JPS602623B2 - 交通流速計測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、道路面上を相当距離にわたって偽職撮影し
、その撮影情報に基づき、道路上の複数の監視箇所の交
通流速を計測する装置に関し、特に、昼夜にわたって計
測が行なえるようにした交通流速計側装置に関する。

上述のような撮影による交通流速の計測は最近提案され
たもで、従来のこの種計測装置である超音波センターあ
るいは道路下に埋設した電磁コイルセンターが、その設
置にあたって道路面での工事を必要としたり、コスト的
にも高価なためあまり多数設置しえないという欠点を有
しているのに対し、道路の必要距離範囲を岬轍できる適
当な箇所、例えばビルディングの屋上さえ確保できれば
、設置工事のため交通を遮断するようなこともなく、全
体として比較的安価となる等の利点を有する撮影による
計測方式は注目されている。

まず、本発明に係る装置の基本原理を第１図〜第５図に
基づいて説明する。第１図に示すように、道路１面から
高さｈの地点にカメラ２（撮影装置）が設置され、この
カメラ２により図中左側に延びる道路１が相当距離にわ
たって伸轍撮影される。

撮影されるこの道路１の所定の通行帯に関して、交通流
速を計測すべき６箇所の監視箇所ａ〜ｆが、図のように
撮影地点よりＭ頃次遠方に設定されている。第２図には
カメラ２で撮影された道路映像の参考例を示している。
カメラ２の結像面には、多数の光電素子を集積形成した
プレーナー型半導体集積回路からなる受光装置チップ３
（第４図参照）が配置されていて、このチップ３面に上
記道路映像が結ばれる。第３図には、上記受光装置チッ
プ３に集積形成されている各光電素子の形状および配置
状態を示している。同図において、ＡＩとＡ２は第１図
の道路１の監視箇所ａでの交通流速を検出するための一
対の光電素子である。詳説すると、第４図は監視箇所ａ
の部分についての拡大説明図であって、上記光電素子Ａ
Ｉは道路通行帯１のエリアＡＡＩの映像を受光し、光電
素子Ａ２はエリアＡＡ２の映像を受光する。エリアＡＡ
ＩとＡＡ２は道路長手方向に僅かな距離ＰＩ隔てて設定
された領域であって、この道路１上を車４が矢印方向に
進行してくると、車４はまずエリアＡＡＩ上を「続いて
エリアＡＡ２上を通過する。このように車４がある速度
でエリアＡＡ１，ＡＡ２上を通過すると、光電素子ＡＩ
，Ａ２からはそれぞれ第５図ＡＩ，Ａ２に示すような波
形の車検知信号が得られる。この２つの車検知信号ＡＩ
，Ａ２は車４の速度に対応した時間差ｔｌを伴って発生
する。つまり、この一組の車検知信号ＡＩ，Ａ２が後述
する計測回路に導入され、両信号の発生時間差ｔｌが検
出されるとともに、その時間差ｔｌと上記距離Ｐ翼とか
ら車４の速度が求められる。上記のように、受光装置チ
ップ３上の一対の光電素子ＡＩとＡ２は、道路１上の監
視箇所ａにおける交通流速計測用のセンサとなる。

まったく同様に、光電素子対ＢＩとＢ２は監視箇所ｂ用
のセンサ、光電素子対ＣＩとＣ２は監視箇所ｃ用のセン
サ、・・・・・・・・・光電素子対Ｆ１とＦ２は監視箇
所ｆ用のセンサである。すなわち、受光装置チップ３上
の６組の光電素子対ＡＩとＡ２〜ＦＩとＦ２によって「
１台のカメラ２による道路映像から道路１上の６つの監
視箇所ａ〜ｆにおける交通流速を同時に計測することが
できるのである。なお、第２図中に上記各光電素子対Ａ
ＩとＡ２〜ＦＩとＦ２を点線で示しており、この図から
、カメラ２による道路映像と各光電素子の対応関係の概
略が理解されるであろう。

また、第２図および第３図に明示しているように、受光
装置チップ３上の各光電素子ＡＩ〜Ｆ２は、撮影位置か
ら遼方の道路映像に対応するもの種、その素子面積が小
さく形成されているが、この素子寸法は、道路映像の遠
近感と各監視箇所ａ〜ｆにおける車４の撮影点から見た
上の長さ１こ合わせて決定されている。特に、各光電素
子の道路映像の長手方向の幅は「検出精度上極めて重要
な点であって、ある代表的な大きさ、長さを有する車を
想定した場合、撮影点から見た車の見かけ長さ（撮影方
向から道路面への車の投影長さ）は、車が撮影点から遠
方にある程大きくなるが、その代表車種のある監視箇所
における見かけ長さをＬとすると、その監視箇所に対応
する光電素子の上記幅は、ほぼＬ／２の長さの道路映像
を受光するように決定されている。これによって、撮影
点に近い監視箇所も遠方の監視箇所もほぼ等しい検出条
件で、正確な計測が行なえるのである。さて、本発明の
主要部分について説明する。

