JPH1196494A

JPH1196494A - 交通流監視方法および装置

Info

Publication number: JPH1196494A
Application number: JP25641697A
Authority: JP
Inventors: Toru Nagai; 徹永井; Tadaaki Kitamura; 忠明北村; Takayoshi Yokota; 孝義横田; Hiroshi Tamura; 宏田村; Kentaro Onose; 健太郎小野瀬
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-09-22
Filing date: 1997-09-22
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】複数のテレビカメラにより車両の走行状況を監
視するシステムにおいて、道路走行中の車両の追跡精度
を向上し、かつ監視領域全体を連続して表示することを
目的とする。【解決手段】移動体の移動状態を検出手段１００で検出
し、移動状態を模擬手段１０７で模擬し、移動体の挙動
を動画表示手段１０８で表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】道路，駐車場，管理施設等で
テレビカメラによる監視が行われているが、本発明は監
視領域全体の状況が的確に把握できる表示画面に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】道路などの監視にテレビカメラが多数利
用されている。これらは通常、監視員がモニタ画面を監
視していることが多い。これに対し、最近ではテレビカ
メラの映像を画像処理装置を用いて自動監視するシステ
ムが普及し始めている。これは、テレビカメラの映像を
画像処理して、例えば道路なら事故が発生した場合に自
動的にアラームを出すようなシステムである。しかしな
がら、画像処理で完全に自動化されている訳ではなく、
通常、テレビモニタを監視員が見ている。

【０００３】ところで、近年、テレビカメラの監視はし
だいに広域化され、これらの映像は集中化されつつあ
り、例えば数百箇所の監視カメラ映像を一箇所に集約
し、複数台のテレビモニタで監視している。このテレビ
モニタには１０〜２０台程度のカメラ映像が数秒おきに
切り替わって表示されている。このため、監視員は、複
数のテレビモニタを順次監視することが必要である。

【０００４】また異常発生時もカメラ映像が順次切り替
わってしまうため、監視エリア全体の状況が掴みにくい
などの問題がある。

【０００５】本発明は、この点に着目したもので正常
時，異常時ともに監視エリア全体の状況を瞬時に確認可
能な表示装置を提供することにある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】課題をトンネル監視を
例にとって説明する。長大トンネルではテレビカメラの
監視が普及しているが、通常２００ｍピッチ程度の間隔
にテレビカメラが設置されており、１０〜２０台程度の
カメラが設置されている。各カメラの映像は画像処理装
置に接続され自動監視していることが多いが、これらの
映像は管制室の監視員が確認できるようにテレビモニタ
に表示されている。監視するトンネルの数が増えれば、
監視カメラの数も増えるが、各テレビモニタは１０〜２
０台程度のカメラの映像を３〜５秒程度の周期で切り替
えながら表示しているため、複数のテレビモニタが必要
となってくる。

【０００７】このため、監視員は複数のテレビモニタを
常に監視する必要があり、更に、切り替え映像を表示し
ているため、監視エリア全体の状況を把握することが困
難である。

【０００８】また、ある地点で異常が発生した場合、こ
の地点を監視しているテレビカメラの映像だけを選択し
て連続表示することは出きるが、そのテレビカメラの地
点の周囲の状況を確認するためにはマニュアルでカメラ
番号を選択して映像を見るような方式がとられている。
したがって、異常時のトンネル全体の状況が確認しにく
い問題がある。

【０００９】また、画像センサでの監視エリアには死角
すなわち計測不能の領域が存在する。これは、カメラの
映像全てを処理することができず、画像分解能が高い、
手前側だけを処理するためである。このため、死角の領
域で異常事象が発生しても、検出することができない問
題もある。

【００１０】本発明の目的は、上記の問題を解決した監
視システムを提供する事にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数のカメラ
の映像を順次切り替えるカメラ切替装置と、映像にカメ
ラ番号をスーパーインポーズするカメラ番号記録装置
と、切り替え画像を対象として画像処理する画像処理装
置と、画像を表示する表示装置からなる。複数のカメラ
の映像を画像メモリに取り込みこの映像を縮小画像で全
カメラの映像を同時に表示することが可能である。

【００１２】また、各カメラの映像を処理して車両の速
度，通過時刻などを求め、それぞれの画像センサから得
られる情報を、交通流シミュレータに入力し、トンネル
全体の車の動きを再現して見せ、各カメラでの対応がと
れない場合は何らかの異常が発生したことを検知するこ
とが出きる。この交通流シミュレータに映像を入力する
画像入力部を設ければ、グラフィック画面でトンネル全
体の状況を一度に表示することも可能である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例について
図３に示す長大トンネル内の交通流を監視する例を用い
て説明する。テレビカメラ３０１〜３０６は、それぞれ
トンネル内の上下各方向別の通過車両を監視するための
装置である。

