JP4165524B2 - 通過人数検出装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、通過人数検出装置及び方法に関する。

特開平８−１６１４５３号公報には、計測領域（監視領域）を通過する通行人の数を計測する技術（人数計測装置）が開示されている。この技術は、イベント会場の出入口ゲート等の人数を計測する必要のある通路の上方に設置されたスリット光照射手段から通路幅方向に沿ってスリット光を照射し、当該スリット光が通行人または通路に反射することで生じる反射光を受光手段によって受光し、この反射光の入射角度に対して三角測量原理に基づく演算処理を行い、横軸を通路幅方向の計測範囲とし、縦軸を距離情報とする２次元画像を作成し、当該２次元画像から各通行人の頭部を判定すると共にこの頭部の数を計数することにより通路を通過する通行人の数を計測する。

また、特開２００２−１４０７９０号公報には、レーザセンサを用いることにより横断歩道上の歩行者（通行人）を検出する技術（横断歩道歩行者検出方法）が開示されている。
この横断歩道歩行者検出方法は、悪天候下でも検出精度に信頼性が高く、かつ、目標とする検出時間のリクワイアメント（0.5秒以下）を実現するために、レーザセンサヘッドと信号処理装置とからなるスキャン式レーザセンサを用いることにより横断歩道を横断する歩行者を検出するに際して、初期検出モードにおいては、レーザセンサヘッドによるスキャンを全計測エリアに対して複数回行い、移動体としての歩行者を１スキャン毎に検出し、全スキャン後の検出結果を合わせた検出データ及び検出された歩行者に付与したＩＤ番号を上位系に伝送する一方、連続検出モードでは、１スキャン時の計測結果から歩行者の検出を行い、その計測結果と初期検出モードの最終検出データとを合わせたものを検出結果として新たにＩＤ番号を付与上して位系に伝送する。
特開平８−１６１４５３号公報 特開２００２−１４０７９０号公報

ところで、上記人数計測装置は、イベント会場の出入口ゲートのように比較的狭い監視領域について、当該監視領域を通過する人数をある程度正確に計測することが可能である。しかしながら、例えば駅構内の通路や横断歩道等、比較的広い監視領域における人数の計測には適用することができない。その理由は、監視領域が広い場合には、当該広い監視領域に対してスリット光の走査・照射するために必要な時間を要し、当該走査・照射の間に通行人が移動することによって計測誤差が大きくなるためである。

一方、横断歩道歩行者検出方法は、横断歩道上に通行人が存在するか否かを判定するための技術であり、横断歩道を通過する通行人の人数を推定する技術ではない。また、このように横断歩道を通過する通行人の人数（通過人数）のみならず、当該横断歩道に対してどの方向から何人の通行人が進入したか（通行人流量）をも計測する必要がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、以下の点を目的とする。
（１）監視領域に対してどの方向から何人の通行人が進入したか（通行人流量）を計測する。
（２）駅構内の通路や横断歩道のように比較的広い範囲における通過人数及び通行人流量を計測する。

上記目的を達成するために、本発明では、通過人数検出装置に係る第１の解決手段として、通行人の出入口が複数存在する監視領域にレーザ光を走査状に照射すると共に該レーザ光の反射光を検出することにより、前記監視領域の各位置における距離情報を取得するレーザセンサと、前記各位置における距離情報に基づいて、所定時間内に前記監視領域を通過した通行人の人数（通過人数）、及び各出入口に個別設定された出入口監視領域に一定時間内に存在した通行人の累計人数（出入口累計人数）をそれぞれ算出し、前記通過人数と前記出入口累計人数との割合に基づいて各出入口から監視領域に進入した通行人の人数（通行人流量）を判定する通過人数判定手段とを備える、という手段を採用する。

また、本発明では、通過人数検出装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、通過人数判定手段は、前記通過人数と所定の閾値とを比較し、通過人数が閾値以下の値である場合には、前記各位置における距離情報に基づいて所定時間内に監視領域を通過する通行人の速度ベクトルを求め、当該速度ベクトルに基づいて通行人がどの出入口から進入したかを判定し、当該出入口から進入した通行人を計数することで各出入口における通行人流量を判定する、という手段を採用する。

また、本発明では、通過人数検出装置に係る第３の解決手段として、上記第１または２の解決手段において、通過人数判定手段は、前記各位置における距離情報に基づいて前記監視領域に存在する通行人の人数を判定し、さらに所定時間内における前記人数の累計を算出し、当該累計を前記監視領域を通過する通行人１人当たりの延べ人数で除算することにより前記所定時間内における監視領域の通過人数を判定する、という手段を採用する。

また、本発明では、通過人数検出装置に係る第４の解決手段として、上記第３の解決手段において、前記延べ人数は、前記監視領域を１人の通行人が標準的な歩行速度によって通過するまでに重複して計数された人数であることを特徴とする。

また、本発明では、通過人数検出装置に係る第５の解決手段として、上記第１〜４いずれかの解決手段において、通過人数判定手段は、前記監視領域を通過する通行人の歩行速度に基づいて前記通過人数を補正する、という手段を採用する。

また、本発明では、通過人数検出装置に係る第６の解決手段として、上記第５の解決手段において、通過人数判定手段は、所定時間内において監視領域に存在する通行人の平均密度ｋ（人数／ｍ^２）と歩行速度ｖ（ｍ／ｓ）とからなる下記関係式（４）に基づいて通行人密集時における歩行速度ｖを算出し、当該歩行速度ｖ、通過人数Ｎ及び標準的な歩行速度ｖ_０からなる下記関係式（５）に基づいて補正通過人数Ｎ_１を算出する、という手段を採用する。