上記のように構成される交通流速計測装置において、被
写体である道路面の明るさは、日中の太陽光の下では１
０万ルクス以上になることもあり、逆に薄暮時には１０
万ルクス以下になるというように、極めて大きく変化す
る。また、ある同一時刻においても、対象道路は全面に
わたって均一な明るさではない。建物の影等による陰影
が生じて、各監視箇所ａ〜ｆにおける上記検出エリアの
明るさに大きな差があり、この差は晴天時に特に大きく
なるとともに、太陽位置すなわち時刻によっても陰影の
様子が変化する。さらに、本発明は昼間だけでなく夜間
も計測を行なおうとするものであって、夜間の対象道路
は薄暮時に比べてもさらに暗く、人間の感覚以上に極端
に光量が少なくなり、上述した道路上の光量むらも非常
に小さくなる。そこで夜間は、暗い道路上を走行する車
のランプ（テールランプが好適）を上記光電素子で検知
し、流速を求めることになる。上記のように、昼間と夜
間の対象道路の状況は大きく異なり、その途中の薄暮時
、すなわち車のテールランプがつき始める時間帯も存在
する。

本発明の目的は、対象道路の上記状況の変化に相応して
撮影装置側の検出条件が自動的に変化し、昼夜にわたっ
て正確な交通流速の計測が行なえるようにした装置を実
現する点にある。以下、本発明に係る装置の詳細を順次
説明する。この発明の装置にあっては、まず、上記カメ
ラ２のレンズ系にＥＥ機構（Ｅ１ｅｃのｃＥ舵；自動絞
り機構）を設け、このＥＥ機構を測定対象道路の全体的
、平均的な明るさ変化に追従して動作させ、上記受光装
置チップ３面上の平均的な光童（結像面照度）をほぼ一
定に保つようにしている。

これにより、天候や太陽位置につる対象道路の全体的、
平均的な明るさの変化が、結像面において補償される。
しかしこの構成のみでは、上述した対象道路の部分的な
明るさの義までは補正されない。そこで、車検知用の上
記各電素子ＡＩ〜Ｆ２の出力を、それぞれＡＧＣ増幅器
（自動利得制御増幅器）に印加して、各出力の基底レベ
ルがほぼ一定になるように増幅し、その増幅された信号
によって交通流速を検出するように構成した。これによ
り、道路面上の陰影等による光量むらが補償される。と
ころで、夜間の場合、上述のように天候や時刻に関係な
く道路面の光量は極めて少なく、かつ道路面上の部分的
な光量差も小さい。

したがって、夜間においても上記のＥＥ機構を動作させ
るのは無意味であり、ネオンサイン等の人工照明にＥＥ
機構が応答してしまうのではかえって有害である。上記
ＡＧＣ増幅器についても同様で、これを昼間と同じよう
に機能させていると、夜間になると、道路面の暗さに合
わせて、増幅器の利得が非常に大きくなり、人工照明の
僅かな明りの動きでも大きなノイズ信号を発生する原因
となり、非常に好ましくない。つまり夜間においては、
暗い道路上を走行する車のテールランプから、適宜な車
検知信号が得られるように、カメラ２のレンズ系の明る
さ、および増幅利得を適宜に固定的に設定すれば良い。
上記のような技術的思考に基づいて、本発明者らは各種
実験、研究を重ねた結果、上記ＥＥ機構およびＡＧＣ増
幅器の機能の固定化を、以下に述べるように行ない、昼
間および夜間は勿論、道路面が徐々に暗くなり始めて、
車のテールランプがつき始める薄暮時の変化過程でも、
車検知、流速計測が良好に行なえる装置を開発した。

すなわち本発明の装置にあっては、上記ＥＥ機構は、対
象道路の全対的、平均的な明るさが薄暮時に相当する一
定値以上ある状態にて上述の光量制御を行なうように設
定されるとともに、上記ＡＧＣ増幅器は、上記ＥＥ機構
の光量制御範囲以下に対象道路が暗くなって、上記光亀
素子の出力レベルが極めて小さくなると、利得制御機能
が制限されて固定的な塊軸魔を行なうように設定されて
いる。

