JPWO2004051595A1 - 移動物体の解析方法 - Google Patents

Abstract

モニター画像の絵素ポイントと合致連動する合成画像の可変インジケーターを使って、現地実際距離をマイコン・プログラムに距離変数としてインプットする。絵素ポイントを１個のセンサーとして考え、このセンサーを適宜個だけ電子的な管理下におき、当該センサーが感知した信号を基に得られるセンサーごとの時間変数と距離変数とから導き出されるデータを基にして、マイコン・プログラムによって移動物体の速度をはじめとする個性を導き出す。可変インジケーターの全体形状を縦二本に対向してなる点線ラインとし、当該点線ラインの構成は水平走査線上に適宜間隔で並べた二つのドット一対を適宜の数だけ適宜間隔で垂直方向に縦列させた。点線ラインを複数対設ける。二本一対の点線ラインを三本一セットの点線ラインに構成させる。距離センサーを併設させて、車種判別の精度を向上させるための補完データを得る。

Description

この発明は道路交通情報や道路整備情報として役立てる移動物体の速度をはじめとする固有の個性を、ＣＣＤカメラ等の撮像手段から送られるビデオ信号、その信号を取り扱う特定のプロセス及び初期設定を基にマイコン・プログラムで導きださせることを特徴とする移動物体の解析方法に関するものである。ここで、移動物体とは主に車両等の交通手段のことをいい、以下、単に車両と称することとする。速度をはじめとする固有の個性とは、主に車両等の交通手段の速度や長さ、その交通手段のボリュームの大小、存在の有無、台数及び走行方向、色等のことである。
又、道路交通情報や道路整備情報の成果を上げるには、情報取得機器の設置密度を上げねばならず、小型・安価・設置容易性を備えた情報取得機器としての物体情報計測装置が希求されており、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
又、一台の撮影手段で一つの道路車線を写して、この車線を走行する車両の速度をはじめとする固有の個性を取得する場合だけでなく、一台の撮影手段で撮影できる撮影領域を拡大し、当該撮影領域に入る複数本の道路車線全てに走行する車両に係る情報の取得を達成することも目的とする。
従来、車両速度計測方法（特許公開公報：特開平０７−２８２３８７）がある。しかし、１フィールド単位で画像を解析処理するシステム故に画像処理にパフォーマンスが要求されそれをこなすハードの構築やソフトの設計に多大なコストが掛かっている。
本発明は車両の速度をはじめとする固有の個性を画像処理による解析で導き出すのではなく、センサーのセンシング信号を利用した技術的思想の創作によって導き出そうとするものである。而して、本発明はセンサーを単なる一機器として２０〜３０個用意するのではなくて、撮像手段からのビデオ信号上の絵素ポイントを１つのセンサーとして利用しようとする考えである。
又、２次元情報であるＣＣＤカメラの濃淡信号を、距離センサーの情報を加えることにより等価的に３次元情報にし、昼夜を問わず、車両の大きさを検出できるようにする。

ビデオ信号上の絵素ポイントを１個のセンサーとして考え、予め特定した複数の絵素ポイントを順次スキャンすることで得られる輝度に関する濃淡信号（輝度変化信号）のレベル変化を基に、車両の有無を検出する。センサーが濃淡信号のレベル変化を感知したことを基にマイコン・プログラムが夫々れのセンサーごとの時間変数を取得する。前記絵素ポイントと連動すべく合成画像で造り出した可変インジケーターをモニター画面上に現し、この可変インジケーターの位置調整を調整ボリュームを使って行う。その位置調整はモニター画面に写る現地実際距離（Ｌ）のスケールに可変インジケーターを合致させる調整作業である。この調整作業を行って現地実際距離（Ｌ）を距離変数としてマイコン・プログラムに初期設定としてインプットし、マイコン・プログラムが時間変数と距離変数を基に演算して車両の速度を導き出す。又、前記濃淡信号のレベル変化の数（絵素ポイントが感知した信号の数）を基に車両の横幅、高さ、色等をはじめとする車両の個性を導き出す。
ドット画像で構成する一対の点線ラインを複数対設けて、各点線ラインからの情報を一次変数でマイコン処理させたり、更には、一対の点線ラインからの情報を走行車線ごとの配列変数に格納してマイコン処理させたり、又、二本一対の点線ラインを三本一セットの点線ラインに構成させる。これにより、ドット画像とセンサーの有機的一体を提供するだけでなく、情報処理の多角化を図り、もつて一台のカメラで処理できるコストパフォーマンスを飛躍的に高めようとするものである。
垂直（真上）からＣＣＤカメラ１で車両を撮影する場合において、距離センサーを併設して、その距離センサーからの信号を情報の判別処理に加える。

