【００１３】図４に示す処理２では、ステップＳ２１
で、画像処理部１３４により車両前面画像を作成し、ス
テップＳ２２で上記車両の車幅を計測し（１回目）、ス
テップＳ２３で上記車両の前後進を判別する（２回
目）。そしてステップＳ２４で、前記車両の前面画像か
らナンバープレートを切出し、ステップＳ２５で、その
ナンバープレートを読取る。なお、上記ステップＳ２
４，Ｓ２５の処理の後、図３に示すステップＳ５にて画
像が取り込まれ、上記処理１が行なわれる。

【００１４】図４に示す処理３では、ステップＳ３１
で、画像処理部１３４により車両側面画像を作成し、ス
テップＳ３２で、中央処理部１３１は車両検知器１１に
よる車両検知信号の有無を入出力制御部１３２を介して
検出する（１回目）とともに、ステップＳ３３で、画像
処理部１３４により前記車両側面画像を合成処理し、ス
テップＳ３４で上記車両の前後進を判別し、ステップＳ
３２で、中央処理部１３１は車両検知器１１による車両
検知信号の有無を入出力制御部１３２を介して検出する
（２回目）。続いてステップＳ３５で画像を取込み、再
び上記ステップＳ３１で、画像処理部１３４により車両
側面画像を作成する。また、上記ステップＳ３２の後、
ステップＳ３６で、中央処理部１３１は上記車両の側面
の特徴を抽出する。

【００１５】また、上記ステップＳ３６では、中央処理
部１３１により図５（ｂ）に示す処理Ｂが行なわれる。
処理Ｂでは、まずステップＢ１で、上記車両側面画像の
処理領域を設定し、ステップＢ２で接地位置候補を設定
する。次にステップＢ３で、上記車両側面画像における
タイヤ中心線を探索し、ステップＢ４で、タイヤ領域を
設定する。そしてステップＢ５で、前記タイヤのホイー
ルを探索し、ステップＢ６で後述する相関計算を行な
い、ステップＢ７でタイヤを決定する。そして、図４に
示すステップＳ６で、上記処理２及び処理３の処理結果
から、車種判別部１３３にて上記車両の車種が判別され
る。

【００１６】以下、上述した処理１、処理Ａ、処理２、
処理３、処理Ｂについて詳述する。 （処理１）図６は、上記車種判別装置１３における車両
位置決定方法の概略を説明するための図であり、車両の
３次元空間内での位置推測処理過程を表している。 (1) 通過中の車両を連続撮影して、差分処理により移動
領域を計算し、その領域の位置と大きさで車両候補とし
て判断し、図６（ａ）に示す原画像とする。 (2) 通過中の車両を連続撮影して、過去５枚程度の画像
で、重ね合わせたとき最も暗い輝度値を採用して図６
（ｂ）に示す合成画像を作成する。 (3) 車両検知器１１からの信号で、処理を開始する。こ
のとき先に求めた図６（ｃ）に示す移動領域のみ処理す
る。（以上、車両検知処理） (4) 路面と水平な線の延長線が無限遠点を通ると仮定し
て座標変換を行ない、水平線を撮影した画像で、水平に
なるようにする。（各画素のｘ座標値は不動でｙ座標値
のみ変更） (5) 座標変換した画像にｓｏｂｅｌフィルタをかけて水
平エッジ（図６（ｄ）に示す強調線）を検出し、フロン
ト領域候補４１を決定し、車両前面の候補とする。 (6) 図１２のような従来の方法で車両検知器１１の位置
での幾何補正画像（図６（ｅ））を作成する。得られた
幾何補正画像は、左右線対象な車両については、ほぼ線
対称になる。この画像のフロント領域候補の右端（車両
の左前端）の領域を反転し参照画像４２として、水平に
ずらしていき、正規化相互相関法を用いて相関に高いと
ころを求める（車両の左右対称性利用）。求めた相関値
の高い位置を車両右前端４３とし、車両前面の車幅を決
定する。 (7) 水平及び垂直エッジから図６（ｆ）に示すようにフ
ロントガラス領域４４を設定し、フロント領域４５との
ずれによりボンネットの有無を判別する。