第６図は本発明を適用した袋鷹の全体的なブ。

ツク図である。同図において、上記受光装置チップ３中
には、前述した車検知用の光軍素子対ＡＩとＡ２〜ＦＩ
とＦ２の他に、ＥＥ側光用の光電素子２０も一体的に集
積形成されている。このＥＥ側光用光亀素子２０の形状
および位置については前出の第３図に、また道路映像と
の対応関係については前出の第２図に示している。つま
り、車検知用光電素子列ＡＩ〜Ｆ２の延長線上で道路映
像の最遠点側に対応する位置に大型のＥＥ脚光用光亀素
子２０を配設しており、この光電素子２０には、対象道
路の延長上遠方の路面およびその周辺の広い範囲の風景
映像が受光され、これの検出出力は、カメラ２でとらえ
られた映像の平均的な明るさを代表しており、天候や太
陽位置による対象道路の全体的、平均的な明るさの変化
と極めて近似した変化を示す。上記ＥＥ頚山光用光電素
子２０の出力は、差動増幅器２１の一方の入力端子に印
放される。

この差動増幅器２１の他方の入力端子には基準電圧Ｖｏ
が印加されており、これらの表出力によって、カメラ２
のレンズ系に設けられた絞り機構２２を調整するモータ
２３が駆動される。これによって、結像面照度がほぼ一
定になるように自動的に絞り機構２２が制御される訳で
あるが、上記基準電圧Ｖｏの大きさにより結像面照度が
決まる。本発明の装置では、対象道路の一般的な薄暮時
における明るさからある標準明るさ（例えば、春分、秋
分の頃の午後５〜６時の明るさ）を選定し、対象道路が
この標準明るさ以上に明るい場合に、上記のＥＥ機構が
動作するように設定してある。

すなわち、対象道路が標準明るさであるときのカメラ２
の結像面照度を標準結像面照度と呼ぶと、対象道路が標
準明るさ以上であれば、ＥＥ機構の光量制御により、結
像面照度は常に標準結像面照度に保たれる。しかし、対
象道路が標準明るさ以下になれば、上記のＥＥ機構は機
能せず（絞り開放となる）、対象道路が暗くなるに従っ
て、結像面照度も小さくなる。第７図にこの関係を具体
的に示している。同図の横軸は時間、縦軸は結像面照度
で、点線で示しているのはＥＥ機構を働かせず、レンズ
の絞りをＦＩ．８の開放した場合の結像面照度の変化で
ある。上記のようにＥＥ機構を働かせると、実線で示す
ように、午後５時頃までは、標準結像面照度（１０ルク
ス）に保たれる。なお、図中のレベルＴＬは、車のテー
ルランプが点灯した場合、そのテールランプの像の結像
面における照度であって（テールランプ像照度という）
、上記標準結像面照度はテールランプ像照度ＴＬより充
分高く選定されている。これを換言すると上記標準明る
さは、車のテールランプがつき始める少し手前の時間帯
の明るさであるといえる。さらに第６図において、車検
知用の各光電素子対ＡＩとＡ２，ＢＩとＢ２，……ＦＩ
とＦ２の各組の出力は、それぞれ交通流速の計測回路２
４Ａ，２４Ｂ，…・・・２４Ｆに導入される。

各計測回路２４Ａ〜２４Ｆは同一の構成であって、計測
回路２４Ａを代表として説明する。光電素子対Ａ１，Ａ
２の出力は、計測回路２４Ａにおいてまず後述のＡＧＣ
増幅器２５，２６にそれぞれ入力されて、後述のように
増幅される。ＡＧＣ増幅器２５，２６の出力は、第５図
に示したような車検知信号をパルス信号に整形するため
のパルス化回路２７，２８（微分回路やシュミットトリ
ガ回路からなる）にそれぞれ入力され、パルス回路２７
，２８の出力は、それぞれフリツプフロツプ２９のセッ
ト入力およびリセツト入力に印加される。ここで、監視
箇所ａを車４が通過したことにより、光電素子対ＡＩ，
Ａ２から第５図のごとき時間差【ｌを伴う車検知信号が
発生すると、フリツプフロツプ２９のセット出力からは
幅ｔｌのパルス信号が得られる。このフリップフロップ
２９の出力は、前述したＰＩ÷ｔｌの演算を行なう時間
／速度変換回路３０‘こ供給され、ここで速さの情報に
変換され、さらに平均化回路３１に印ガロされる。この
平均化回路３１‘ま、次々と得えられる速度情報を平均
化し、車検知が正常に行なえない場合に得られる極端に
特異な速度情報をこの平均化によって除去して、より正
確な交通流速を求めるのである。上記ＡＧＣ増幅器２５
，２６の具体例を第８図に示す。このＡＧＣ増幅器は、
光電素子４０（上記ＡＩあるいはＡ２に相当）の出力を
演算増幅器４１の反転入力端子に導入するとともに、こ
の増幅器４１の出力を抵抗ＲｏとＦＥＴ４２（鰭界効果
トランジスタ）との並列回路を介して反転入力端子に帰
還せしめ、さらに増幅器４１の出力をＣＲの積分回路４
３で平均化して上記ＦＥＴ４２のゲートに印加するよう
に構成されている。この増幅器４１の利得は、抵抗Ｒｏ
とＦＥＴ４２の並列回路である帰還抵抗が大きい程、大
きくなる。つまり、増幅器４１の平均出力レベルが小さ
い程、ＦＥＴ４２のゲート電圧も低くなり、したがって
ＦＥＴ４２のソース・ドレィン間抵抗が大きくなり、増
幅利得が増加する。しかしこのＦＥＴ４２と並列に抵抗
Ｒｏが接続されているので、ＦＥＴ４２が完全にオフし
ても、帰還抵抗はＲｏを越えることはなく〜 したがっ
て、増幅器４１の最大利得は抵抗Ｒｏによって決定され
る。本発明の装置にあっては、第７図の例に当てはめて
説明すると、対象道路が上記標準明るさより明るく、上
記ＥＥ機構の光量制御によって結像面が上誌標準結像面
照度に保たれている状態では、上記増幅器４１の自動利
得制御機能が充分に発揮され、これにより装置全体とし
ては、対象道路の陰影による部分的な光量むらが補償さ
れる。

