JP3979272B2

JP3979272B2 - 道路交通計測装置

Info

Publication number: JP3979272B2
Application number: JP2002336841A
Authority: JP
Inventors: 徹永井; 忠明北村; 孝義横田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-11-20
Filing date: 2002-11-20
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2022-11-20
Also published as: JP2004171289A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は道路などに適用されるテレビカメラを用いた監視システムに関し、特にカメラで信号の点灯状態を認識し、その状態に同期して交通流などを計測する交通計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
渋滞の原因調査や交通計画を目的とした交通流シミュレーションの実施には、（社）交通工学研究会Ｈ７．５発行の道路交通容量調査マニュアル検討資料
Ｖｏｌ．２（ＰＰ．１４−ＰＰ．２２）の記載にもあるように、交差点での飽和交通流率（青１時間あたりの停止線通過台数）や、交通量，車頭時間（１台目の車両の頭が停止線を通過してから２台目の車両が停止線を通過するまでの通過時間）の計測を、現場で人手により計測したり、一度現場でＶＴＲ撮影を行い、後からその再生画面のタイマーを読み，パソコンに打ち込んだりするなどしていた。
【０００３】
何れの方法も、信号機の変化やストップウオッチに連動して車両の通過を把握する必要があるため、計測作業に多くの時間と労力を要していた。また、長時間に渡る単調作業のためヒューマンエラーが介入する虞もあった。その結果、データの信頼性の低下を招来しかねなかった。
【０００４】
最近では、タイマーを内蔵し予め測定項目が意味付けされた１２個のボタンを調査員が押下することで計測作業を行う、仮称Koshi Watcher Proto（http://www.trpt.cst.nihon-u.ac.jp/ROADDATA/research/koshi-watcher/koshi-w0.html)による計測装置の高度化も試みられるが、使いこなすまで練習が必要なことや人手によるためミスが生じやすいという課題が残る。
【０００５】
そこで、画像処理を用いて交差点などの交通の流れを計測するシステムを利用し計測することが考えられる。画像処理で車の台数，速度などを求める技術はかなり技術的に進展しており、リアルタイムで９０％以上の精度で計測することが可能である。なお、車両などの追跡処理の詳細は、テンプレートマッチングを用いた方法が特開平６−３０４１７号に記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−３０４１７号
【非特許文献１】
http://www.trpt.cst.nihon-u.ac.jp/ROADDATA/research/koshi-watcher/koshi-w0.html
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
飽和交通流率を計測するには、信号機の赤点灯時間中に停止線を起点として滞留した車両が、青点灯時間中に何台通過できるかを信号サイクル毎に計測し、トータルで青点灯時間が累積で１時間分に相当するまで繰返し計測する必要がある。一般的には、信号機と車両の流れを１台のカメラで同時に収まるように撮影し、この映像を用いて映像中の信号機と車両の流れを夫々画像処理することが考えられる。
【０００８】
しかしながら、場所によっては信号機と車両の流れが離れていたり、映っていても信号が非常に小さいため点灯状態を自動認識することが困難な場合が多い。このため、信号機に同期して交通データを計測することが困難であった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の交通計測装置は、複数の信号機を撮影する複数の信号機監視カメラと、複数の映像を同時に入力する画像処理装置とを備え、画像処理装置は、複数の信号機監視カメラ映像の信号機領域をそれぞれ認識し信号機の現示状態を計測する信号認識部と、信号機の現示状態から少なくともサイクル，スプリット，オフセットの３つのパラメータを算出する信号パラメータ算出部とを有することを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。図１は、交通計測装置の構成を示す図である。交通流計測領域を撮影するカメラ１及び信号機を撮影するカメラ２から、それぞれのカメラ画像が入力され、画像処理を行う画像処理装置３が、ネットワーク６を介して中央処理装置５と接続されている。