【００１４】図１は、本発明による交通流監視装置の全
体構成例を示すブロック図である。本実施例の交通流監
視装置は、図１に示すように、走行中の車両を撮像する
複数のテレビカメラ１００，撮像された車両の映像をも
とに車両の進入速度や進入時刻等の走行条件を画像処理
により抽出する画像処理装置１０２，走行条件を通過車
両毎に逐次格納する車両発生テーブル１０３，車両発生
テーブルをもとに車両の走行軌跡を模擬する車両走行模
擬部１０４，複数のテレビカメラから計測される異なる
通過車両の台数を補正し、補正した値を車両発生テーブ
ル１０３に登録する通過台数補正部１０１，車両走行模
擬部１０４により走行中の車両の走行状態を格納する車
両走行テーブル１０５，車両走行テーブル内の走行済み
の車両について平均速度や平均走行台数等の統計量を算
出する統計処理部１０６，統計情報をもとに事故や落下
物による避走等の交通状況の異常を検出する交通流異常
検出部１０７，車両の走行状況の動画や交通流の異常お
よび、統計情報のグラフをマルチウインドウにより描画
を行う交通状況描画部１０８，車両走行模擬部104によ
り異常が検出された場合に、検出位置を特定し特定され
た位置に設置されたテレビカメラの映像に切り替えて表
示するカメラ切替装置１０９，交通状況描画部１０８に
より描画された交通状況を表示するディスプレイ１１０
から構成される。

【００１５】次に、本発明の動作フローについて図２を
用いて説明する。まず、トンネル内の通過車両の通過時
刻，通過速度等の走行条件を画像処理により抽出する
（ステップ２００）。

【００１６】車両の通過時刻，通過速度，車両の大型／
小型の識別等の情報の検出方法については、第２回画像
センシングシンポジウム講演論文集（ＰＰ293−ＰＰ29
6）の画像処理による交通流・渋滞のリアルタイム計測
に記載してあるように、テンプレート登録処理により車
両一台毎の識別を行うことで実現できる。

【００１７】次に、計測された車両の走行条件を有する
車両を生成し（ステップ２０１）、車両走行模擬部１０
４において予め組み込まれた車両の走行挙動を表現した
モデルに従い走行させる（ステップ２０２）。ここで、
車両検出の際に、レーンの上流側のテレビカメラと下流
側のテレビカメラの間で異なる台数が計測された場合に
例えば、計測台数の平均値あるいは最大値を、発生台数
の真値として扱い車両発生台数の誤差補正を行う。

【００１８】車両の走行方法としては、文献等で色々と
紹介されているが例えば第１４回交通工学研究発表会論
文集（ＰＰ１７−ＰＰ２０）の記述にあるように、自車
と前車との位置関係により数１，数２，数３により移動
可能距離を算出し車両移動を行う。ここでは、移動可能
距離は数１，数２，数３の各々の式で算出した値の最小
値を採用する。

【００１９】走行中の車両は、走行過程において走行位
置，走行速度等の走行状態を管理しているため、各道路
毎に通過台数，平均速度を集計し（ステップ２０３）、
基準値との比較により交通流の異常検出を行う（ステッ
プ２０４）。走行中の車両１台毎の挙動や、交通流の異
常情報は交通状況描画部１０８により描画し、描画内容
をディスプレイ１１０に表示する（ステップ２０５）。

【００２０】図４は、図３のトンネル内の道路構造を車
両走行模擬部で扱うデータ構造で表現した図である。こ
こでトンネル内部の道路を、片側２車線と仮定する。内
部の道路は、テレビカメラが設置され、それぞれの監視
領域に対応した範囲４０１，４０２(以下レーンと定義
する。)の単位で管理する。Ｕ11〜Ｕ1nは、上りレーン
の第１車線を表わし、Ｕ21〜Ｕ2n上りレーンの第２車線
を表わす。これと同様に、Ｄ11〜Ｄ1nは、下りレーンの
第１車線を表わし、Ｄ21〜Ｄ2n下りレーンの第２車線を
表わす。レーンは、車両の走行挙動を模擬するためにレ
ーン内の制限速度及び距離情報を有している。

【００２１】図５は、車両発生テーブルのデータ構造を
示した図である。テレビカメラ100により撮像された走
行中の車両の映像を、画像処理装置１０２により車両の
走行状態に関する情報を抽出する。抽出される情報の内
容としては、検出された車両を１台毎に識別するために
付けられた車両ＩＤと、車両の検出時刻と、検出位置
と、検出時の走行速度が基本情報として記録される。そ
の他、車両の個体識別のために車種や車体色の情報も記
録する必要がある。さらに、旅行時間情報の提供等も想
定すると、ナンバープレート（車番）の抽出も必要にな
る。

