JP4334744B2 - 交通流計測装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交通流計測装置に係り、更に詳しくは、路上高所に設置されたカメラからの道路俯瞰画像を画像処理する画像処理手段を有し、車線の車両動線方向に設けられた計測領域内の車両の存在状況を把握して交通流の計測を行う交通流計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、信号灯器柱などの路側高所に設置されたＴＶカメラから車両の往来する道路俯瞰画像を撮像し、その撮像画像を画像処理することにより、車線の車両動線方向に設けられた計測領域内の車両の存在や存在台数等を計測する交通流計測装置が用いられていた。
例えば、▲１▼特開平１１−２１９４９３号公報に記載の「交通情報処理方法」では、単眼のカメラを用いて車両が存在しない状況における道路画像（背景画像）を予め採取しておき、計測時の撮像画像と比較することにより車両の存在を感知していた。
また、▲２▼特開平１０−１５４２９２号公報に記載の「交通流監視装置」では、単眼のカメラを用いて車両の前後面の特徴部分をテンプレート登録し、そのテンプレートを更新しながらパターンマッチング処理することにより車両の追跡を行っていた。
さらに、▲３▼特開平１１−１７５８８３号公報に記載の「交通量計測装置および信号機制御装置」では、道路上の同一方向を撮像する複数台の撮像装置を使用し、その撮像装置からの画像信号に基づいて３次元計測するステレオ画像処理により、車両の存在台数等の計測を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の交通流計測装置にあっては、上記▲１▼の場合、正確な背景画像を採取することが前提となるが、頻繁に車両が往来している道路では安定した背景画像を収集するのが困難な上、単眼のカメラで撮像した画像を用いて画像処理するため、路上に映るビルや街路樹の影の影響を受け易く、正確に車両を感知することができないという問題があった。
また、上記▲２▼の場合も、単眼のカメラを用いていることから、テンプレート登録する車両の特徴量には影を除去する手段がないため、画像処理する際に影の影響を受けて正確な車両感知ができないという問題があった。
さらに、上記▲３▼の場合は、複数台の撮像装置を用いてステレオ画像処理するため、影の影響や車両の重なりにも対処可能となり、正確に車両の存在を感知することができるが、複数台の撮像装置を設置したり、得られた画像信号に基づいて３次元計測を行うことから、高コストになるという問題があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、路上に映るビルや街路樹等の影及び移動車両の影の影響を受けることなく、正確に車両の存在が感知できると共に、低コストで実現することができる交通流計測装置を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、路上高所に設置されたカメラからの道路俯瞰画像を画像処理する画像処理手段を有し、車線の車両動線方向に設けられた計測領域内の車両の存在状況を把握して交通流の計測を行う交通流計測装置において、前記画像処理手段は、所定時間間隔で連続する２つの道路俯瞰画像間で暗から明に変化した部分のみを抽出する正方向時間差分画像と、明から暗に変化した部分のみを抽出する逆方向時間差分画像とをそれぞれ膨張させ、その２つの膨張画像が重なり合う部分の画像に基づいて移動車両の前面部を抽出する車両抽出部を少なくとも備えていることを特徴とする。
これによれば、路上高所のカメラからの道路俯瞰画像を画像処理手段によって画像処理する。その画像処理手段は、車両抽出部を少なくとも備えていて、所定時間間隔で連続する２つの道路俯瞰画像間で暗から明に変化した部分のみを抽出する正方向時間差分画像と、明から暗に変化した部分のみを抽出する逆方向時間差分画像とをそれぞれ膨張させ、２つの膨張画像が重なり合う部分の画像に基づいて移動車両の前面部を抽出する。このため、路上に映るビルや街路樹等の固定物の影が除去されるのは勿論、移動車両の影及び一般車両のように一様の濃度を持った領域も除去可能となり、各移動車両の前面部を抽出して計測領域内の車両の存在状況を正確に把握して、交通流を計測することができる上、単眼のカメラで実施できるので低コスト化が可能である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の交通流計測装置において、前記車両抽出部は、さらに前記２つの膨張画像が重なり合う部分の画像を所定間隔で連続する複数枚の画像として取り出し、それら複数枚の画像の論理積をとった結果に基づいて移動車両の前面部を抽出するようにしたことを特徴とする。
これによれば、画像処理手段に含まれる車両抽出部は、さらに２つの膨張画像が重なり合う部分の画像を所定間隔で連続する複数枚の画像として取り出し、それら複数枚の画像の論理積をとった結果に基づいて移動車両の前面部を抽出するようにする。このため、例えば、運転席と荷台部分との間に隙間があるトレーラタイプのトラックで影が分割されたとしても、境界部分の影を除去することができる。