【００１１】
画像処理装置３は、カメラ１とカメラ２の画像を入力して２つの画像を合成する画像入力部３０１と、合成された画像を基に画像中の信号機の画像を処理する信号認識部３０２と、画像中の交通流の画像を計測する交通流認識部３０３と、中央処理装置５との間で認識結果及び認識に必要となるパラメータの通信を行う通信部３０４とを含む構成である。画像処理装置３からはカメラ１とカメラ２の映像を合成した映像を出力することができ、この映像をＶＴＲなどの録画機器４に接続することで合成画像を記録することができる。
【００１２】
中央処理装置５は、パラメータの設定や計測結果の集計に利用されるが、屋外で簡易に作業できるようノートＰＣやＰＤＡを用いてもよい。集計結果については、画像処理装置３に計測結果を記憶する媒体を持たせておけば、ネットワーク６に接続することは必ずしも必要無い。ただし、パラメータ設定のために画像処理装置３にキーボードやディスプレーを接続する必要があるが、可搬的に計測するにはＰＤＡやノートＰＣと接続することが望ましい。画像処理装置３の機器構成を最小にすることができるからである。ネットワーク６は有線，無線ＬＡＮのどちらでも構わない。
【００１３】
図２は、カメラの配置，視野を説明する図である。カメラ１は所要の交通流を計測する領域を視野８とし、カメラ２は信号機の近傍を視野７とする。一般に交通流計測カメラの視野は、奥行き１００ｍ〜１５０ｍ程度を撮影する。このため、信号機の映像が同時に映らないことが多い。そこで、カメラ２で信号機だけを撮影しておく。こうすることで、画像処理装置を用いて、２台のカメラの映像を予め合成してＶＴＲなどに記録し、合成した映像を処理して信号機の状態に合わせ交通流を計測するので、時刻合わせの必要が無くなる。
【００１４】
このようにしないと、各々をＶＴＲなどに録画した後、オフライン的に各々の映像を処理し、ＧＰＳの時刻データを予め映像に書き込むなどして各映像間で時刻を合わせることが必要となる。
【００１５】
図３は、カメラ１（２）とカメラ２（１）の距離が離れている場合で、１台のカメラを無線伝送する場合の構成を示している。カメラ２（１）の映像は、無線映像伝送装置９に一旦入力され、無線映像伝送装置９からの映像を無線映像受信装置１０で受信し、その映像を画像処理装置３に入力する。このようにすることで、信号機と交通流計測領域が離れている場合でも合成映像を作成可能である。無線映像送受信装置９，１０としては、市販の２.５ＧＨｚ簡易伝送装置などを用いることができる。
【００１６】
図４は、映像の合成状態を説明する図である。カメラ１の映像は交通流計測領域を撮影しているもので、視野は１００ｍ程度と比較的広い１１。一方、信号機を撮影しているカメラ２の映像は信号機がよく見えるよう撮影しているもので、視野は比較的狭い１２。この計測画像１１に信号領域画像を合成（例えば、信号機部分を切り出して貼り付けるなど）した映像が合成画像１３となる。この合成画像１３は、画像処理装置３の映像出力部または画像処理装置３に接続された映像出力部（何れの映像出力部も図示せず）から出力し、リアルタイムに交通流計測することも可能である。また、ＶＴＲ４に記録することもでき、このようにしておけば、事務所などに映像を持ち帰りオフライン的に再度処理することも可能となる。
【００１７】
図５は、交通流計測システム全体の処理フローを示す図である。まず、初期化処理１５を実行する。この処理には、信号機の領域，信号機の書き込み領域設定，交通流計測のための検知領域設定，レーン設定などがある。中央処理装置５が接続されている場合は、その装置５からパラメータとして受信する。
【００１８】
次に、カメラ１，２の映像を入力し１６、入力された此れらの映像を合成する(例えば、信号機撮影の映像から信号機領域を切り出し、計測画像に貼り付ける)１７。合成された映像を出力する１８。検知領域に対し車両検知処理１９を実行し、検知したら車両を追跡処理する２０。この処理をレーン数繰り返す２１。次に、信号機の点灯状態を認識２２し、計測結果の出力を実行する２３。処理が終了するまで１６以降を繰り返す。処理１９から処理２３までを実行しないで合成画像を作成するだけの処理の場合もある。