ところが、対象道路が標準明るさより徐々に階くなって
、結像面照度も低下してくると、増幅器４１の自動利得
制御機能も徐々に制限され、車検知用の光蟹素子４０の
受光照度が１ルクス以下になると、増幅器４１の利得は
抵抗Ｒｏで決定される値に固定され、それ以上不必要に
利得が増大することはない。なお、１ルクスという照度
は前述のテールランプ像照度ＴＬよりある程度低い値で
あって、ほとんどの車のテールランプがつく時間帯にな
ると、ＡＧＣ増幅器の利得が固定化されるように設定し
てある。これにより、夜間におけるテールランプ検知に
よる流速計測が正確に行なえる。以上詳細に説明したよ
うに、本発明に係る交通流速計測装置にあっては、適宜
に動作範囲を設定した上記ＥＥ機構とＡＧＣ増幅器によ
り、昼間およｉび夜間の対象道路の状況変化に追従して
自動的に検知条件が変化し、昼夜ともより正確な複数地
点１の交通流速の計測が行なえるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は道路上の各監視箇所と撮影装置の位置関係を示
す説明図、第２図は撮影装置による道路映像と各光電素
子の関係を示す説明図、第３図は受光装置チップ上の各
光電素子の配置状態の説明図、第４図は１つの監視箇所
における検出エリアの拡大説明図、第５図は１組の光電
素子による車検知波形の説明図、第６図は本発明を適用
した装置の全体的なブロック図、第７図は結像面照度の
昼夜の変化を示すグラフ、第８図はＡＧＣ増幅器の具体
例を示す回路図である。 １・・・道路、２・・・カメラ（撮影装置）、３・・・
受光装置チップ、４・・・車、ＡＩ〜Ｆ２・・・車検知
用光蚤素子、２０…ＥＥ側光用光電素子、２１・・・差
敷増幅器、２２・・・絞り機構、２３…モータ、２４Ａ
〜２４Ｆ…計測回路、２５，２６…ＡＧＣ増幅器、２９
…フリップフロップ、３０・・・時間／速度変換回路、
３１・・・平均化回路、４０・・・車検知用光電素子、
４１…演算増幅器、４２・・・ＦＥＴ、４３・・・積分
回路、２７，２８・・・パルス化回路。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第７図 第６図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 道路面上を相当距離にわたって俯瞰撮影する撮影装
   置を設置し、この撮影装置の結像面に多数の車検知用光
   電素子を道路映像に対応して配列し、この光電素子の出
   力に基づき道路上の複数の監視箇所での交通流速を計測
   する装置であって、上記撮影装置にはＥＥ機構が設けら
   れ、結像面における道路映像の全体的、平均的照度がほ
   ぼ一定になるように光量制御が行なわれるとともに、上
   記各光電素子の出力がそれぞれＡＧＣ増幅器で自動利得
   制御されることにより、道路映像の部分的な照度差が補
   正されるように構成され、さらに、上記ＥＥ機構は、対
   象道路の全体的、平均的な明るさが薄暮時に相当する一
   定値以上ある状態にて上記光量制御を行なうように設定
   さるとともに、上記ＡＧＣ増幅器は、上記ＥＥ機構の光
   量制御範囲以下に対象道路が暗くなって、上記光電素子
   の出力レベルが極めて小さくなると、利得制御機能が制
   限されて固定的な増幅を行なうように設定されてなる交
   通流速計測装置。