【００２２】図６は、車両走行テーブルのデータ構造を
示す図である。

【００２３】車両走行模擬部において走行中のどの車両
が、現在どの位置を走行しているかを管理するために、
車両１台毎に識別するために付けられたユニークな番号
である車両ＩＤおよび、車両が存在するレーン位置と、
レーン内の相対位置座標により走行位置を特定する。ま
た、次の時刻の走行位置を求めるために現時刻の走行速
度情報を有している。

【００２４】図７は、車両の発生方法について示した図
である。まず、車両発生テーブルから発生時刻の古い順
に発生車両の走行条件を取り出す（ステップ７００）。
次に、該当するレーンに対して発生する（ステップ７０
１）。車両の発生が終了したら、車両走行テーブルに走
行条件を登録し（ステップ７０２）、発生テーブルから
発生済みの当該車両の走行条件を削除する（ステップ７
０３）。以上の処理を、発生テーブル内のデータが無く
なるまで繰り返し行う。

【００２５】図８は、車両走行模擬部内での車両の走行
原理について示した図である。ここで、８０１，８０２
は各レーンの交通流を監視するために設置されたカメラ
であり、８０８は、カメラ８０１の監視可能領域であ
る。まず、カメラ８０１で計測された車両８０３は、車
両発生処理により計測時に得られる走行条件に基づいた
車両として発生される。次に車両８０３は、車両走行模
擬部において、次の時刻での移動可能距離を数１，数
２，数３に基づいて算出し車両８０４，８０５，８０６
の移動を行う。このとき、走行中の車両８０６がレーン
の端点（カメラ８０１の監視領域の下限）で検出された
時点で車両の消滅を行う。消滅した車両が、一つ先のレ
ーンにおいてカメラ８０２によって検出された場合、車
両８０７を再度発生することになる。このようにカメラ
の監視領域の単位で、発生／消滅を繰り返すことで車両
走行の連続的な監視が実現できる。

【００２６】図９は、車両走行処理の動作フローついて
示した図である。まず、車両発生テーブルに登録された
走行中の車両の走行条件をレーンの先頭を走行している
車両から順番に取り出す（ステップ９００）。次の時刻
の車両の移動可能距離を、数１，数２，数３に基づいて
算出し移動する（ステップ９０１）。ここで、移動後の
位置がレーンの端点（８０６）であれば、車両走行テー
ブルから、該当する車両の走行条件を削除することによ
って、車両を消滅する（ステップ９０２）。以上の処理
を、車両走行テーブル内のデータが無くなるまで繰り返
し行う。

【００２７】以下の数１は、自車の周辺に車両が存在し
ないときの車両挙動を表わす式である。ただし、速度が
制限速度に到達した時点で、速度は一定に保たれる。

【００２８】

【数１】

【００２９】Ｚａ：次のスキャニングサイクルまでの移動可能距離
（ｍ）Ｔ：スキャニングサイクル（ｓ）ｔ：スキャニングタイム（ｓ）Ｖ_t-1：ｔ−１スキャンにおける追従車両速度（ｍ／
ｓ）Ｖ：制限速度（ｍ／ｓ）Ａ：平均加速度（ｍ／ｓ²）数２は、当該車両が前車に追従するルイスの追従理論式
である。数２より、次のスキャニングサイクルにおける
前車の位置（ｆ_x）を先に求める必要があるので、ここ
では前方車両（下流側）から移動させる。そして、次の
スキャニングサイクルにおける後車位置（ｂ_x）を求
め、このｂ_xの値と現在の位置から、移動可能距離（Ｚ
ｓ）を算出する。

【００３０】

【数２】

【００３１】ｆ_x：前車の位置（ｍ）ｂ_x：後車の位置（ｍ）ｆ_v：前車の速度（ｍ／ｓ）ｆ_v：後車の速度（ｍ／ｓ）Ｄ：平均減速率（ｍ／ｓ²）ｋ：反応遅れ時間（ｓ）Ｐ：車両有効長（ｍ）数３は、前車が停車しているため当該車両もその手前で
停止する場合の走行状態を表わしている。

【００３２】

【数３】

【００３３】ｘ：停止車両までの距離（ｍ）Ｚｄ：次のスキャニングサイクルまでの移動可能距離
（ｍ）図１０は、トンネル内での交通流の異常を検出する方法
について示す図である。まず、各レーン毎の交通量（通
過台数／平均速度／占有率）を取り込み（ステップ１０
００）、予め設定した異常時の基準値と比較を行い、基
準値を上回るレーンの検出を行う。もし、基準値を上回
るレーンが存在すれば、そのレーンに設置されたテレビ
カメラの映像に自動的に切り替えて表示する(ステップ
１０００)。そして、原因を特定するために切り替えら
れたテレビカメラの映像から監視員の判断または、画像
処理による原因の特定を行う。これにより、原因の究明
を迅速に行うことができ、警告板等により適切な対策を
迅速に行うことができる。