また、本発明では、通過人数検出装置に係る第７の解決手段として、上記第６の解決手段において、通過人数判定手段は、前記監視領域に通行人の出入口が２つ（第１の出入口及び第２の出入口）存在する場合において、前記第１の出入口に設定された出入口監視領域（第１の出入口監視領域）に一定時間存在した通行人の累計人数（第１の累計人数Ｎｃ）、前記第２の出入口に設定された出入口監視領域（第２の出入口監視領域）に一定時間存在した通行人の累計人数（第２の累計人数Ｎｄ）及び補正通過人数Ｎ_１に関する下記関係式（６）、（７）に基づいて第１の出入口から進入した通行人の人数（第１の通行人流量Ａ１）と第２の出入口から進入した通行人の人数（第２の通行人流量Ｂ１）とを算出する、という手段を採用する。

また、本発明では、通過人数検出装置に係る第８の解決手段として、上記第３〜７いずれかの解決手段において、通過人数判定手段は、前記各位置における距離情報に基づいて通行人の存在領域を判定すると共に当該存在領域における通行人の検出面積Ｓcを判定し、該検出面積Ｓc、予め規定した標準的な通行人一人当たりの標準通行人面積Ｓp及び通行人が集団を形成している場合の密集度を示す密度係数αからなる下記関係式（１）に基づいて人数ｎを判定する、という手段を採用する。

また、本発明では、通過人数検出装置に係る第９の解決手段として、上記第８の解決手段において、密度係数αは、当該密度係数αを考慮しないで集団の密集度を種々変更した場合に判定された集団の人数と実際の人数との人数差から実験的に得られたものであることを特徴とする。

また、本発明では、通過人数検出装置に係る第１０の解決手段として、上記第８または９の解決手段において、通過人数判定手段は、通行人の位置とレーザセンサの計測分解能との関係に基づいて標準通行人面積Ｓpを前記通行人の位置に応じて補正する、という手段を採用する。

一方、本発明では、通過人数検出方法に係る第１の解決手段として、通行人の出入口が複数存在する監視領域にレーザ光を走査状に照射すると共に該レーザ光の反射光を検出することにより、前記監視領域の各位置における距離情報を取得する第１の工程と、前記各位置における距離情報に基づいて、所定時間内に前記監視領域を通過した通行人の人数（通過人数）を算出する第２の工程と、各出入口に個別設定された出入口監視領域に一定時間内に存在した通行人の累計人数（出入口累計人数）をそれぞれ算出する第３の工程と、
前記通過人数と前記出入口累計人数との割合に基づいて各出入口から監視領域に進入した通行人の人数（通行人流量）を判定する第４の工程とを有する、という手段を採用する。

また、本発明では、通過人数検出方法に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、第３の工程では、前記通過人数と所定の閾値とを比較し、通過人数が閾値以下の値である場合には、前記各位置における距離情報に基づいて所定時間内に監視領域を通過する通行人の速度ベクトルを求め、第４の工程では、前記速度ベクトルに基づいて通行人がどの出入口から進入したかを判定し、当該出入口から進入した通行人を計数することで各出入口における通行人流量を判定する、という手段を採用する。

また、本発明では、通過人数検出方法に係る第３の解決手段として、上記第１または２の解決手段において、第２の工程では、前記各位置における距離情報に基づいて前記監視領域に存在する通行人の人数を判定し、さらに所定時間内における前記人数の累計を算出し、当該累計を前記監視領域を通過する通行人１人当たりの延べ人数で除算することにより前記所定時間内における監視領域の通過人数を判定する、という手段を採用する。

また、本発明では、通過人数検出方法に係る第４の解決手段として、上記第３の解決手段において、前記延べ人数は、前記監視領域を１人の通行人が標準的な歩行速度によって通過するまでに重複して計数された人数であることを特徴とする。

また、本発明では、通過人数検出方法に係る第５の解決手段として、上記第１〜４いずれかの解決手段において、第２の工程では、前記監視領域を通過する通行人の歩行速度に基づいて前記通過人数を補正する、という手段を採用する。

また、本発明では、通過人数検出方法に係る第６の解決手段として、上記第５の解決手段において、第２の工程では、所定時間内において監視領域に存在する通行人の平均密度ｋ（人数／ｍ^２）と歩行速度ｖ（ｍ／ｓ）とからなる下記関係式（４）に基づいて通行人密集時における歩行速度ｖを算出し、当該歩行速度ｖ、通過人数Ｎ及び標準的な歩行速度ｖ_０からなる下記関係式（５）に基づいて補正通過人数Ｎ_１を算出する、という手段を採用する。

また、本発明では、通過人数検出方法に係る第７の解決手段として、上記第６の解決手段において、第４の工程では、前記監視領域に通行人の出入口が２つ（第１の出入口及び第２の出入口）存在する場合において、前記第１の出入口に設定された出入口監視領域（第１の出入口監視領域）に一定時間存在した通行人の累計人数（第１の累計人数Ｎｃ）、前記第２の出入口に設定された出入口監視領域（第２の出入口監視領域）に一定時間存在した通行人の累計人数（第２の累計人数Ｎｄ）及び補正通過人数Ｎ_１に関する下記関係式（６）、（７）に基づいて第１の出入口から進入した通行人の人数（第１の通行人流量Ａ１）と第２の出入口から進入した通行人の人数（第２の通行人流量Ｂ１）とを算出する、という手段を採用する。

また、本発明では、通過人数検出方法に係る第８の解決手段として、上記第３〜７いずれかの解決手段において、第２の工程では、前記各位置における距離情報に基づいて通行人の存在領域を判定すると共に当該存在領域における通行人の検出面積Ｓcを判定し、該検出面積Ｓc、予め規定した標準的な通行人一人当たりの標準通行人面積Ｓp及び通行人の密度を示す密度係数αに基づく下式（１）に基づいて人数ｎを判定する、という手段を採用する。

また、本発明では、通過人数検出方法に係る第９の解決手段として、上記第８の解決手段において、密度係数αは、当該密度係数αを考慮しないで集団の密集度を種々変更した場合に判定された集団の人数と実際の人数との人数差から実験的に得られたものであることを特徴とする。