【０００５】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の交通流計測装置において、前記車両抽出部は、夜間の画像処理を行う場合、一対の前照灯または車幅灯に相当する画像に基づいて移動車両の前面部を抽出することを特徴とする。
これによれば、画像処理手段に含まれる車両抽出部は、夜間の画像処理を行う場合に、一対の前照灯または車幅灯に相当する画像に基づいて移動車両の前面部を抽出する。このため、夜間時の画像処理は、夜間点灯する移動車両の前照灯や車幅灯を頼りに認識することで、各移動車両を正確に抽出し、計測領域内の車両の存在状況を把握し、交通流を正確に計測することができる。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の交通流計測装置において、前記道路俯瞰画像の計測領域内から抽出された車両情報を車両毎に記憶して管理する車両管理テーブルを有すると共に、前記画像処理手段は、前記車両抽出部が前記計測領域内で新たな移動車両前面部を抽出する毎に、当該車両情報を前記車両管理テーブルに登録し、その移動車両前面部を追跡しながら車両座標を更新し、前記計測領域の途中で移動車両前面部が消滅すると停止車両と判定してその時の車両座標を保存し、停止車両の移動再開時には保存した車両座標から移動車両前面部の追跡を再開して車両座標を更新する車両追跡部をさらに備えていることを特徴とする。
これによれば、道路俯瞰画像の計測領域内から抽出された車両情報を車両毎に記憶して管理する車両管理テーブルを有している。そして、画像処理手段の車両追跡部では、車両抽出部が計測領域内で新たな移動車両前面部を抽出する毎に車両情報を車両管理テーブルに登録して、移動車両の前面部を追跡しながら車両座標を更新し、計測領域の途中で移動車両前面部が消滅すると停止車両と判定してその時の車両座標を保存し、停止車両の移動再開時には保存した車両座標から移動車両前面部の追跡を再開して車両座標を更新する。このため、上記した移動車両の抽出を行いつつ、計測領域内における各移動車両を正確に追跡することができる。
【０００６】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の交通流計測装置において、前記画像処理手段は、前記計測領域の車両出口付近に出口領域を設け、前記車両追跡部によって移動車両前面部が出口領域に進入後消滅した場合、当該移動車両前面部が出口領域に進入する直前の出口領域の背景画像と現在の出口領域の画像との相関演算を実施し、その演算結果が所定のしきい値を越えていれば車両が通過したとして当該車両情報を前記車両管理テーブルから抹消し、演算結果が所定のしきい値以下であれば車体の一部が残っているとして当該車両情報を前記車両管理テーブルに保存する車両通過判定部をさらに備えていることを特徴とする。
これによれば、画像処理手段にはさらに車両通過判定部を備えている。この車両通過判定部は、計測領域の車両出口付近に出口領域を設けて、車両追跡部により移動車両前面部が出口領域に進入後消滅した場合、移動車両前面部が出口領域に進入する直前の出口領域の背景画像と現在の出口領域の画像との相関演算を実施し、その演算結果が所定のしきい値を越えていれば車両が通過したとして当該車両情報を車両管理テーブルから抹消し、演算結果が所定のしきい値以下であれば車体の一部が残っているとして当該車両情報を車両管理テーブルに保存する。このため、車両管理テーブルには、計測領域内に存在する移動車両の情報が正確に登録して保存され、通過すると抹消されるので、車両管理テーブルを見るだけで計測領域内の車両の存在状況を正確に把握することができる。
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の交通流計測装置において、前記画像処理手段は、前記計測領域の車両出口付近に出口領域を設け、前記請求項３の車両抽出部で夜間時の車両を抽出し、前記車両追跡部によって移動車両前面部が出口領域に進入後消滅した場合、当該出口領域を明度で２値化し、出口領域内に明度の高い領域の占める割合が所定のしきい値以下であれば車両が通過したとして当該車両情報を前記車両管理テーブルから抹消し、所定のしきい値を越えていれば車体の一部が残っているとして当該車両情報を前記車両管理テーブルに保存する車両通過判定部をさらに備えていることを特徴とする。
これによれば、夜間時の車両抽出や車両追跡には、移動車両の前照灯や車幅灯などを用いているが、夜間時における車両通過判定部では、判定する車両の前照灯や車幅灯が通過すると画面上から消滅するため、車体の一部がまだ出口領域内に残っているか否かの判断は前照灯や車幅灯の有無では判断できない。このため、夜間時に車体の一部が出口領域内に残っているか否かの判断は、車両に付いている速度灯、側面灯、あるいは他車線の前照灯による側面反射の有無を見て、明度の高い領域の占める割合が多い場合は車体の一部が出口領域内に残っているものとする。
【０００７】
請求項７に記載の発明は、請求項４〜６の何れか一項に記載の交通流計測装置において、前記車両管理テーブルに記憶された車両情報に基づいて、計測領域内における車両の存在、車両の存在台数、あるいは通過車両台数のうち少なくとも１つの計測結果を求め、それを外部に出力する計測結果出力部をさらに備えていることを特徴とする。