第１図は、本発明を実施する一例を示す構成図であり、第２図は、意図する角度でＣＣＤカメラ１を構えた場合の作用を示す状況図であり、第３図は、真上から車両を撮影できるようにＣＣＤカメラ１を構えた場合の作用を示す状況図であり、第４図は、車両の車種別（バス、トラック）を検出する作用を示す状況図であり、第５図は、回路とビデオモニター画面の様子を示す説明図であり、第６図は、回路とビデオモニター画面の様子を示す説明図であり、第７図は、ドット画像で構成する点線ラインの配置例を説明する図であり、第８図は、ドット画像で構成する点線ラインの配置例を説明する図であり、第９図は、本発明を実施する一例を示す構成図であり、第１０図は、車両の車種を検出する作用を示す状況図であり、第１１図は、車両の車種を検出する作用を示す状況図であり、第１２図は、車両の車種を検出する作用を示す状況図である。

第１図は本発明を実施する一例を示す構成図である。ＣＣＤカメラ１が捕らえた画像はビデオ信号２となってビデオモニター１４に映し出されることになる。可変インジケーターのビデオモニター画面上へのオーバーラップは、合成器１３からの合成ビデオ信号で行う。合成器１３は前記ビデオ信号２とタイミング信号を使って合成ビデオ信号を造り出す。タイミング信号はビデオ信号２を同期分離３させたＨ．ＳＹＮＣとＶ．ＳＹＮＣを基にタイミング信号発生器４が造り出す。一実施例として、可変インジケーターＴ１，Ｔ２の全体形状を縦二本に対向してなる点線ラインとし、当該点線ラインの構成は水平走査線上に適宜間隔で並べた二つのドット一対を適宜間隔で２５対垂直方向に縦列させたものを開示する。可変インジケーターＴ１，Ｔ２の幅Ｌ１はタイミング信号発生器４につながるＬ１巾調整ボリューム５によって調整できように装置を構成する。
絵素ポイントと合致連動する可変インジケーターＴ１，Ｔ２をモニター画面上に現すことで、絵素ポイントをモニター画面に写る現地実際距離（Ｌ）のスケールに合致させる作業を視覚的に行えることとなる。
第１図において、ＣＣＤカメラ１が出力するビデオ信号２を同期分離３によって、同期信号のＨ．ＳＹＮＣとＶ．ＳＹＮＣに分離する。次に、この同期信号を基にタイミング信号発生器４が絵素ポイントと合致連動する合成画像の可変インジケーターＴ１，Ｔ２を生成するタイミング信号６，７を発生させる。また、タイミング信号発生器４はＬ１巾調整ボリューム５でインジケーターＴ１，Ｔ２の間隔Ｌ１を可変調整できるように構成する。タイミング信号発生器４が発生させるこのタイミング信号６，７が、アナログＳＷ８，９を制御して、インジケーターＴ１，Ｔ２に該当する絵素ポイントにおける濃淡信号を生成する。そして、その濃淡信号をサンプルホールド１０，１１を介して、ＣＰＵ１２のＡ／Ｄ１，Ａ／Ｄ２によってアナログ信号からデジタル信号に変換し、ＣＰＵ１２内で演算処理を行う。
上記装置の初期設定として、インジケーターＴ１，Ｔ２の間隔を設定するために、基準となる既知の長さの物を撮影してこれを現地実際距離（Ｌ）とする。インジケーターの幅Ｌ１をＬ＝Ｌ１となる様にＬ１巾調整ボリューム５で調整する。また、車両がインジケーターＴ１からＴ２の順で横切る様にＣＣＤカメラ１の方向を設定する。
車両がインジケーターＴ１，Ｔ２間を通過する時間差ＴＤ及びインジケーターＴ２を通過し終わる時間ＴＬそれぞれをマイコン・プログラムが計測し、その計測時間とインジケーターの幅Ｌ１から車両の速度ＶＴ（ＶＴ＝Ｌ１／ＴＤ）、長さＬＴ（ＬＴ＝ＶＴ＊ＴＬ）を計算しデータを出力する。又、車両の通過が逆方向でＴ２からＴ１の順で通過しても同様に計算し出力することができる。
第２図に示すように、意図する角度でＣＣＤカメラ１を構えた場合、インジケーターＴ１，Ｔ２の絵素ポイントを順次スキャンすることにより、濃淡信号の変化があった絵素ポイントの数から車両の高さを計算することができる。
第３図に示すように真上から車両を撮影できるようにＣＣＤカメラ１を構えた場合、インジケーターＴ１，Ｔ２の絵素ポイントを順次スキャンすることにより、濃淡信号の変化があったポイントの数から車両の横幅を計算することができる。
第４図に示すように、インジケーターＴ１，Ｔ２のポイントを順次スキャンすることにより得られる濃淡信号から、車両の車種別（バス、トラック）を検出することができる。
第２図、第３図及び第４図において、インジケータＴ１，Ｔ２の絵素ポイントを順次スキャンする事により、濃淡信号の変化が最初にＴ１側か、又はＴ２側から発生したかを感知する事により走行方向を検出することができる。