【００１７】（処理Ａ） (1) 垂直エッジでタイヤ候補領域を設定する。（ステッ
プＡ１） (2) 車両のタイヤと路面の設置部分が車両の影の中で濃
いことを利用し、路側との距離を計算する。合成画像
は、輝度の低い値を優先して合成しているため、タイヤ
と路面の設置位置が連続して現れる（接地部分の軌跡と
なる）。これを抽出して車両の側面位置とし、路側との
距離を計算する。 (3) 合成画像中のタイヤ候補領域部分に対してｓｏｂｅ
ｌ微分を行ない、微分画像に対して輝度分布を取り、２
値化する。（ステップＡ２、Ａ３） (4) この２値化画像に対してｈｏｕｇｈ変換を行ない、
直線を求める。（ステップＡ４） (5) 車両の侵入が路側とほぼ並行であることから、求め
た直線の中で、路側と平行に近い直線を、図６（ｇ）に
示すように車両のタイヤと路面との接地線４６とする。
（ステップＡ５） (6) 接地線４６と車両右前端４３との交点から、図６
（ｈ）に示すように車両先頭位置を決定する。（ステッ
プＡ６） (7) 図７は、撮影装置１２と車両との位置条件を示す図
であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。設置
条件と求めた接地線４６から、図７に示すように車両進
入角γ５２を計算し、車両先端位置から車両位置Ｌ５１
を求めて、図６（ｈ）に示すように車両前面推測線４７
とする。（ステップＡ７） （処理２）図８は、車両前面の幾何補正画像作成処理を
説明するための図であり、車両位置の変化によって生じ
る見かけの大きさの変化を考慮して、座標変換を行なう
例を説明するための図である。 (1) 上記処理１で得られた図７に示すパラメータ（車両
位置Ｌ５１、車両進入角γ５２、水平角α１０２、撮影
水平角ａ１０３、俯角β１０４、撮影垂直角ｂ１０５）
により、図８（ａ）に示すように車両前面推測線４７上
に設定した車両前面推測平面６１を、真正面から見たよ
うになるよう、見かけ上の大きさの違いと幾何学的な歪
みの補正を行なう。 (2) 補正した画像のフロント領域４５にあたる位置の左
右端から、車幅を計算する。 (3) 車両前面の車幅と、高さ１ｍ以内の矩形領域からナ
ンバープレートの候補を探す。 (4) ナンバープレートの大きさ、色、文字認識を行な
い、特徴を抽出する。 (5) ナンバープレートの読取りに失敗した場合は、もう
一度撮影を行ない、同様に車両前面の幾何補正画像を作
成して、再度読み取る。このとき車両が前進して見かけ
の大きさが大きくなっていても、上記処理１で設定する
パラメータを求め直すことで、図８（ｂ）に示すように
図８（ａ）とほぼ同等な車両前面画像が得られる。すな
わち、図８（ｂ）に示す撮影画像の車両は図８（ａ）に
示す撮影画像の車両より見かけの大きさが大きくなって
いるが、補正後の画像では、図８（ｂ）に示す撮影画像
の車両と図８（ａ）に示す撮影画像の車両とがほぼ同等
になる。

【００１８】（処理３）図９は幾何補正画像作成の概略
を説明するための図であり、図１０は車両側面画像の作
成過程を説明するための図である。 (1) 上記処理１で求めた図７に示すパラメータ（車両位
置Ｌ５１、車両進入角γ５２、水平角α１０２、撮影水
平角ａ１０３、俯角β１０４、撮影垂直角ｂ１０５）に
より、図９（ｂ）に示すように接地線上４６にある車両
側面推測平面７１を設定する。 (2) 車両側面推測平面７１を真正面から見たように座標
変換を行ない、図９（ｄ）に示すように車両側面幾何補
正画像を生成する。このときタイヤの下部が切れないよ
うに変換画像の下部に余裕を持たせて変換する。 (3) 車長が長く、車両全体が撮影できない場合は、例え
ば６６ｍｓｅｃ毎に車両を撮影し、同じパラメータで幾
何補正を行ない、図１０（ｇ）に示すように車両側面合
成画像を作成する。 (4) 連続撮影した画像（図１０（ａ）〜（ｃ））から側
面画像を生成し（図１０（ｄ）〜（ｆ））、比較領域を
設定して、ずらしマッチング処理を行なって車両の移動
量を計算し合成し（図１０（ｇ））、車両側面画像（図
１０（ｈ））を得る。この処理で車両前後進判別も行な
える。