これによれば、計測結果出力部は、車両管理テーブルに記憶された車両情報を参照し、計測領域内における車両の存在、存在台数、あるいは通過車両台数のうちの少なくとも１つの計測結果を求めて、それを外部に出力するようにしたため、上記の交通流計測結果を、例えば交通信号制御に用いたり、光ビーコンを介して車載器等に提供することができる。
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の何れか一項に記載の交通流計測装置において、路上高所に設置されたカメラからの道路俯瞰画像は、移動車両の前面部の俯瞰画像に代えて、移動車両の後面部の俯瞰画像を用いて画像処理を行うことを特徴とする。
これによれば、路上高所に設置されたカメラからの道路俯瞰画像は、移動車両の前面部を俯瞰する画像だけでなく、移動車両の後面部を俯瞰する画像であっても良く、この場合も上記と同様の画像処理を行うことによって、交通流を正確に計測することができる。
請求項９に記載の発明は、請求項１〜７の何れか一項に記載の交通流計測装置において、路上高所に設置されたカメラからの道路俯瞰画像は、移動車両の前面部を俯瞰する車線と、移動車両の後面部を俯瞰する車線とを同一画像の視野に納めて画像処理を行うことで、対向同時計測を可能にしたことを特徴とする。
これによれば、路上高所に設置されたカメラからの道路俯瞰画像は、移動車両の前面部を俯瞰する車線と、移動車両の後面部を俯瞰する車線とを同一画像の視野に納めて画像処理を行うようにしても良く、交通流の対向同時計測が可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係る交通流計測装置１０の概略構成を示すブロック図である。図１の交通流計測装置１０は、カメラ１２、画像入力部１４、画像記憶部１６、画像処理部１８、車両管理テーブル２０、および計測結果出力部２２などにより構成されている。
また、上記した画像処理部１８は、さらに車両抽出部２４、車両追跡部２６、および車両通過判定部２８などにより構成されている。
カメラ１２は、ここでは撮像面に固体撮像素子（ＣＣＤ）を用いた単眼のＴＶカメラであって、例えば、灯器柱等の路側高所に配置され、図２あるいは図４に示すようなアングルで車両交通路を俯瞰するものである。
画像入力部１４は、上記したカメラ１２から入力されたアナログ画像データをデジタル画像データに変換するＡ／Ｄ変換部などで構成されている。
画像記憶部１６は、上記したカメラ１２で撮像し、デジタルデータに変換した画像データを一旦ここに記憶させ、後述する画像処理部１８の各部における画像処理と、その結果を記憶する動作が繰り返される。
画像処理部１８は、画像記憶部１６に記憶されたデジタル画像データを用いて画像処理を行うことにより、図２，図４に示すような撮像画像内に設定した存在計測領域（ａ）３６や出口領域（ｂ）３８内における移動車両の存在状況を把握するものである。なお、図２，図４内の放射状に伸びた４本の線３０，３２，３４，３５は、片側３車線を示すラインであり、その左側には図示していないが対向車線４０がある。具体的には、以下の各部においてそれぞれ画像処理が行われる。
車両抽出部２４では、図４に示すような撮像画像データを所定時間間隔で取り込んで、連続する２つの画像間で暗から明に変化した部分のみを抽出する正方向時間差分画像（図５参照）と、明から暗に変化した部分のみを抽出する逆方向時間差分画像（図６参照）とを準備する。この時点でビル等の固定建造物の影４８は除去される。そして、正方向時間差分画像と逆方向時間差分画像とを膨張処理して、加算した後、所定のしきい値で２値化すると、図７に示すように水平方向の縞模様が密にある領域（例えば、グリルやバンパーなどがある車両の前後面部など）を抽出することができ、移動車両４２の影４４のように一様の濃度を持った領域を除去することができる。
【０００９】
また、車両抽出部２４では、図８（ａ）に示すような運転台と荷台部分との間に隙間があるトレーラー型のトラックの場合、影が分割されるとその境界部分の影が除去できなくなることがある。この場合は、図７に示すような処理結果について、所定時間間隔で連続する複数枚の画像（図８（ｂ）今回画像結果、（ｃ）前回画像結果、（ｄ）前々回画像結果）を画像記憶部１６に順次記憶させ、それらの画像の論理積をとることにより、境界部分の影やノイズを除去することが可能となる。
さらに、車両抽出部２４では、夜間時に車両を抽出する場合、車両の一対の前照灯または車幅灯（薄暮時など）しかカメラに写らないため、本実施の形態ではこの一対の前照灯や車幅灯を移動車両前面部（後面部としてもよい）とする。なお、夜間は影の問題がないため、トレーラー型のトラックであっても前照灯や車幅灯だけで移動車両前面部を抽出することができる。
次に、車両追跡部２６では、車線３０，３２，３４，３５中に設定された存在計測領域３６内での移動車両前面部を追跡するものである。例えば、上記の車両抽出部２４により存在計測領域３６内で移動車両前面部が抽出される毎に、抽出された車両情報を車両管理テーブル２０（図３参照）に新規登録する。その際、図３中の新規登録フラグはＯＮ、移動フラグはＯＮとし、今回座標を登録する。
また、車両追跡部２６では、上記の車両抽出部２４を使って移動車両前面部を追跡し、当該車両の車両管理テーブルを更新する。その際、図３中の新規登録フラグはＯＦＦ、移動フラグをＯＮとし、前に登録した座標を前回座標に移し、今回座標を更新する。