絵素ポイントには固有の色情報もあり、当該絵素ポイントを電子的な管理下におくことで、信号の内容に応じて車両の色を特定できる。
このようにして得られた車長、高さ、横幅の計測値を用いて車両の種別（大型、中型、小型）や車両の色の判定を行うことができる。
第５図は１台の撮影手段で撮影できる複数の道路車線に合わせて、それぞれの道路車線用にドット画像を固有化し、当該固有化したドット画像位置から得られる固有の情報を配列変数化させてマイコン処理し各道路車線を走行する車両に関する情報を取得することを特徴とするマルチ物体情報計測装置の構成例を図示したものである。
これによれば、ビデオモニター１４のビデオモニター画面に分別したドット画像Ｔ１群とＴ２群のビジュアル的な輝度変化は、内部的には濃淡信号として、Ｔ１群とＴ２群の二系統でサンプルホールドされ、ＣＰＵ１２内で演算処理を行う。その際に例えば、ビデオモニター画面の上半分に位置するドット画像に係る濃淡信号の場合には、配列変数Ａ（１，２，・・・）にその情報を格納し、下半分に位置するドット画像に係る濃淡信号の場合には、配列変数Ｂ（１，２，・・・）にその情報を格納して、ＣＰＵ１２内で演算処理を行う。これにより、上半分に係る情報は道路車線１を走行した車両の固有の情報として処理されることになり、又、下半分に係る情報は道路車線２を走行した車両の固有の情報として処理されることになり、一台のＣＣＤカメラ１で道路二車線分の車両情報を処理できる。
第６図はドット画像を全体形状が二本の点線ラインとし、当該点線ラインの構成を水平走査線上に適宜間隔で並べた２点一対を適宜の数だけ適宜間隔で垂直方向に縦列させたものを、各道路車線用に複数対設けて、複数道路車線を走行する車両に関する情報を取得することを特徴とするマルチ物体情報計測装置の構成例を図示したものである。
これによれば、ビデオモニター１４のビデオモニター画面に分別したドット画像Ｔ１−１，２とＴ２−１，２のビジュアル的な輝度変化は、内部的には濃淡信号としてＴ１−１、Ｔ１−２、Ｔ２−１及びＴ２−２の四系統でサンプルホールドされ、ＣＰＵ１２内で演算処理が行われている。その際に例えば、Ｔ１−１は単純変数Ａ、Ｔ１−２は単純変数Ｂ、Ｔ２−１単純変数Ｃ、及びＴ２−２は単純変数Ｄにその情報を格納し、単純変数Ａ及び単純変数Ｃは、道路車線１を走行する車両の固有の情報として、並びに、単純変数Ｂ及び単純変数Ｄは、道路車線２を走行する車両の固有の情報として、ＣＰＵ１２が取り扱い演算処理を行う。これにより、一台のＣＣＤカメラ１で道路二車線分の車両情報を処理できる。
第７図の中に示すビデオモニター画面（Ｂ）は、各群の点線ラインのうちの一つが、ＣＣＤカメラ１が映し出せる領域のセンターにくるように、各系統の点線ラインを配置させた実施例である。ビデオモニター画面（Ｂ）は第６図の中に示すビデオモニター画面（Ａ）に比べて、各系統の点線ラインのうちの一つをＣＣＤカメラ１直下に配置させ得るので、光軸ずれによる測定誤差を軽減出来ることになる。
第８図はドット画像を全体形状が三本の点線ラインとし、当該点線ラインの構成を水平走査線上に適宜間隔で並べた３点一対を適宜の数だけ適宜間隔で垂直方向に縦列させて、道路の同一車線上を交互通行する車両に関する情報を取得することを特徴とするマルチ物体情報計測装置の構成例を示したものである。
これによれば、一車線交互通行規制の下で通行する車両の情報を得ることができる。交互通行であるからＣＣＤカメラ１が捕らえる車両の画像は、必ず片方向からの車の流れだけに限定される。Ｔ２に向けての両サイドＴ１−１及びＴ１−２からの絶対値によって、車両の進行方向や速度等の固有の情報を得ることができる。この場合も、各系統の点線ラインのうちの一つをＣＣＤカメラ１直下に配置させ得るので、光軸ずれによる測定誤差を軽減出来ることになる。
第９図において、距離センサーから、順次ＣＰＵ１２に取り込んだ、センサーから車両までの距離データによって、高さ成分を得る。そして、車両形状を認識して、絵素ポイントの濃淡信号から得られた車長、車幅の計測による車種の検出結果を補完するデータを得る。これを処理することで、車種別の検出精度が向上し、各種トラックとバスとの峻別が明確にできる（第１０図、第１１図及び第１２図参照）。又、距離センサーは、周囲の明るさに影響されないため、昼間だけでなく夜間の解析精度向上において特に効果がある。

