WO2004051595A1

WO2004051595A1 - 移動物体の解析方法

Info

Publication number: WO2004051595A1
Application number: PCT/JP2003/009616
Authority: WO
Inventors: Takeru Kanose; Kohichi Tamura
Original assignee: Siguma Elc Co., Ltd.
Priority date: 2002-12-02
Filing date: 2003-07-29
Publication date: 2004-06-17
Also published as: JPWO2004051595A1

Description

明細書移動物体の解析方法技術分野

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、 C C D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、色等のことでめる。

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 0 7— 2 8 2 3 8 7 ) 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ゃ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 2 0 ~ 3 0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 C C D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。発明の開示

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一画面上に現し、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 ) のスケールに可変ィンジケ一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（絵素ボ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、一対の点線ラィ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、もっ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 C C D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。図面の簡単な説明

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 C C D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 C C D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 1 0図は、車両の車種を検出する作用を示す状況図であり、第 1 1図は、車両の車種を検出する作用を示す状況図であり '、第 1 2図は、車両の車種を検出する作用を示す状況図である。発明を実施するための最良の形態

第 1図は本発明を実施する一例を示す構成図である。 C C Dカメラ 1 が捕らえた画像はビデオ信号 2 となってビデオモエタ一 1 4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ォーバーラップは、合成器 1 3からの合成ビデオ信号で行う。合成器 1 3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. S YN Cと V. S YN C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、可変ィンジケ一ター T 1， T 2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ベた二つのドット一対を適宜間隔で 2 5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 Τ 1 , Τ 2の幅 L 1はタイミング信号発生器 4につながる L 1 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ィンジケ一ター Τ 1， Τ 2をモニタ一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、 C C D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. S YN Cと V. S YN C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が絵素ボイントと合致連動する合成画像の可変ィンジケ一ター T 1， T 2 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 L 1 巾調整ボリユーム 5でインジケーター Τ 1 , Τ 2の間隔 L 1 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 S W 8 , 9 を制御して、インジケータ一 Τ 1， Τ 2 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 1 0 , 1 1 を介して、 C P U 1 2の A/D 1 , AZD 2によってアナ口グ信号からデジタル信号に変換し、 C P U 1 2 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 Τ Ι , Τ 2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 L 1 を L = L 1 となる様に L 1 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 T 1から T 2 の順で横切る様に C C Dカメラ 1 の方向を設定する。

車両がインジケーター T 1 , T 2間を通過する時間差 T D及びインジケーター T 2 を通過し終わる時間 T Lそれぞれをマイコン · プログラムが計測し、その計測時間とィンジケ一ターの幅 L 1 から車両の速度 V T (V T = L 1 /T D)、長さ L T ( L T = V T * T L ) を計算しデータを出力する。又、車両の通過が逆方向で T 2から T 1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 C C Dカメラ 1 を構えた場合、インジケーター T 1 , T 2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つ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 C C Dカメラ 1 を構えた場合、インジケーター T 1， T 2の絵素ポイントを順次スキヤンすることにより、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 T 1， T 2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 T l， Τ 2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 Τ 1側か、又は Τ 2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、当該絵素ボ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 1 4のビデオモニター画面に分別したドット画像 Τ 1群と Τ 2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、 Τ 1群と Τ 2群の二系統でサンプルホールドされ、 C P U 1 2内で演算処理を行う。その際に例えば、ビデオモユタ一画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 Α ( 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、 C P U 1 2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 C C D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、当該点線ラィ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'一 1 4のビデオモニター画面に分別したドット画像 T 1— 1 , 2 と T 2— 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 T 1一 1、 T 1一 2、丁 2— 1及び丁 2— 2 の四系統でサンプルホ一ルドされ、 C P U 1 2内で演算処理が行われている。その際に例えば、 T 1一 1は単純変数 A、 T 1一 2は単純変数 B、 T 2— 1単純変数 C、及び T 2— 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、 C P U 1 2が取り扱い演算処理を行う。これにより、一台の C C D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、 C C D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 C C D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、当該点線ラィ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 C C D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。 T 2に向けての両サイド T l — 1及び T 1 — 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 C C D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 C P U 1 2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 1 0図、第 1 1図及び第 1 2図参照）。又、距離センサ一は、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。産業上の利用可能性

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 C C D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、 P H S、 B l u e T o o t h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。 A C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、渋滞等ゃ路面状態（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 C C Dカメラたつた 1台で足りるし、 C P U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、調査エリァの拡大につながり、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ッ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

請求の範囲

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ィンジケ一ターをモニタ一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（ P 1 ) と、前記絵素ボ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

( P 2 ) と、これら処理（ P 1 ) ( P 2 ) 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 ' プログラムによつ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 . モェ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、当該絵素ボイントと合致連動する合成画像の可変ィンジケ一ターをモニタ一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（ P 1 ) と、前記絵素ボ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 ( P 2 ) 及ぴ裣素ボ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（ P 3 ) 並びにこれら処理（ P I ) ( P 2 ) ( P 3 ) 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 ' プログラムによつ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 . 可変ィンジケ一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ー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口グ S W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 S Wの数だけの単純変数として C P U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 C P U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。