そして、存在計測領域３６内で移動車両が信号待ち等で停止すると移動車両前面部が消滅してしまうため、車両追跡部２６では、これを停止と判定し、当該車両の車両管理テーブル２０を更新する。その際、図３中の新規登録フラグはＯＦＦ、移動フラグをＯＦＦとし、停止直前の今回座標をそのまま保存する。
また、停止車両が再び移動したときは、当該車両の車両管理テーブル２０を更新する。その際、図３中の新規登録フラグはＯＦＦ、移動フラグをＯＮとし、保存した座標を前回座標に移し、今回座標を更新する。
このような車両の追跡は、存在計測領域３６内の各移動車両毎（車両１、車両２、・・・）に行われる。
【００１０】
次に、車両通過判定部２８では、日中において、移動車両前面部が出口領域３８に進入した後消滅した場合、車両全体が通過してしまったのか、車体の一部がまだ残っている状態かは明らかではない。そこで、図４のアングルでは、出口領域３８付近の車間分解能が高く背景画像が入手し易いということを利用して、出口領域３８に車両が進入する直前に記憶した出口領域の背景画像と、現在の出口領域３８の画像との相関演算を実施する。その結果、所定のしきい値を越えていれば相関関係が高いことを意味するので、車両は通過したと判定し、当該車両情報を車両管理テーブル２０から抹消する。演算結果が所定のしきい値以下の場合は、相関関係が低いことを意味するので、車体の一部が残っていると判定し、当該車両の車両管理テーブル２０は保存される。なお、背景画像は、▲１▼移動車両前面部がその直前に来たときで、かつ▲２▼その前方に車体残りがない場合で、かつ▲３▼前回背景画像との相関演算結果が所定のしきい値を越えたときの、３つの要件を満たす場合にのみ更新するようにする。
また、車両通過判定部２８では、夜間において、移動車両前面部が出口領域に進入後消滅したような場合、日中と同様に車両全体が通過したのか、車体の一部が残っているかは明らかではない。そこで、本実施の形態では、出口領域３８の明度による２値化を行い車両管理テーブルの示す座標領域以外のところで、明度の高い領域が所定のしきい値以下であるならば、速度灯、側面灯、あるいは他車線の車両前照灯による側面反射等もなく、車両が通過したと判定し、当該車両情報を車両管理テーブル２０から抹消する。明度の高い領域が所定のしきい値を越えた場合は、速度灯、側面灯、あるいは他車線の車両前照灯による側面反射等の何れかがあるので、車体の一部が残っていると判定し、当該車両の車両管理テーブル２０を保存するようにする。
【００１１】
次に、本実施の形態の動作について説明する。
図９は、本実施の形態に係る交通流計測装置の処理動作を説明するフローチャートである。本実施の形態の交通流計測装置は、片側３車線の車両道路を単眼のカメラで撮像した画像データに基づいて、図４に示す存在計測領域３６内の移動車両の交通流を計測し、交通信号制御を行ったり、光ビーコンを介して車載器等に交通情報を提供するものである。
まず、カメラ１２からの入力画像は、今回画像として処理される（ステップＳ１００）。
続いて、ステップＳ１０２では、正値の集合を求める。すなわち、ここでは車両抽出部２４で撮像画像データを所定時間間隔で取り込み、連続する２つの画像間で暗から明に変化した部分を抽出した図５のような正方向時間差分画像を取り出して、さらにこれを膨張処理する。
また、ステップＳ１０４では、負値の集合を求める。すなわち、ここでは車両抽出部２４で撮像画像データを所定時間間隔で取り込み、連続する２つの画像間で明から暗に変化した部分を抽出した図６のような逆方向時間差分画像を取り出して、さらにこれを膨張処理する。
そして、上記した正逆時間差分膨張画像を加算した後、２値化処理を行う（ステップＳ１０６）。なお、本実施の形態の動作とは異なるが、正逆時間差分膨張画像をそれぞれ２値化した後、それら２つの画像の論理積をとっても同様な結果が得られる。すなわち、ここでは、正逆時間差分膨張画像の重なり合った部分の画像を求める処理が行われる。
【００１２】
本実施の形態では、さらに運転席と荷台部分との間に隙間のあるトレーラー型のトラックにも対応可能なように、ステップＳ１０６で求めた２値画像の過去Ｎ回分の論理積をとり、これを移動車両前面部とする（ステップＳ１０８）。
そして、正規化Ｙ軸投影処理を行った後、再度２値化を行い、移動車両毎の先頭座標を得る（ステップＳ１１２）。
ステップＳ１１４では、各移動車両毎の先頭座標を追跡しながら、車両管理テーブル２０を順次更新していく。例えば、新規車両登録、移動車両座標更新、あるいは停止車両座標保存などが行われる。
そして、ステップＳ１１６において、今回座標が消滅したか否かを判断し、消滅していればステップＳ１１８に移行して、前回座標は出口領域であったか否かを判断する。ここで、前回座標が出口領域である場合は、ステップＳ１２０に移行して、今回出口領域画像と出口領域背景画像との相関演算を行い、ステップＳ１２２で相関の有無を判断する。
ステップＳ１２２において、相関無しと判断された場合は、車体の一部が出口領域内に残っているので、車両管理テーブル２０を更新し、当該車両情報を保存する（ステップＳ１２４）。
また、上記したステップＳ１１６で、今回座標が消滅していなかったり、ステップＳ１１８で、前回座標が出口領域でない場合は、ステップＳ１２６に移行する。