１本の走査線で１対のセンサーを取れることから、１画面で走査線の数の分だけセンサーが確保でき、異常値の排除など統計的ソフト処理によって計測装置としての精度を飛躍的に高めることも可能である。しかもこれらの対応が安価に簡単に行える。高価な画像処理装置を使用しないので、通常のＣＣＤカメラセンサーより桁違いの価格が実現する。映像を保存することがないのでプライバシー問題がクリアできる。画像処理装置が不要なことからコンパクト化が実現できる。コンパクト化の実現により設置が容易となる。
本発明による解析方法で導き出したデータやこのデータを基に更に解析した情報（車両の高さや横幅に関する情報、検出した車両の車種別情報や車両の種別の判定情報）を、携帯電話、ＰＨＳ、ＢｌｕｅＴｏｏｔｈ等の無線機による伝送方式、光ケーブルや電話回線等の有線による伝送方式等で遠隔地に伝送するシステムを使用したネットワークに活用すれば、密度の高いネットワークを安価に構築できる。すなわち、上記情報を複数ごとにグループ化し前記伝送方式で伝送し処理を行い、その結果をネット上に伝送する方法も考えられ、小規模から大規模のシステムまで構築できる。又、本発明による解析方法を用いれば、システムが軽快になることから、脱着式メモリカードに記録する構成とすることも考えられる。ＡＣ電源やソーラー対応も可能となる。
上記情報に画像情報を併用する事により車両の走行状態、渋滞等や路面状態（積雪、降雨、湿潤等）を同時に監視することも考えられる。又、外部センサーの情報を取り込む事によって積雪量、降雨量、温度、湿度等の気象データの測定もでき、多機能化した測定観測システムが構築できる。
プログラムの追加と回路追加だけで、複数車線上を走行する車両の情報を処理できることとなった。光学系の装置はＣＣＤカメラたった１台で足りるし、ＣＰＵのパワーも特に必要でなく、安価な装置で本発明を実施できる。測定ポイントごとの設置コストが低減するので、調査エリアの拡大につながり、ネットワークシステムの構築と合わせて詳細かつ広範囲でコンテンツの充実した交通情報を提供できる。
距離センサーを併設することにより、車幅及び車長のみで判定するより車種別の検出精度が向上する。特に、夜間での車種別検出が容易になる。トラックとバスの峻別が明確になる。全車種の形状が明確に認識できる。（例：普通乗用車とトラックの判別、軽乗用車と軽トラックの判別等）
本品は交通流測定器、工事用信号ロボット、渋滞表示機、速度違反警告表示機、大型車接近表示機、逆走警告表示器、駐車場空満状況測定等に活用でき多岐にわたり多大な効果を奏する発明である。