【００３４】図１１は、トンネル内での交通流の異常検
出例を示す。この例では、上り側の１１０１と１１０２
のレーンには車両が存在せず、前後のレーンおよび隣の
レーンには定常走行が認められる。この場合、１１０１
と１１０２のレーン内で事故車両あるいは、落下物のた
めに避走している状況が想定される。このように、異常
のあるレーンを基準に前後のレーンの交通量を調べるこ
とによって原因を特定することもできる。

【００３５】図１２は、トンネル内の車両の走行状況お
よび、警告板や換気／照明等の設備機器の稼働状況を同
一画面上に表示した例を示す。表示１２０１は、車両の
走行位置をアニメーション表示したものであり、表示１
２０２は、テレビカメラの動作状態を表示したものであ
る。表示１２０３は、換気設備の動作状態を表示したも
のである。表示１２０４は速度警告板の現在の表示内容
を表示したものである。表示１２０５は、照明装置の動
作状態を表示したものである。

【００３６】ここで、ディスプレイ１１０はカラーグラ
フィックディスプレイを使用していれば、たとえば表示
１２０５の照明装置については、実際に点灯している照
明装置の照度情報に対応した明度で表示することでトン
ネル内の明るさを直観的に理解することもできる。

【００３７】また、表示１００３の換気設備について
は、ファンの回転数に応じて回転状態をアニメーション
表示するとか、回転音を音声により出力する等の方法も
考えられる。

【００３８】図１３は、図１２に示したトンネル内の交
通流をディスプレイ１１０に表示したものである。ディ
スプレイ内の画面１３０１は、トンネル内全域の車両の
走行状況をアニメーション表示したものであり、画面１
３０２は、テレビカメラの映像を表示したものである。
画面１３０３は、通過台数の時間遷移をグラフ表示した
ものである。

【００３９】

【発明の効果】上述のように本発明は、画像処理計測結
果をオンラインで交通流シミュレータに入力し、車両の
走行挙動を再現することで車両の追跡精度の向上が図れ
る。さらに、追跡結果をアニメーション表示することで
監視領域全体を見渡すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本システムの構成を示す図。

【図２】本システムの動作フローを示す図。

【図３】トンネル内でのテレビカメラの設置位置を示す
図。

【図４】トンネル内部の道路構造データを示す図。

【図５】車両発生テーブルのデータ構造を示す図。

【図６】車両走行テーブルのデータ構造を示す図。

【図７】車両の発生方法についての処理フローを示す
図。

【図８】車両走行の原理を示す図。

【図９】車両の走行方法についての処理フローを示す
図。

【図１０】交通流の異常検出の方法を示す図。

【図１１】交通流の異常事象の特定方法を示す図。

【図１２】車両の走行状況および設備機器の動作状態の
表示例を示す図。

【図１３】トンネル内の交通流監視の表示例を示す図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田村宏東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地株式会社日立製作所機電事業部内 (72)発明者小野瀬健太郎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】移動体の移動状態を検出する移動体検出手
段と、検出された移動体の移動条件をもとに該移動体の
移動状態を模擬する移動体模擬手段と、該移動体の挙動
を動画表示する移動体動画表示手段からなることを特徴
とする交通流監視方法および装置。
【請求項２】複数のテレビカメラにより通過車両を計測
する車両計測手段と、検出された車両の走行条件をもと
に該通過車両の挙動を模擬する車両走行模擬手段と、該
車両の挙動を動画表示する交通状況表示手段からなるこ
とを特徴とする交通流監視方法および装置。
【請求項３】請求項２において車両走行模擬手段は、走
行レーン毎の占有率や平均速度および、断面交通量等の
統計量を算出し予め設定した基準値と比較することで、
走行レーン内の交通状況の異常を検出することを特徴と
する交通流監視方法および装置。
【請求項４】請求項２において車両走行模擬手段は、該
複数のテレビカメラから得られ異なる通過車両台数を補
正し、補正した台数を車両挙動模擬手段に反映すること
を特徴とする交通流監視方法および装置。
【請求項５】請求項２において交通状況表示手段は、該
車両走行模擬手段により交通流の異常を検出した場合
に、該当する地点の該テレビカメラの画像に切り替えて
表示することを特徴とする交通流監視方法および装置。
【請求項６】請求項２において交通状況表示手段は、テ
レビカメラや照明等の設備機器の稼働状態を音声や表示
画面の明度および、描画色の調整により表示する稼働状
態表示手段を設けたことを特徴とする交通流監視方法お
よび装置。