【００１９】（処理Ｂ）図１１は、タイヤ検出処理の概
略を説明するための図であり、車両側面特徴抽出の一部
であるタイヤを求める過程を示している。 (1) 車両側面画像をｓｏｂｅｌ微分して、水平エッジを
取り出す。 (2) 接地線９２から上の３０ｃｍ程度の部分に、一定場
の長さの水平エッジがあれば、処理除外領域９１を設定
し、以降の処理領域から除く。（図９（ａ）、ステップ
Ｂ１） (3) 車両側面画像中のタイヤと路面の接地線９２付近に
注目し、輝度変化が激しいところや、輝度が低い所をタ
イヤと路面の接地場所として接地位置９３の候補とす
る。（図９（ｂ）、ステップＢ２） (4) 側面画像の下部の水平１ｍ×垂直３０ｃｍにあたる
部分を探索枠９５に設定し、左右半分に分割して、左矩
形部では、左下と右上で輝度の差が一定以上の箇所を探
しカウントする（右下がりのエッジ探索に相当する）。
右矩形部では、右下と左上で同様の操作を行ない、カウ
ント値を記憶する。この処理を接地位置９３付近で順に
ずらして行ない、カウント値の高いところをタイヤの左
右中央（中心線９４）とする。（図９（ｃ）、ステップ
Ｂ３） (5) タイヤ接地位置上部にある水平エッジをタイヤハウ
ス下端候補とする（大型車両に有効）。また、タイヤハ
ウスとタイヤの間の輝度が低いことを利用してタイヤの
上端を設定する。先に行った探索枠での結果から、左右
端を仮定し、上記のタイヤ上端と接地線とを考慮して正
方形のタイヤ候補領域９６を設定する。（図９（ｄ）、
ステップＢ４） (6) タイヤ候補領域９６内部に対して２値化を行ない、
ラベリングを行なったのち、各ラベルの穴埋め処理をす
る。乗用車等のホイールがタイヤゴムより明るいものは
ホイールが抽出されるので、上記ラベルの円形度をもと
に、ホイールか否かを判定する。（図９（ｅ）、ステッ
プＢ５） (7) 次に、タイヤ候補領域９６と予め登録しておいた複
数のタイヤ参照画像９７との相関値を計算し、タイヤで
あるか否かを判定する。（図９（ｆ）、ステップＢ６） (8) 抽出したホイールとタイヤの個数から車両の軸数を
割り出すとともに、タイヤ径、ホイールベース、オーバ
ーハングを決定し、車種判別に利用する。（図９
（ｇ）、ステップＢ７） なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されず、要旨
を変更しない範囲で適時変形して実施できる。

【００２０】（実施の形態のまとめ）実施の形態に示さ
れた構成及び作用効果をまとめると次の通りである。実
施の形態に示された車種判別装置は、車両の前面部を前
記車両のほぼ斜め前方から撮影する撮影装置１２を用い
た車種判別装置において、前記撮影装置１２で連続撮影
した前記車両の画像から、前記車両のタイヤと路面との
接地部分の輝度の低さを利用し、前記タイヤと路面との
接地位置を検出する第１の検出手段（１３）と、この第
１の検出手段（１３）で検出した接地位置と前記撮影装
置１２の設置条件から、前記車両の３次元空間での位置
と進入角度を計算し、前記車両の幾何補正画像を作成
し、前記車両の各部の特徴を抽出する際、前記撮影装置
１２で撮影した画像中の前記タイヤと路面との接地部分
の輝度の低さを利用して前記タイヤの検出を行なう第２
の検出手段（１３）と、から構成されている。

【００２１】したがって上記車種判別装置によれば、車
両の３次元空間での位置と進入角度を推測することで、
前記車両の撮影位置の制約がなくなる。また、前記車両
の画像を、見かけ上の大きさの違いや幾何学的歪みに関
わらず、一定の大きさに正しく補正できるため、前記車
両の認識処理が簡易になる。よって、前記車両のほぼ斜
め前方から撮影した画像のみにより前記車両の通過位置
を計測でき、前記通過位置を測定するための距離センサ
が不要になり、正確な座標変換（歪み補正）を行なえ、
車両特徴抽出を簡素化でき、高精度の車種判別を行なえ
る。また、車両前面だけでなく車両側面の幾何補正画像
を作成することで、車長等の側面部分の計測や特徴抽出
を正確に行なえる。