【００１９】
図６は映像合成するときの合成パラメータを設定するユーザインタフェース画面の一例である。画像入力ボタンを押すと、画像処理装置３に接続しているカメラの映像をＬＡＮを経由し入手し、左上に計測画像を、右上に信号機の画像を表示する。マウスを用いて信号機領域を信号機画像上で指定し信号領域設定ボタンを押す。更に、書き込み領域を計測画面上でマウスを用いて指定し、書き込み領域設定ボタンを押す。確認ボタンを押すと、合成画像が下方に表示される。このような仕掛けで領域を設定する。
【００２０】
また、ＰＤＡのように表示画面が小さい場合には、計測画像と信号機画像と合成画像との３つを画面上に同時に表示しておき、さらに各画面をタップすることで拡大画面を呼び出して表示することで操作性を向上することができる。
【００２１】
図７は、カメラ座標（カメラパラメータ）とワールド座標（ワールドパラメータ）を対応付けるユーザインタフェース画面の一例であり、カメラパラメータ
（奥行きの情報）を設定することができる。予めカメラからの距離が既知の場所を４点指定することで、カメラの座標系とワールド座標系の関係を透視変換として定義する。
【００２２】
図８は、検知領域やレーン境界を設定するインタフェース画面の一例であり、交通流計測に必要な車両検知領域を設定し、レーン境界を設定することができる。この画面で設定された内容に従い画像処理を実行する。
【００２３】
図９は、追跡処理の概要を示す図であり、図中左レーンの車両検知，車両追跡の様子を示したものである。２５は図中左レーンの検知エリア、２６は図中右レーンの検知エリアを示す。２５の検知エリアを車両が通過すると、車両末尾を検出し、その映像をテンプレート画像として２７のように記憶する。記憶したテンプレート画像２７の近傍に車両は次の時刻に移動しているはずであるから、サーチエリア２８を設定し、その領域でテンプレート画像に最も類似している場所をサーチする。その結果２９の位置が求まる。２９の位置を記憶するとともに、この位置近傍の画像をテンプレート画像として更新する。このような処理を順次繰り返すことで、車両の追跡処理が実行できる。右のレーンの場合は図中奥から手前に走行する場合の設定であるが、車両の前面部の映像を検知し、その画像を登録することで同様な処理を実行する。
【００２４】
図１０は、信号現示の認識フローを説明する図である。信号機の領域設定があるかを判断し、あれば、領域設定を行う３１。まず、その領域について濃度の投影分布を求める３２。この分布の内、最大の頻度分布の横位置を求め３３、この位置が左，中，右で「青」「黄」「赤」の判断を行う３４〜３７。この処理は、カラー処理でなく、点灯している灯器が最も明るいことに着目した手法であるが、カラー処理で実行しても構わない。
【００２５】
図１１は、計測結果出力フローを説明する図である。車両を追跡した場合、所定位置を通過したタイミングで台数のカウントを行う。このタイミングで、まず時刻を出力３９し、また、前回出力した状態と今の信号の状態が変わっていれば、それまでの信号の周期に通過した台数，平均速度を算出し出力する４１。また、信号の状態を出力する４２。その後、個別車両の速度，先行車との車間時間を出力する。この出力例を図１２に示す。
【００２６】
図１３は、画像処理装置３の詳細を示す図である。画像処理装置３は、カメラ１，２の映像を入力するＡ／Ｄ変換器５２，５３と、その映像を記憶する複数の画像メモリ５４と、画像メモリのデータを画像処理する専用画像処理プロセッサ５５と、画像メモリのデータを映像として出力するＤ／Ａ変換器５６と、これらハードウエアを動作させるＣＰＵ５９と、動作を記述するプログラムが格納されるＲＡＭ６０と、外部機器と通信する通信部５８とを含んで構成される。なお、画像メモリ５４とＲＡＭ６０は共通のメモリとする場合もある。カメラ入力のＡ／Ｄ変換器は画像メモリに同時入力できる。
【００２７】
以上のように、道路を広い視野で撮影するカメラと、信号機を所定の大きさで撮影するカメラの映像を入力し、信号機の画像と計測する画像とを合成した合成画像を作成し、その映像を出力してＶＴＲなどに記憶するとともに、交通流の計測及び信号機の認識を行い、信号機の状態に合わせ計測結果を出力することで、交差点の交通状況を可搬型で計測することが可能となる。