また、本発明では、通過人数検出方法に係る第１０の解決手段として、上記第８または９の解決手段において、第２の工程では、通行人の位置とレーザセンサの計測分解能との関係に基づいて標準通行人面積Ｓpを前記通行人の位置に応じて補正する、という手段を採用する。

本発明によれば、通行人の出入口が複数存在する監視領域にレーザ光を走査状に照射すると共に該レーザ光の反射光を検出することにより、前記監視領域の各位置における距離情報を取得し、当該距離情報に基づいて、所定時間内に前記監視領域を通過した通行人の人数（通過人数）を判定し、さらに各出入口に個別設定された出入口監視領域に一定時間内に存在した通行人の累計人数（出入口累計人数）をそれぞれ算出し、前記通過人数と前記出入口累計人数との割合に基づいて各出入口から監視領域に進入した通行人の人数を判定するので、監視領域を通過した通行人の人数だけでなく、どの出入口から、つまりどの方向から何人の通行人が監視領域に進入したのかを判定することが可能である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る通過人数検出装置の機能構成を示すブロック図である。この図１に示すように、本通過人数検出装置は、レーザセンサヘッド１、制御・信号処理部２及び通過人数判定部３から構成されている。これら構成要件のうち、レーザセンサヘッド１と制御・信号処理部２とはレーザセンサを構成しており、したがって本通過人数検出装置は、レーザセンサと通過人数判定部３とを組み合わせることにより構成されている。

レーザセンサヘッド１は、図２に示すように、所定の照射領域近傍の高所に設置されており、制御・信号処理部２の制御の下に所定繰り返し周期のパルス状レーザ光（レーザパルス）を照射領域に走査状に順次照射すると共に、当該レーザパルスの反射光を順次受光する。すなわち、このレーザセンサヘッド１は、主走査方向にレーザパルスを１ライン分走査照射すると、照射位置を主走査方向に直交する副走査方向に所定のピッチだけ順次移動させて主走査方向への走査照射を繰り返すことにより、照射領域の全域に亘ってレーザパルスを照射すると共に、当該レーザパルスの反射光を順次受光し、その受光信号を制御・信号処理部２に出力する。

また、上記照射領域は、通行人の通過人数を把握する必要のある所定の監視領域Ｒを包含する領域であり、例えば屋外の路上に設定され、監視領域Ｒは、このような路上において多くの通行人が通過する横断歩道に設定されている。

ここで、図２に示すように、このような照射領域内にレーザセンサヘッド１に近づく向きに通行人が居た場合、この通行人には進行方向の斜め上方に位置するレーザセンサヘッド１から体の前面から頭部にかけてレーザパルスが照射されることになる。なお、図３に示すように、この監視領域Ｒにおいて、副走査方向が通行人の進行方向であり、横断歩道の一方の出入口を第１の出入口、他方の出入口を第２の出入口とする。第１の出入口には、監視領域Ｒより小さい出入口用の監視領域（第１の出入口監視領域Ａ）が設定され、また、第２の出入口には、監視領域Ｒより小さい出入口用の監視領域（第２の出入口監視領域Ｂ）が設定されている。

レーザセンサヘッド１は、図１に示すように、レーザ光源１ａ、コリメートレンズ１ｂ、ポリゴンミラー１ｃ、揺動ミラー１ｄ、集光レンズ１ｅ、受光器１ｆ、主走査モータ１ｇ、副走査モータ１ｈ、主走査モータドライバ１ｉ及び副走査モータドライバ１ｍ等から構成されている。

レーザ光源１ａは、制御・信号処理部２の制御の下に所定波長のレーザパルスを発生してコリメートレンズ１ｂに出射する一方、レーザパルスの繰り返しタイミングを示すタイミング信号Ｓiを制御・信号処理部２に出力する。コリメートレンズ１ｂは、このレーザパルスを平行光化してポリゴンミラー１ｃに出射する。ポリゴンミラー１ｃは、同一幅かつ互いに直交する４面が鏡面として形成された多面体であり、矢印で示すように所定方向に回転することによって、コリメートレンズ１ｂから入射したレーザパルスを図２で示した主走査方向に走査状に反射する。揺動ミラー１ｄは、上記ポリゴンミラー１ｃで反射されたレーザパルスの出射方向に設けられており、ポリゴンミラー１ｃの回転軸に直交する軸回りに揺動することによりレーザパルスを図２で示した副走査方向に走査状に反射する。

すなわち、レーザセンサヘッド１から照射領域に照射される計測光は、揺動ミラー１ｄによって図２（ａ）に示すレーザセンサヘッド１から照射領域を仰ぐ垂直角θが、またポリゴンミラー１ｃによって図２（ｂ）に示す水平面内における水平角φが各々設定されることによって、つまりポリゴンミラー１ｃと揺動ミラー１ｄとによって計測方向が設定されることによって、主走査方向及び副走査方向に走査状されながら照射領域に照射される。そして、この計測光の照射領域における反射光は、揺動ミラー１ｄ及びポリゴンミラー１ｃによって反射されて集光レンズ１ｅに入射する。

集光レンズ１ｅは、上記反射光を受光器１ｆの受光面に集光させる。受光器１ｆは、反射光を受光（光電変換）し、当該反射光の強度を示す受光信号Ｓrを制御・信号処理部２に出力する。また、主走査モータ１ｇは、上記ポリゴンミラー１ｃを回転駆動するモータである。副走査モータ１ｈは、上記揺動ミラー１ｄを揺動駆動させるモータである。主走査モータドライバ１ｉは、上記主走査モータ１ｇを所定の回転速度で回転させる駆動回路である。副走査モータドライバ１ｍは、揺動ミラー１ｄを所定角及び所定タイミングで揺動させるステッピングモータあるいはサーボモータである。