【００２２】

【発明の効果】本発明の車種判別装置によれば、車両の
３次元空間での位置と進入角度を推測することで、前記
車両の撮影位置の制約がなくなる。また、前記車両の画
像を、見かけ上の大きさの違いや幾何学的歪みに関わら
ず、一定の大きさに正しく補正できるため、前記車両の
認識処理が簡易になる。よって、前記車両のほぼ斜め前
方から撮影した画像のみにより前記車両の通過位置を計
測でき、前記通過位置を測定するための距離センサが不
要になり、正確な座標変換（歪み補正）を行なえ、車両
特徴抽出を簡素化でき、高精度の車種判別を行なえる。
また、車両前面だけでなく車両側面の幾何補正画像を作
成することで、車長等の側面部分の計測や特徴抽出を正
確に行なえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る車種判別装置を適用
した車種判別システムの構成を示す図。

【図２】本発明の実施の形態に係る車種判別装置の構成
を示すブロック図。

【図３】本発明の実施の形態に係る車種判別装置におけ
る画像処理手順を表すフローチャート。

【図４】本発明の実施の形態に係る車種判別装置におけ
る画像処理手順を表すフローチャート。

【図５】本発明の実施の形態に係る車種判別装置におけ
る画像処理手順を表すフローチャート。

【図６】本発明の実施の形態に係る車種判別装置におけ
る車両位置決定方法の概略を説明するための図。

【図７】本発明の実施の形態に係る撮影装置と車両との
位置条件を示す図。

【図８】本発明の実施の形態に係る車両前面の幾何補正
画像作成処理を説明するための図。

【図９】本発明の実施の形態に係る幾何補正画像作成の
概略を説明するための図。

【図１０】本発明の実施の形態に係る車両側面画像の作
成過程を説明するための図。

【図１１】本発明の実施の形態に係るタイヤ検出処理の
概略を説明するための図。

【図１２】従来例に係る車種判別装置における撮像装置
の設置条件を説明するための図。

【図１３】従来例に係る車種判別装置のシステム構成例
を示す図。

【符号の説明】

１０…車両 １１…車両検知器 １２…撮影装置 １３…処理装置 １３１…中央処理部 １３２…入出力制御部 １３３…車種判別部 １３４…画像処理部 １３５…画像メモリ １３６…電源部 １４…モニタ １５…車両進入路 ４１…フロント領域候補 ４２…参照画像 ４３…車両右前端 ４４…フロントガラス領域 ４５…フロント領域 ４６…接地線 ４７…車両前面推測線 ４８…路側との距離 ５１…車両位置Ｌ´ ５２…車両進入角γ ６１…車両前面推測平面 ７１…車両側面推測平面 ９１…処理除外領域 ９２…接地線 ９３…接地位置 ９４…中心線 ９５…探索枠 ９６…タイヤ候補 ９７…タイヤ参照画像 １０１…車両検知位置Ｌ １０２…水平角α １０３…撮影水平角ａ １０４…俯角β １０５…撮影垂直角 １１１…距離センサ １１２…踏板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の前面部を前記車両のほぼ斜め前方か
   ら撮影する撮影装置を用いた車種判別装置において、 前記撮影装置で連続撮影した前記車両の画像から、前記
   車両のタイヤと路面との接地部分の輝度の低さを利用
   し、前記タイヤと路面との接地位置を検出する第１の検
   出手段と、 この第１の検出手段で検出した接地位置と前記撮影装置
   の設置条件から、前記車両の３次元空間での位置と進入
   角度を計算し、前記車両の幾何補正画像を作成し、前記
   車両の各部の特徴を抽出する際、前記撮影装置で撮影し
   た画像中の前記タイヤと路面との接地部分の輝度の低さ
   を利用して前記タイヤの検出を行なう第２の検出手段
   と、 を具備したことを特徴とする車種判別装置。