Claims (9)

1. モニター画像を構成するビデオ信号上の絵素ポイントを特定し、当該絵素ポイントと合致連動する合成画像の可変インジケーターをモニター画面上で確認しながらその位置調整を行って、モニター画面に写る現地実際距離（Ｌ）のスケールに前記可変インジケーターを合致させ、前記現地実際距離（Ｌ）をマイコン・プログラムに初期設定としてインプットする処理（Ｐ１）と、前記絵素ポイントをセンシング機能のある１個のセンサーとして考え、このセンサーを適宜個だけ電子的な管理下におき、当該センサーが移動物体を輝度の変化として感知した信号を基にマイコン・プログラムが夫々れのセンサーごとの時間変数を得る処理（Ｐ２）と、これら処理（Ｐ１）（Ｐ２）から得られた距離変数と時間変数から導き出されるデータを基にして、マイコン・プログラムによって移動物体の速度をはじめとする固有の個性を導き出させることを特徴とする移動物体の解析方法。
2. モニター画像を構成するビデオ信号上の絵素ポイントを特定し、当該絵素ポイントと合致連動する合成画像の可変インジケーターをモニター画面上で確認しながらその位置調整を行って、モニター画面に写る現地実際距離（Ｌ）のスケールに前記可変インジケーターを合致させ、前記現地実際距離（Ｌ）をマイコン・プログラムに初期設定としてインプットする処理（Ｐ１）と、前記絵素ポイントをセンシング機能のある１個のセンサーとして考え、このセンサーを適宜個だけ電子的な管理下におき、当該センサーが移動物体を輝度の変化として感知した信号を基にマイコン・プログラムが夫々れのセンサーごとの時間変数を得る処理（Ｐ２）及び絵素ポイントが感知した信号の数や内容に係る変数を得る処理（Ｐ３）並びにこれら処理（Ｐ１）（Ｐ２）（Ｐ３）から得られた距離変数、時間変数及び信号の数や内容に係る変数から導き出されるデータを基にして、マイコン・プログラムによって移動物体の速度をはじめとする固有の個性を導き出させることを特徴とする移動物体の解析方法。
3. 可変インジケーターの全体形状を縦二本に対向してなる点線ラインとし、当該点線ラインの構成は水平走査線上に適宜間隔で並べた二つのドット一対を適宜の数だけ適宜間隔で垂直方向に縦列させたものであることを特徴とする請求の範囲１又は２記載の移動物体の解析方法。
4. １台の撮影手段で撮影できる複数の道路車線にオーバーラップするドット画像を各道路車線用に固有化し、当該固有化したドット画像位置における輝度の変化を知らせる信号ごとに区分けして移動物体の解析を行わしめることを特徴とする請求の範囲１、２又は３記載の移動物体の解析方法。
5. 固有化したドット画像位置における輝度の変化を知らせる信号を、固有化させたい数に見合うだけアナログＳＷを増設して、ドット画像位置における輝度の変化を知らせる信号をアナログＳＷの数だけの単純変数としてＣＰＵに入力し移動物体の解析を行わしめることを特徴とする請求の範囲１、２、３又は４記載の移動物体の解析方法。
6. 固有化したドット画像位置における輝度の変化を知らせる信号を、コンピュータプログラムで配列変数に格納してＣＰＵに移動物体の解析を行わしめることを特徴とする請求の範囲１、２、３又は４記載の移動物体の解析方法。
7. 可変インジケーターを各道路車線用に複数対設けて、複数道路車線を走行する車両に関する情報を取得することを特徴とする請求の範囲１、２、３、４、５又は６記載の移動物体の解析方法。
8. 可変インジケーターを３本一対にして、道路の同一車線上を交互通行する車両に関する情報を取得することを特徴とする請求の範囲１、２、３、４、５又は６記載の移動物体の解析方法。
9. 車両の特徴を分析し分類するために距離センサーを併設したことを特徴とする請求の範囲１，２，３，４，５，６，７，８記載の移動物体の解析方法。

Images