制御・信号処理部２は、上記レーザセンサヘッド１（詳しくはレーザ光源１ａ、主走査モータドライバ１ｉ及び副走査モータドライバ１ｍ）の動作を制御すると共に、上記タイミング信号Ｓiと受光信号Ｓrとの時間差（遅延時間Δｔ）に基づいて、レーザセンサヘッド１を原点とする曲座標上の位置が上記垂直角θ及び水平角φによって規定される計測点Ｐにおける計測光の反射位置までの距離Ｌを演算する。すなわち、この制御・信号処理部２は、図２に示すように、主走査方向に所定間隔で計測点Ｐにおける距離Ｌをタイミング信号Ｓiに対する受光信号Ｓrの遅延時間Δｔに基づいてそれぞれ演算する。そして、制御・信号処理部２は、これら複数の計測点Ｐに関する距離Ｌ、つまり各計測点Ｐについての垂直角θ、水平角φ及び距離Ｌからなるデータセットを計測データとして通過人数判定部３に出力する。

例えば、主走査方向の計測点Ｐの個数をｎ、また副走査方向の計測ラインの本数をｍとすると、制御・信号処理部２は、（ｎ×ｍ）個の計測点Ｐijについて距離Ｌijを各々取得し、距離Ｌij、垂直角θij及び水平角φijからなる各計測点Ｐijの計測データを通過人数判定部３に出力する。

通過人数判定部３は、本通過人数検出装置における最も特徴的な構成要素である。この通過人数判定部３は、上述した計測データに所定の信号処理を施すことにより監視領域Ｒ、すなわち横断歩道を通過する通行人の人数（通過人数）を判定すると共に、第１の出入口から横断歩道に進入する通行人の人数（第１の通行人流量）及び第２の出入口から横断歩道に進入する通行人の人数（第２の通行人流量）を判定する。なお、この通過人数判定部３はレーザセンサが取得した計測データに基づいて通行人の人数を判定するので、レーザセンサにおいて計測点Ｐを照射領域に対してどのような密度で設定するか、つまり距離Ｌを計測する際の空間分解能は、通行人の大きさに合わせて十分なものに設定されていなければならない。すなわち、計測点Ｐの密度は、少なくとも通行人と背景とを十分に識別できる程度に設定されている。

次に、このように構成された本通過人数検出装置の動作について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。なお、レーザセンサの動作については、例えば特開２００２−１４０７９０号公報に開示されているように公知なので、以下の動作説明では、本通過人数検出装置において特徴的な構成要素である通過人数判定部３の動作を中心に詳しく説明する。

まず、通過人数判定部３は、制御・信号処理部２から上述した複数の計測点Ｐijに関する計測データ（垂直角θij，水平角φij，距離Ｌij）を取得すると（ステップＳ1）、当該計測データを照射領域上に設定したＸ−Ｙ−Ｚ直交座標系、つまり主走査方向をＸ軸、副走査方向をＹ軸、また当該Ｘ軸及びＹ軸に直行する方向（地面あるいはフロア面に直交する垂直方向）をＺ軸とするＸ−Ｙ−Ｚ直交座標系上の距離データ（変換距離データ）に座標変換する（ステップＳ2）。

この変換距離データは、照射領域が設定された路上の各位置（Ｘ−Ｙ座標上の位置）における反射光の反射位置の高さＨ（地面あるいはフロア面を基準位置とするＺ座標上の位置）を示すもの、つまりｘ座標値、ｙ座標値及びｚ座標値からなるデータセットである。例えば反射光の反射位置が路面の場合、変換距離データにおける高さ座標ｚは「０」となり、一方、反射光の反射位置が通行人の頭部である場合には、高さ座標ｚは路面から通行人の頭部までの距離となる。

通過人数判定部３は、このような変換距離データのｚ座標値を所定の通行人判定しきい値（例えば通行人の膝程度の高さを示すしきい値）と比較することにより、通行人の候補を示す通行人候補計測データを抽出する（ステップＳ3）。このような通行人候補計測データは、監視領域Ｒの各位置における変換距離データのうち、ｚ座標値が通行人の膝程度の高さを超える変換距離データのみをピックアップしたものである。通過人数判定部３は、このような通行人候補計測データのうち、位置が隣接あるいは近接するもの同士を1つのグループとしてグループ化する（ステップＳ4）。そして、上記グループ化処理の結果検出された各グループに関して、通行人候補計測データに基づいて通行人候補の位置（ｘ座標値及びｙ座標値）及び大きさ（Ｘ−Ｙ直交座標系上の面積）を特定すると共に検出枠（方形枠）及び検出ＩＤを設定する（ステップＳ5）。

図５は、上記検出枠が設定された状態を示す模式図である。この図では、監視領域Ｒ内に５人の通行人ａ〜ｅが存在し、このうち通行人ａは単独状態で存在し、一方、通行人ｂ〜ｅは集団を形成している状態を示している。矢印で示す方向から計測光が監視領域Ｒに照射された場合、各通行人ａ〜ｅは体の前面に計測光を受ける。なお、この図において、各通行人ａ〜ｅの黒丸は計測光の照射位置を模式的に示しているが、集団を形成している通行人ｂ〜ｅの場合には、後の通行人には前の通行人の死角になるために体の前面でも計測光が照射されない部位が存在する。通過人数判定部３は、このような計測光に基づいて得られた通行人候補計測データのｚ座標値（通行人の高さＨ）に基づいて、通行人候補の位置と大きさとを特定し、当該通行人候補の領域を包含する検出枠を設定する。

そして、通過人数判定部３は、このような通行人候補の大きさを所定のしきい値（単／複しきい値）と比較することにより、当該通行人候補が単一人であるかあるいは複数の人物が密集した集団であるかを判定する（ステップＳ6）。上記単／複しきい値は、標準的な体格の通行人に対する通行人候補の大きさに例えば１．４程度の補正係数を乗算したものである。通過人数判定部３は、このような単／複しきい値と各検出ＩＤの通行人候補の大きさとを比較することにより、各検出ＩＤの通行人候補毎に当該通行人候補が単一人か、あるいは複数人かを判定する。