さらに、上記したステップＳ１２２で、相関有りと判断された場合は、車両の通過が確認されたことになり、車両管理テーブル２０を更新して、当該車両情報を車両管理テーブル２０から抹消する（ステップＳ１２８）。
そして、ステップＳ１２６では、計測結果出力部２２が上記の車両管理テーブル２０に新規登録車両が立ち上がる毎にその感知信号を出力することにより、所定時間内における通過車両台数などを計数する。また、車両管理テーブル２０に登録車両がある場合は、存在計測領域内における車両の存在および存在車両台数を出力する。
【００１３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、単眼のカメラを用いることから低コスト化できると共に、正逆方向時間差分画像を用いて画像処理するため、路上に映るビルや街路樹等の影及び移動車両の影の影響を受けなくなり、移動車両の存在を正確に感知することができる。従って、本実施の形態の交通流計測装置による計測結果を用いて交通信号制御を行ったり、車載器に交通情報を提供することにより、正確な実体情報に基づく制御や情報提供が可能となる。
なお、上記実施の形態では、カメラを移動車両の前面部を撮像する位置に設置し、片側車線の交通流を計測する装置として実施したが、これに限定されるものではなく、移動車両の前面部と後面部の両方を俯瞰して、対向同時計測を行うようにしても良い。
また、上記実施の形態では、画像処理部１８が車両抽出部２４、車両追跡部２６、および車両通過判定部２８で構成されているとしたが、必ずしもこの構成要素に限定されるものではなく、分類の仕方や処理手順に応じて構成要素を変更することも可能である。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、路上高所のカメラからの道路俯瞰画像を画像処理手段によって画像処理する。その画像処理手段は、車両抽出部を少なくとも備えていて、所定時間間隔で連続する２つの道路俯瞰画像間で暗から明に変化した部分のみを抽出する正方向時間差分画像と、明から暗に変化した部分のみを抽出する逆方向時間差分画像とをそれぞれ膨張させ、２つの膨張画像が重なり合う部分の画像に基づいて移動車両の前面部を抽出する。このため、路上に映るビルや街路樹等の固定物の影が除去されるのは勿論、移動車両の影及び一般車両のように一様の濃度を持った領域も除去可能となり、各移動車両の前面部を抽出して計測領域内の車両の存在状況を正確に把握して、交通流を計測することができる上、単眼のカメラで実施できるので低コスト化が可能である。
請求項２に記載の発明によれば、画像処理手段に含まれる車両抽出部は、さらに２つの膨張画像が重なり合う部分の画像を所定間隔で連続する複数枚の画像として取り出し、それら複数枚の画像の論理積をとった結果に基づいて移動車両の前面部を抽出するようにする。このため、運転席と荷台部分との間に隙間があるトレーラタイプのトラックなどで影が分割されたとしても、境界部分の影を除去することができる。
請求項３に記載の発明によれば、画像処理手段に含まれる車両抽出部は、夜間の画像処理を行う場合に、一対の前照灯または車幅灯に相当する画像に基づいて移動車両の前面部を抽出する。このため、夜間点灯する移動車両の前照灯や車幅灯を頼りに認識することで、各移動車両を正確に抽出し、計測領域内の車両の存在状況を把握し、交通流を正確に計測することができる。
請求項４に記載の発明によれば、道路俯瞰画像の計測領域内から抽出された車両情報を車両毎に記憶して管理する車両管理テーブルを有している。そして、画像処理手段の車両追跡部では、車両抽出部が計測領域内で新たな移動車両前面部を抽出する毎に車両情報を車両管理テーブルに登録して、移動車両の前面部を追跡しながら車両座標を更新し、計測領域の途中で移動車両前面部が消滅すると停止車両と判定してその時の車両座標を保存し、停止車両の移動再開時には保存した車両座標から移動車両前面部の追跡を再開して車両座標を更新する。このため、上記した移動車両の抽出を行いつつ、計測領域内における各移動車両を正確に追跡することができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明によれば、画像処理手段にはさらに車両通過判定部を備えている。この車両通過判定部は、計測領域の車両出口付近に出口領域を設けて、車両追跡部により移動車両前面部が出口領域に進入後消滅した場合、移動車両前面部が出口領域に進入する直前の出口領域の背景画像と現在の出口領域の画像との相関演算を実施し、その演算結果が所定のしきい値を越えていれば車両が通過したとして当該車両情報を車両管理テーブルから抹消し、演算結果が所定のしきい値以下であれば車体の一部が残っているとして当該車両情報を車両管理テーブルに保存する。このため、車両管理テーブルには、計測領域内に存在する移動車両の情報が正確に保存され、通過すると抹消されるので、車両管理テーブルを見るだけで計測領域内の車両の存在状況を正確に把握することができる。
請求項６に記載の発明によれば、夜間時の車両抽出や車両追跡には、移動車両の前照灯や車幅灯などを用いているが、夜間時における車両通過判定部では、判定する車両の前照灯や車幅灯が通過すると画面上から消滅するため、車体の一部がまだ出口領域内に残っているか否かの判断は前照灯や車幅灯の有無では判断できない。このため、夜間時に車体の一部が出口領域内に残っているか否かの判断は、車両に付いている速度灯、側面灯、あるいは他車線の前照灯による側面反射の有無を見て、明度の高い領域の占める割合が多い場合は車体の一部が出口領域内に残っているものとする。