【００２８】
次に、別の実施例を説明する。
【００２９】
道路交通のパラメータには信号機のサイクル（信号機が青→黄→赤→青と一巡する時間），スプリット（主道路側と従道路側、それぞれの青黄赤の時間配分），オフセット（隣り合う２ヶ所の交差点の信号機のオフセットを求める場合、上流側の信号Ａの青信号が開始してから下流側の信号Ｂの青信号が開始するまでの時刻差を求める。）が重要な値となる。特にオフセットは、走行車両がスムーズに流れるために重要なパラメータとなっている。このようなパラメータは、信号機そのものに設定情報があるが、これを入手することは通常出来ない。
【００３０】
このため、図１４のように離れた交差点の信号とのオフセットなどは現状、ストップウオッチなどを用いて人手で計測しているが、誤差が大きい、長い時間の計測は困難と言った問題がある。図１４は、複数の信号機の映像を合成する処理を説明する図である。
【００３１】
そこで、複数の信号機を合成するインタフェースを説明する図である図１５を参照すると、このように信号機１画像６６と信号機２画像６７の映像を合成した合成画像６８が得られ、それぞれの信号の点灯状態を画像処理で計測することでそれぞれの信号のサイクル，スプリット，オフセットを計測することができる。
【００３２】
図１６は、信号機領域設定のインタフェースの一例を示すもので、各カメラの映像の信号機領域をそれぞれ指定し、これを合成する。交差点の距離は色々あるが、一箇所の場所から隣の信号が見える場合は、カメラのズーミングで拡大し撮影することができ、見えない場合は、図１４に示すようにカメラ６２及び６３によりその地点近傍で撮影し、無線伝送などで映像を送り、合成すればよい。
【００３３】
これにより、交差点などの飽和交通流率などの車両の流れの自動計測、あるいは映像収集することが可能な交通流計測装置を具備する。
【００３４】
以上のように、２台のカメラ映像で交通流計測領域と信号機を撮影して此れらを合成し、その映像を処理することで信号機の現示状態に合わせ、交通流（飽和交通流率，台数，車間距離，車間時間など）を計測でき、渋滞の原因調査などに威力を発揮する。また、隣り合う信号機をそれぞれ撮影し、これを合成することで、交差点の信号状態である、サイクル，スプリット，オフセットを簡単に計測することが可能となる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明により、信号機に同期して交通データを計測することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】交通計測装置の構成を示す図である。
【図２】カメラの視野を説明する図である。
【図３】１台のカメラを無線伝送する場合の構成を示す図である。
【図４】映像の合成状態を説明する図である。
【図５】交通流計測装置の全体の処理フローを示す図である。
【図６】映像合成するときのインタフェースを示す図である。
【図７】カメラ座標とワールド座標を対応付けるインタフェースを示す図である。
【図８】検知領域やレーン境界を指定するインタフェースを示す図である。
【図９】追跡処理の概要を示す図である。
【図１０】信号現示の認識フローを説明する図である。
【図１１】計測結果出力フローを説明する図である。
【図１２】計測結果出力の一例を説明する図である。
【図１３】画像処理装置のハードウエア詳細を示す図である。
【図１４】複数の信号機の映像を合成する処理を説明する図である。
【図１５】複数の信号機を合成するインタフェースを説明する図である。
【図１６】信号機領域設定のインタフェースの一例を示す図である。
【符号の説明】
１…交通流計測用カメラ、２…信号機撮影用カメラ、３…画像処理装置、５…中央処理装置。

Claims

複数の信号機を撮影する複数の信号機監視カメラと、複数の映像を同時に入力する画像処理装置とを備え、
画像処理装置は、
複数の信号機監視カメラ映像の信号機領域をそれぞれ認識し信号機の現示状態を計測する信号認識部と、
信号機の現示状態から少なくともサイクル，スプリット，オフセットの３つのパラメータを算出する信号パラメータ算出部とを有する交通計測装置。
請求項１に於いて、
画像処理装置は、
前記複数の信号機監視カメラ映像の信号機領域をそれぞれ切り出し、１枚の画像に合成する画像合成部を有し、
前記信号認識部は、前記画像合成部によって１枚に合成された画像を画像処理して、信号機の現示状態をそれぞれ計測することを特徴とする交通計測装置。