そして、通過人数判定部３は、単一人と判定した通行人候補については人数を「１人」として計数し（ステップＳ7）、一方、複数人と判定した通行人候補については、ステップＳ8及びＳ9からなる人数判定処理を行うことにより人数を特定する。例えば図４の場合、通行人ａは単一人と判定されるが、通行人ｂ〜ｅについては集団を形成していると判定される。

この人数判定処理において、通過人数判定部３は、上記通行人候補計測データを所定面積のセルが設定されたセル空間にマッピングし、通行人候補が存在するセル（通行人候補セル）と存在しないセル（通行人外セル）とを識別したセルテーブルを生成する（ステップＳ8）。図６は、このようなセルテーブルを示す模式図であり、図５の各通行人ａ〜ｅにおいて通行人候補計測データに対応するセルが通行人候補セルとして黒く塗りつぶされている。

さらに、通過人数判定部３は、集団と判定した検出枠内の通行人ｂ〜ｅに対応する通行人候補セルの個数を計数し、この個数にセルの面積を乗算することによりセルテーブル上における通行人候補のセル総面積Ｓcを算出し、このセル総面積Ｓc、セルテーブル上における標準的な通行人一人の面積（セル標準通行人面積Ｓp）及び密度係数αからなる下式（１）に基づいて検出枠Ｗ１に存在する通行人の人数ｎを算出する（ステップＳ9）。

ここで、上記密度係数αは、通行人が集団を形成している場合には、前の通行人の死角になるため後の通行人には計測光が照射されない部位が存在し、このような部位は通行人の密集する度合い（密集度）によって異なる点を数値化したものである。式（１）から解るように、セル総面積Ｓcが一定でも密度係数αが大きくなると（つまり密集度が大きくなる）、判定される人数ｎは大きくなる。このような密度係数αを含む式（１）に基づいて集団の人数ｎを判定することにより、当該人数ｎをより正確に把握することができる。

このような密度係数αについてはさらに詳しく説明する。この密度係数αは、当該密度係数αを「０」とすると共に集団の密集度を種々変更した場合において、本通過人数検出装置で集団の人数を計測した場合の人数とその際の実際の人数との人数差から実験的に得られたものである。密集度は計測光の死角となる領域の大きさに一定の相関関係があるので、このような密集度に対応して設定された密度係数αを含む式（１）に基づいて集団の人数ｎを判定することにより、実験結果に基づく正確な集団の人数ｎを判定することが可能となる。

一方、上記セル標準通行人面積Ｓpは予め規定された固定値であるが、以下のように通行人の位置に応じて補正することが考えられる。すなわち、レーザセンサの水平方向の計測間隔は、レーザセンサヘッド１から離間する程荒くなり、よって離間する程通行人の検出領域は小さくなる。このことは、図２における計測光の間隔を見れば容易に理解される。したがって、レーザセンサにおける計測分解能Ａは、図７に示すように、レーザセンサヘッド１から反射位置までの距離（つまり通行人の位置）に比例する特性を有することになる。そこで、図７に示す特性と標準的な体格の通行人に関するセル標準通行人面積Ｓpとの関係を予め実験によって求め、レーザセンサヘッド１から通行人までの距離に応じてセル標準通行人面積Ｓpを補正することにより、集団の人数ｎをさらに精度良く判定することが考えられる。

例えば、図７に示すように、基準距離Ｌ0（すなわち計測分解能ａ0）におけるセル標準通行人面積をＳ0として求め、当該セル標準通行人面積Ｓ0を用いることにより下式（２）あるいは（３）のように、基準距離Ｌ0に対する通行人の位置する距離に応じてセル標準通行人面積Ｓpを補正する。なお、式（３）におけるＷは、標準的な体格の通行人の横幅である。
ａ）距離Ｌが基準距離Ｌ0以下の場合

ｂ）距離Ｌが基準距離Ｌ0よりも大きい場合

このような式（２）、（３）による補正方法によれば、基準距離Ｌ0よりも遠方の通行人の人数を上記実施形態よりも精度良く判定することが可能である。

さて、上記ステップＳ9までの処理によって検出ＩＤが付与された各検出枠について人数が判定されたことになる。通過人数判定部３は、ステップＳ7で判定された単一人の検出枠の人数と、ステップＳ9で判定された集団の検出枠に関する人数とを合算することにより監視領域Ｒにおける総人数を計算する（ステップＳ10）。

この総人数は、レーザ照射の１フレーム（計測点Ｐijにおいて、計測開始点（Ｐ_１１）から計測終了点（Ｐ_ｎｍ）までを１回走査する時間）について計測された人数である。従って、この総人数は、１フレーム当たりに監視領域Ｒに存在していた通行人の人数であり、当該監視領域Ｒを通過した通行人の人数ではない。

ここで、監視領域ＲのＹ軸方向の距離、すなわち横断歩道の横断距離を１０ｍとし、標準的な通行人の歩行速度を４ｋｍ／ｈとすると、上記通行人が監視領域Ｒを通過するのに約９秒かかることになる。レーザ照射の１フレーム当たりの時間は約０．５秒であるので、上記通行人は監視領域Ｒを９秒かけて通過する間に計１８回重複して計測されることになる。これにより、１人の通行人が監視領域Ｒを通過する間に計測される延べ人数は１８人となる。従って、所定時間内、すなわち横断歩道の信号が青になっている時間内において監視領域Ｒに存在していた通行人の累計人数を算出し、当該累計人数を上記のような通行人１人当たりの延べ人数で除算することにより、青信号時間内における監視領域Ｒの通過人数を算出することが可能である。

そこで、通過人数判定部３は、ステップＳ１０において１フレーム当たりの総人数を算出すると、上記総人数の前回値と今回値とを加算して累計人数を算出する（ステップＳ１１）。そして、通過人数判定部３は、青信号時間経過したか否かを判断し（ステップＳ１２）、「ＮＯ」と判断すればステップＳ１の動作に移行し、また、「ＹＥＳ」と判断すればステップＳ１３の動作へ移行する。以上のように、ステップＳ１からＳ１２までの動作が青信号時間内繰り返されることで、その青信号時間内に求めた各フレーム当たりの総人数の合計、すなわち累計人数が算出される。