請求項７に記載の発明によれば、計測結果出力部は、車両管理テーブルに記憶された車両情報を参照し、計測領域内における車両の存在、存在台数、あるいは通過車両台数のうちの少なくとも１つの計測結果を求めて、それを外部に出力するようにしたので、上記の交通流計測結果を、例えば交通信号制御に用いたり、光ビーコンを介して車載器等に提供することができる。
請求項８に記載の発明によれば、路上高所に設置されたカメラからの道路俯瞰画像は、移動車両の前面部を俯瞰する画像だけでなく、移動車両の後面部を俯瞰する画像であっても良く、この場合も上記と同様の画像処理を行うことによって、交通流を正確に計測することができる。
請求項９に記載の発明によれば、路上高所に設置されたカメラからの道路俯瞰画像は、移動車両の前面部を俯瞰する車線と、移動車両の後面部を俯瞰する車線とを同一画像の視野に納めて画像処理を行うようにしても良く、交通流の対向同時計測が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る交通流計測装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】灯器柱等の路側高所から車両交通路を俯瞰する画像アングルとその中の領域区分とを説明する図である。
【図３】車両管理テーブルの一例を示す図である。
【図４】カメラで車両交通路を俯瞰した一撮像画像例を示す図である。
【図５】２つの画像間で暗から明に変化した部分のみを抽出する正方向時間差分画像を示す図である。
【図６】２つの画像間で明から暗に変化した部分のみを抽出する逆方向時間差分画像を示す図である。
【図７】正方向時間差分画像と逆方向時間差分画像とを膨張処理して加算後に所定のしきい値で２値化した画像を示す図である。
【図８】（ａ）は運転台と荷台部分との間に隙間があるトレーラー型のトラックを示す図、（ｂ）は今回画像処理結果の図、（ｃ）は前回画像処理結果の図、（ｄ）は前々回画像処理結果の図、（ｅ）は（ｂ）〜（ｄ）の画像の論理積をとった図である。
【図９】本実施の形態に係る交通流計測装置の処理動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 交通流計測装置、
１２ カメラ、
１４ 画像入力部、
１６ 画像記憶部、
１８ 画像処理部、
２０ 車両管理テーブル、
２２ 計測結果出力部、
２４ 車両抽出部、
２６ 車両追跡部、
２８ 車両通過判定部、
３０，３２，３４，３５ 車線、
３６ 存在計測領域、
３８ 出口領域、
４０ 対向車線、
４２，４６ 移動車両、
４４，４８ 影。
【発明の属する技術分野】
本発明は、交通流計測装置に係り、更に詳しくは、路上高所に設置されたカメラからの道路俯瞰画像を画像処理する画像処理手段を有し、車線の車両動線方向に設けられた計測領域内の車両の存在状況を把握して交通流の計測を行う交通流計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、信号灯器柱などの路側高所に設置されたＴＶカメラから車両の往来する道路俯瞰画像を撮像し、その撮像画像を画像処理することにより、車線の車両動線方向に設けられた計測領域内の車両の存在や存在台数等を計測する交通流計測装置が用いられていた。
例えば、▲１▼特開平１１−２１９４９３号公報に記載の「交通情報処理方法」では、単眼のカメラを用いて車両が存在しない状況における道路画像（背景画像）を予め採取しておき、計測時の撮像画像と比較することにより車両の存在を感知していた。
また、▲２▼特開平１０−１５４２９２号公報に記載の「交通流監視装置」では、単眼のカメラを用いて車両の前後面の特徴部分をテンプレート登録し、そのテンプレートを更新しながらパターンマッチング処理することにより車両の追跡を行っていた。
さらに、▲３▼特開平１１−１７５８８３号公報に記載の「交通量計測装置および信号機制御装置」では、道路上の同一方向を撮像する複数台の撮像装置を使用し、その撮像装置からの画像信号に基づいて３次元計測するステレオ画像処理により、車両の存在台数等の計測を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の交通流計測装置にあっては、上記▲１▼の場合、正確な背景画像を採取することが前提となるが、頻繁に車両が往来している道路では安定した背景画像を収集するのが困難な上、単眼のカメラで撮像した画像を用いて画像処理するため、路上に映るビルや街路樹の影の影響を受け易く、正確に車両を感知することができないという問題があった。
また、上記▲２▼の場合も、単眼のカメラを用いていることから、テンプレート登録する車両の特徴量には影を除去する手段がないため、画像処理する際に影の影響を受けて正確な車両感知ができないという問題があった。