続いて、通過人数判定部３は、上記のように求めた累計人数を通行人１人当たりの延べ人数（この場合、１８）で除算することにより、青信号時間内における監視領域Ｒの通過人数を算出する（ステップＳ１３）。

以上のような動作により、青信号時間内に横断歩道を通過した通過人数を求めることが可能である。しかしながら、上記通過人数は通行人１人当たりの歩行速度を４ｋｍ／ｈと仮定して求めているが、実際には監視領域Ｒを通過する通行人の人数が多くなると、つまり通行人密度が大きくなると、通行人１人当たりの歩行速度は低下してしまう。例えば、交通工学の歩行者シミュレーションの解析モデルによると、駅構内の通路の場合、通行人密度ｋ（人数／ｍ^２）と歩行速度ｖ（ｍ／ｓ）との関係は、下記関係式（４）で表される（交通工学ハンドブックＣＤ−ＲＯＭ版：[社]交通工学研究会編参照）。

このような歩行速度の低下を考慮してステップＳ１３で算出した通過人数を補正することにより、精度の良い通過人数を求めることが可能である。そこで、通過人数判定部３は、ステップＳ１０で求めた１フレーム当たりの総人数を監視領域Ｒの面積で除算することにより、１フレーム当たりの通行人密度ｋを算出する。この通行人密度ｋを青信号時間内における各フレーム毎にそれぞれ算出し、当該青信号時間内における通行人密度ｋの平均値を算出する（ステップＳ１４）。

そして、通過人数判定部３は、上記通行人密度ｋの平均値を上記関係式（４）に代入することによって密集時の歩行速度ｖを算出し、当該歩行速度ｖ、ステップＳ１３で求めた通過人数Ｎ及び標準的な歩行速度ｖ_０（４ｋｍ／ｈ≒１．１１ｍ／ｓ）からなる下記関係式（５）に基づいて補正通過人数Ｎ_１を算出する（ステップＳ１５）。

以上のように求めた補正通過人数Ｎ_１は、横断歩道を青信号時間内に通過した通行人の総数、すなわち、横断歩道の第１の出入口から進入した通行人の人数（第１の通行人流量Ａ１）と、横断歩道の第２の出入口から進入した通行人の人数（第２の通行人流量Ｂ１）との合計である。以下では、上記第１の通行人流量Ａ１と第２の通行人流量Ｂ１とをそれぞれ個別に求める動作について説明する。

まず、図３に示すように、監視領域Ｒ、つまり横断歩道の第１の出入口に第１の出入口監視領域Ａと、第２の出入口に第２の出入口監視領域Ｂとを予め設定しておく。通過人数判定部３は、上記ステップＳ１０の動作を行うと同時に、１フレーム当たりに第１の出入口監視領域Ａに存在する通行人の人数と、第２の出入口監視領域Ｂに存在する通行人の人数とをそれぞれ算出する（ステップＳ１６）。すなわち、ステップＳ１０では、監視領域ＲについてステップＳ7で判定された単一人の検出枠の人数と、ステップＳ9で判定された集団の検出枠に関する人数とを合算することで監視領域Ｒにおける総人数を計算していたが、これを監視領域Ｒではなく、第１の出入口監視領域Ａ及び第２の出入口監視領域Ｂについてそれぞれ同様な計算を行うのである。

続いて、通過人数判定部３は、ステップＳ１６において求めた１フレーム当たりの第１の出入口監視領域Ａに存在する通行人の人数の前回値と今回値とを加算して当該第１の出入口監視領域Ａにおける累計人数（第１の累計人数Ｎｃ）を算出すると共に、第２の出入口監視領域Ｂに存在する通行人の人数の前回値と今回値とを加算して当該第２の出入口監視領域Ｂにおける累計人数（第２の累計人数Ｎｄ）を算出する（ステップＳ１７）。そして、通過人数判定部３は、一定時間経過したか否かを判断し（ステップＳ１８）、「ＮＯ」と判断すればステップＳ１の動作に移行し、また、「ＹＥＳ」と判断すればステップＳ１９の動作へ移行する。この一定時間は、横断歩道の信号が青になってからほとんどの通行者が横断歩道内に進入する時間（約５秒程度）に設定されている。

このように、ステップＳ１６からＳ１８までの動作が一定時間内繰り返されることで、その一定時間内に求めた各フレーム当たりの第１の出入口監視領域Ａに存在する通行人の人数の合計、つまり第１の累計人数Ｎｃと、第２の出入口監視領域Ｂに存在する通行人の人数の合計、つまり第２の累計人数Ｎｄとが算出される。

次に通過人数判定部３は、ステップＳ１５で求めた補正通過人数Ｎ_１と閾値とを比較する（ステップＳ１９）。この閾値は、横断歩道を通過する通行人の人数が多いか否かを判定するための基準値であり、本実施形態では５人に設定されている。すなわち、通過人数判定部３は、補正通過人数Ｎ_１が閾値（５人）より大きい場合、横断歩道を通過する通行人の人数が多いと判断してステップＳ２０に移行し、また、補正通過人数Ｎ_１が閾値（５人）以下である場合は、横断歩道を通過する通行人の人数が少ないと判断してステップＳ２１に移行する。

ステップＳ２０に移行した場合、通過人数判定部３は、ステップＳ１６〜Ｓ１８で求めた第１の累計人数Ｎｃ、第２の累計人数Ｎｄ及び補正通過人数Ｎ_１に関する下記関係式（６）、（７）に基づいて第１の通行人流量Ａ１及び第２の通行人流量Ｂ１を算出する（ステップＳ２０）。

上記のように、青信号になってから一定時間（約５秒）内にほとんどの通行人が横断歩道内に入りきると考えられるので、補正通過人数Ｎ_１に対する第１の累計人数Ｎｃと第２の累計人数Ｎｄとの割合から第１の通行人流量Ａ１及び第２の通行人流量Ｂ１を求めることができる。

一方、通過人数判定部３は、ステップＳ１９において横断歩道を通過する通行人の人数が少ないと判断した場合、ステップＳ５〜Ｓ９によって通行人として判定された検出枠の
青信号時間内における速度ベクトルを当該検出枠に設定された検出ＩＤ毎にそれぞれ算出する（ステップＳ２１）。ここで、速度ベクトルとは、上記検出枠、つまり通行人が青信号時間内において移動した方向と移動量とを示すものである。この速度ベクトルは、検出枠の１フレーム毎の位置の変化を検出することによって容易に求めることが可能である。

そして、通過人数判定部３は、上記速度ベクトルに基づいて横断歩道の第１の出入口から進入した検出枠を判定し、当該検出枠の検出ＩＤを計数することで第１の通行人流量Ａ１を求めると共に、第２の出入口から進入した検出枠を判定し、当該検出枠の検出ＩＤを計数することで第２の通行人流量Ｂ１を求める（ステップＳ２２）。なお、上記検出枠が通行人の集団として判定されている場合には、ステップＳ９で求めた集団の人数を計数する。

上記のように、横断歩道を通過する通行人の人数が少ない場合は、ステップＳ２１、Ｓ２２の動作によって、検出枠、つまり通行人そのものをカウントすることで正確に第１の通行人流量Ａ１及び第２の通行人流量Ｂ１を求めることができる。

以上のように本実施形態によれば、広範囲の監視領域Ｒ、すなわち横断歩道において青信号時間内に通過した通行人の人数を検出するだけでなく、当該横断歩道に対してどの出入口から（つまりどの方向から）何人の通行人が通過するか、すなわち通行人の流量をも検出することが可能である。

なお、上記実施形態では、監視領域Ｒを横断歩道に設定したが、これに限らず、駅構内等の屋内の通路に設定することも可能である。

また、上記実施形態では、横断歩道のように通行人の出入口が２つ存在する場合について説明したが、これに限らず、例えばスクランブル交差点のように２つの横断歩道が交差しているような場合であれば、監視領域Ｒを２つの横断歩道が含まれるように設定し、各横断歩道の出入口（この場合４つ存在する）に出入口監視領域をそれぞれ設定することで、
どの出入口から何人の通行人が通過するか、すなわち通行人の流量を検出することが可能である。

本発明の一実施形態に係わる通過人数検出装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係わる通過人数検出装置において、レーザレーダヘッド１の取付位置及び計測光の照射状態を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係わる通過人数検出装置において監視領域Ｒを横断歩道に設定した場合についての説明図である。 本発明の一実施形態に係わる通過人数検出装置において、通過人数判定部３の動作処理を示すフローチャート図である。 本発明の一実施形態に係わる通過人数検出装置の動作を補足説明する第１の模式図である。 本発明の一実施形態に係わる通過人数検出装置の動作を補足説明する第２の模式図である。 本発明の一実施形態に係わる通過人数検出装置において、レーザセンサにおける計測分解能ａと距離Ｌとの関係を示すグラフである。

符号の説明

１…レーザレーダヘッド、１ａ…レーザ光源、１ｂ…コリメートレンズ、１ｃ…ポリゴンミラー、１ｄ…揺動ミラー、１ｅ…集光レンズ、１ｆ…受光器、１ｇ…主走査モータ、１ｈ…副走査モータ、１ｉ…主走査モータドライバ、１ｍ…副走査モータドライバ、２…制御・信号処理部、３…通過人数判定部

Claims (20)

1. 通行人の出入口が複数存在する監視領域にレーザ光を走査状に照射すると共に該レーザ光の反射光を検出することにより、前記監視領域の各位置における距離情報を取得するレーザセンサと、
   前記各位置における距離情報に基づいて、所定時間内に前記監視領域を通過した通行人の人数（通過人数）、及び各出入口に個別設定された出入口監視領域に一定時間内に存在した通行人の累計人数（出入口累計人数）をそれぞれ算出し、前記通過人数と前記出入口累計人数との割合に基づいて各出入口から監視領域に進入した通行人の人数（通行人流量）を判定する通過人数判定手段と
   を備えることを特徴とする通過人数検出装置。
2. 通過人数判定手段は、前記通過人数と所定の閾値とを比較し、通過人数が閾値以下の値である場合には、前記各位置における距離情報に基づいて所定時間内に監視領域を通過する通行人の速度ベクトルを求め、当該速度ベクトルに基づいて通行人がどの出入口から進入したかを判定し、当該出入口から進入した通行人を計数することで各出入口における通行人流量を判定することを特徴とする請求項１記載の通過人数検出装置。
3. 通過人数判定手段は、前記各位置における距離情報に基づいて前記監視領域に存在する通行人の人数を判定し、さらに所定時間内における前記人数の累計を算出し、当該累計を前記監視領域を通過する通行人１人当たりの延べ人数で除算することにより前記所定時間内における監視領域の通過人数を判定することを特徴とする請求項１または２記載の通過人数検出装置。
4. 前記延べ人数は、前記監視領域を１人の通行人が標準的な歩行速度によって通過するまでに重複して計数された人数であることを特徴とする請求項３記載の通過人数検出装置。
5. 通過人数判定手段は、前記監視領域を通過する通行人の歩行速度に基づいて前記通過人数を補正することを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の通過人数検出装置。
6. 通過人数判定手段は、所定時間内において監視領域に存在する通行人の平均密度ｋ（人数／ｍ^２）と歩行速度ｖ（ｍ／ｓ）とからなる下記関係式（４）に基づいて通行人密集時における歩行速度ｖを算出し、当該歩行速度ｖ、通過人数Ｎ及び標準的な歩行速度ｖ_０からなる下記関係式（５）に基づいて補正通過人数Ｎ_１を算出することを特徴とする請求項５記載の通過人数検出装置。
   