さらに、上記▲３▼の場合は、複数台の撮像装置を用いてステレオ画像処理するため、影の影響や車両の重なりにも対処可能となり、正確に車両の存在を感知することができるが、複数台の撮像装置を設置したり、得られた画像信号に基づいて３次元計測を行うことから、高コストになるという問題があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、路上に映るビルや街路樹等の影及び移動車両の影の影響を受けることなく、正確に車両の存在が感知できると共に、低コストで実現することができる交通流計測装置を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、路上高所に設置されたカメラからの道路俯瞰画像を画像処理する画像処理手段を有し、車線の車両動線方向に設けられた計測領域内の車両の存在状況を把握して交通流の計測を行う交通流計測装置において、前記画像処理手段は、所定時間間隔で連続する２つの道路俯瞰画像間で暗から明に変化した部分のみを抽出する正方向時間差分画像と、明から暗に変化した部分のみを抽出する逆方向時間差分画像とをそれぞれ膨張させ、その２つの膨張画像が重なり合う部分の画像に基づいて移動車両の前面部を抽出する車両抽出部を少なくとも備えていることを特徴とする。
これによれば、路上高所のカメラからの道路俯瞰画像を画像処理手段によって画像処理する。その画像処理手段は、車両抽出部を少なくとも備えていて、所定時間間隔で連続する２つの道路俯瞰画像間で暗から明に変化した部分のみを抽出する正方向時間差分画像と、明から暗に変化した部分のみを抽出する逆方向時間差分画像とをそれぞれ膨張させ、２つの膨張画像が重なり合う部分の画像に基づいて移動車両の前面部を抽出する。このため、路上に映るビルや街路樹等の固定物の影が除去されるのは勿論、移動車両の影及び一般車両のように一様の濃度を持った領域も除去可能となり、各移動車両の前面部を抽出して計測領域内の車両の存在状況を正確に把握して、交通流を計測することができる上、単眼のカメラで実施できるので低コスト化が可能である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の交通流計測装置において、前記車両抽出部は、さらに前記２つの膨張画像が重なり合う部分の画像を所定間隔で連続する複数枚の画像として取り出し、それら複数枚の画像の論理積をとった結果に基づいて移動車両の前面部を抽出するようにしたことを特徴とする。
これによれば、画像処理手段に含まれる車両抽出部は、さらに２つの膨張画像が重なり合う部分の画像を所定間隔で連続する複数枚の画像として取り出し、それら複数枚の画像の論理積をとった結果に基づいて移動車両の前面部を抽出するようにする。このため、例えば、運転席と荷台部分との間に隙間があるトレーラタイプのトラックで影が分割されたとしても、境界部分の影を除去することができる。
【０００５】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の交通流計測装置において、前記車両抽出部は、夜間の画像処理を行う場合、一対の前照灯または車幅灯に相当する画像に基づいて移動車両の前面部を抽出することを特徴とする。
これによれば、画像処理手段に含まれる車両抽出部は、夜間の画像処理を行う場合に、一対の前照灯または車幅灯に相当する画像に基づいて移動車両の前面部を抽出する。このため、夜間時の画像処理は、夜間点灯する移動車両の前照灯や車幅灯を頼りに認識することで、各移動車両を正確に抽出し、計測領域内の車両の存在状況を把握し、交通流を正確に計測することができる。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の交通流計測装置において、前記道路俯瞰画像の計測領域内から抽出された車両情報を車両毎に記憶して管理する車両管理テーブルを有すると共に、前記画像処理手段は、前記車両抽出部が前記計測領域内で新たな移動車両前面部を抽出する毎に、当該車両情報を前記車両管理テーブルに登録し、その移動車両前面部を追跡しながら車両座標を更新し、前記計測領域の途中で移動車両前面部が消滅すると停止車両と判定してその時の車両座標を保存し、停止車両の移動再開時には保存した車両座標から移動車両前面部の追跡を再開して車両座標を更新する車両追跡部をさらに備えていることを特徴とする。
これによれば、道路俯瞰画像の計測領域内から抽出された車両情報を車両毎に記憶して管理する車両管理テーブルを有している。そして、画像処理手段の車両追跡部では、車両抽出部が計測領域内で新たな移動車両前面部を抽出する毎に車両情報を車両管理テーブルに登録して、移動車両の前面部を追跡しながら車両座標を更新し、計測領域の途中で移動車両前面部が消滅すると停止車両と判定してその時の車両座標を保存し、停止車両の移動再開時には保存した車両座標から移動車両前面部の追跡を再開して車両座標を更新する。このため、上記した移動車両の抽出を行いつつ、計測領域内における各移動車両を正確に追跡することができる。
【０００６】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の交通流計測装置において、前記画像処理手段は、前記計測領域の車両出口付近に出口領域を設け、前記車両追跡部によって移動車両前面部が出口領域に進入後消滅した場合、当該移動車両前面部が出口領域に進入する直前の出口領域の背景画像と現在の出口領域の画像との相関演算を実施し、その演算結果が所定のしきい値を越えていれば車両が通過したとして当該車両情報を前記車両管理テーブルから抹消し、演算結果が所定のしきい値以下であれば車体の一部が残っているとして当該車両情報を前記車両管理テーブルに保存する車両通過判定部をさらに備えていることを特徴とする。