   
7. 通過人数判定手段は、前記監視領域に通行人の出入口が２つ（第１の出入口及び第２の出入口）存在する場合において、前記第１の出入口に設定された出入口監視領域（第１の出入口監視領域）に一定時間存在した通行人の累計人数（第１の累計人数Ｎｃ）、前記第２の出入口に設定された出入口監視領域（第２の出入口監視領域）に一定時間存在した通行人の累計人数（第２の累計人数Ｎｄ）及び補正通過人数Ｎ_１に関する下記関係式（６）、（７）に基づいて第１の出入口から進入した通行人の人数（第１の通行人流量Ａ１）と第２の出入口から進入した通行人の人数（第２の通行人流量Ｂ１）とを算出することを特徴とする請求項６記載の通過人数検出装置。
   

   
8. 通過人数判定手段は、前記各位置における距離情報に基づいて通行人の存在領域を判定すると共に当該存在領域における通行人の検出面積Ｓcを判定し、該検出面積Ｓc、予め規定した標準的な通行人一人当たりの標準通行人面積Ｓp及び通行人が集団を形成している場合の密集度を示す密度係数αからなる下記関係式（１）に基づいて人数ｎを判定することを特徴とする請求項３〜７いずれかに記載の通過人数検出装置。
   

   
9. 密度係数αは、当該密度係数αを考慮しないで集団の密集度を種々変更した場合に判定された集団の人数と実際の人数との人数差から実験的に得られたものであることを特徴とする請求項８記載の通過人数検出装置。
10. 通過人数判定手段は、通行人の位置とレーザセンサの計測分解能との関係に基づいて標準通行人面積Ｓpを前記通行人の位置に応じて補正することを特徴とする請求項８または９記載の通過人数検出装置。
11. 通行人の出入口が複数存在する監視領域にレーザ光を走査状に照射すると共に該レーザ光の反射光を検出することにより、前記監視領域の各位置における距離情報を取得する第１の工程と、
    前記各位置における距離情報に基づいて、所定時間内に前記監視領域を通過した通行人の人数（通過人数）を算出する第２の工程と、
    各出入口に個別設定された出入口監視領域に一定時間内に存在した通行人の累計人数（出入口累計人数）をそれぞれ算出する第３の工程と、
    前記通過人数と前記出入口累計人数との割合に基づいて各出入口から監視領域に進入した通行人の人数（通行人流量）を判定する第４の工程と
    を有することを特徴とする通過人数検出方法。
12. 第３の工程では、前記通過人数と所定の閾値とを比較し、通過人数が閾値以下の値である場合には、前記各位置における距離情報に基づいて所定時間内に監視領域を通過する通行人の速度ベクトルを求め、
    第４の工程では、前記速度ベクトルに基づいて通行人がどの出入口から進入したかを判定し、当該出入口から進入した通行人を計数することで各出入口における通行人流量を判定することを特徴とする請求項１１記載の通過人数検出方法。
13. 第２の工程では、前記各位置における距離情報に基づいて前記監視領域に存在する通行人の人数を判定し、さらに所定時間内における前記人数の累計を算出し、当該累計を前記監視領域を通過する通行人１人当たりの延べ人数で除算することにより前記所定時間内における監視領域の通過人数を判定することを特徴とする請求項１１または１２記載の通過人数検出方法。
14. 前記延べ人数は、前記監視領域を１人の通行人が標準的な歩行速度によって通過するまでに重複して計数された人数であることを特徴とする請求項１３記載の通過人数検出方法。
15. 第２の工程では、前記監視領域を通過する通行人の歩行速度に基づいて前記通過人数を補正することを特徴とする請求項１１〜１４いずれかに記載の通過人数検出方法。
16. 第２の工程では、所定時間内において監視領域に存在する通行人の平均密度ｋ（人数／ｍ^２）と歩行速度ｖ（ｍ／ｓ）とからなる下記関係式（４）に基づいて通行人密集時における歩行速度ｖを算出し、当該歩行速度ｖ、通過人数Ｎ及び標準的な歩行速度ｖ_０からなる下記関係式（５）に基づいて補正通過人数Ｎ_１を算出することを特徴とする請求項１５記載の通過人数検出方法。
    

    
17. 第４の工程では、前記監視領域に通行人の出入口が２つ（第１の出入口及び第２の出入口）存在する場合において、前記第１の出入口に設定された出入口監視領域（第１の出入口監視領域）に一定時間存在した通行人の累計人数（第１の累計人数Ｎｃ）、前記第２の出入口に設定された出入口監視領域（第２の出入口監視領域）に一定時間存在した通行人の累計人数（第２の累計人数Ｎｄ）及び補正通過人数Ｎ_１に関する下記関係式（６）、（７）に基づいて第１の出入口から進入した通行人の人数（第１の通行人流量Ａ１）と第２の出入口から進入した通行人の人数（第２の通行人流量Ｂ１）とを算出することを特徴とする請求項１６記載の通過人数検出方法。
    

    
18. 第２の工程では、前記各位置における距離情報に基づいて通行人の存在領域を判定すると共に当該存在領域における通行人の検出面積Ｓcを判定し、該検出面積Ｓc、予め規定した標準的な通行人一人当たりの標準通行人面積Ｓp及び通行人の密度を示す密度係数αに基づく下式（１）に基づいて人数ｎを判定することを特徴とする請求項１３〜１７いずれかに記載の通過人数検出方法。
    

    
19. 密度係数αは、当該密度係数αを考慮しないで集団の密集度を種々変更した場合に判定された集団の人数と実際の人数との人数差から実験的に得られたものであることを特徴とする請求項１８記載の通過人数検出方法。
20. 第２の工程では、通行人の位置とレーザセンサの計測分解能との関係に基づいて標準通行人面積Ｓpを前記通行人の位置に応じて補正することを特徴とする請求項１８または１９記載の通過人数検出方法。

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