これによれば、画像処理手段にはさらに車両通過判定部を備えている。この車両通過判定部は、計測領域の車両出口付近に出口領域を設けて、車両追跡部により移動車両前面部が出口領域に進入後消滅した場合、移動車両前面部が出口領域に進入する直前の出口領域の背景画像と現在の出口領域の画像との相関演算を実施し、その演算結果が所定のしきい値を越えていれば車両が通過したとして当該車両情報を車両管理テーブルから抹消し、演算結果が所定のしきい値以下であれば車体の一部が残っているとして当該車両情報を車両管理テーブルに保存する。このため、車両管理テーブルには、計測領域内に存在する移動車両の情報が正確に登録して保存され、通過すると抹消されるので、車両管理テーブルを見るだけで計測領域内の車両の存在状況を正確に把握することができる。
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の交通流計測装置において、前記画像処理手段は、前記計測領域の車両出口付近に出口領域を設け、前記請求項３の車両抽出部で夜間時の車両を抽出し、前記車両追跡部によって移動車両前面部が出口領域に進入後消滅した場合、当該出口領域を明度で２値化し、出口領域内に明度の高い領域の占める割合が所定のしきい値以下であれば車両が通過したとして当該車両情報を前記車両管理テーブルから抹消し、所定のしきい値を越えていれば車体の一部が残っているとして当該車両情報を前記車両管理テーブルに保存する車両通過判定部をさらに備えていることを特徴とする。
これによれば、夜間時の車両抽出や車両追跡には、移動車両の前照灯や車幅灯などを用いているが、夜間時における車両通過判定部では、判定する車両の前照灯や車幅灯が通過すると画面上から消滅するため、車体の一部がまだ出口領域内に残っているか否かの判断は前照灯や車幅灯の有無では判断できない。このため、夜間時に車体の一部が出口領域内に残っているか否かの判断は、車両に付いている速度灯、側面灯、あるいは他車線の前照灯による側面反射の有無を見て、明度の高い領域の占める割合が多い場合は車体の一部が出口領域内に残っているものとする。
【０００７】
請求項７に記載の発明は、請求項４〜６の何れか一項に記載の交通流計測装置において、前記車両管理テーブルに記憶された車両情報に基づいて、計測領域内における車両の存在、車両の存在台数、あるいは通過車両台数のうち少なくとも１つの計測結果を求め、それを外部に出力する計測結果出力部をさらに備えていることを特徴とする。
これによれば、計測結果出力部は、車両管理テーブルに記憶された車両情報を参照し、計測領域内における車両の存在、存在台数、あるいは通過車両台数のうちの少なくとも１つの計測結果を求めて、それを外部に出力するようにしたため、上記の交通流計測結果を、例えば交通信号制御に用いたり、光ビーコンを介して車載器等に提供することができる。
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の何れか一項に記載の交通流計測装置において、路上高所に設置されたカメラからの道路俯瞰画像は、移動車両の前面部の俯瞰画像に代えて、移動車両の後面部の俯瞰画像を用いて画像処理を行うことを特徴とする。
これによれば、路上高所に設置されたカメラからの道路俯瞰画像は、移動車両の前面部を俯瞰する画像だけでなく、移動車両の後面部を俯瞰する画像であっても良く、この場合も上記と同様の画像処理を行うことによって、交通流を正確に計測することができる。
請求項９に記載の発明は、請求項１〜７の何れか一項に記載の交通流計測装置において、路上高所に設置されたカメラからの道路俯瞰画像は、移動車両の前面部を俯瞰する車線と、移動車両の後面部を俯瞰する車線とを同一画像の視野に納めて画像処理を行うことで、対向同時計測を可能にしたことを特徴とする。
これによれば、路上高所に設置されたカメラからの道路俯瞰画像は、移動車両の前面部を俯瞰する車線と、移動車両の後面部を俯瞰する車線とを同一画像の視野に納めて画像処理を行うようにしても良く、交通流の対向同時計測が可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係る交通流計測装置１０の概略構成を示すブロック図である。図１の交通流計測装置１０は、カメラ１２、画像入力部１４、画像記憶部１６、画像処理部１８、車両管理テーブル２０、および計測結果出力部２２などにより構成されている。
また、上記した画像処理部１８は、さらに車両抽出部２４、車両追跡部２６、および車両通過判定部２８などにより構成されている。
カメラ１２は、ここでは撮像面に固体撮像素子（ＣＣＤ）を用いた単眼のＴＶカメラであって、例えば、灯器柱等の路側高所に配置され、図２あるいは図４に示すようなアングルで車両交通路を俯瞰するものである。
画像入力部１４は、上記したカメラ１２から入力されたアナログ画像データをデジタル画像データに変換するＡ／Ｄ変換部などで構成されている。
画像記憶部１６は、上記したカメラ１２で撮像し、デジタルデータに変換した画像データを一旦ここに記憶させ、後述する画像処理部１８の各部における画像処理と、その結果を記憶する動作が繰り返される。
画像処理部１８は、画像記憶部１６に記憶されたデジタル画像データを用いて画像処理を行うことにより、図２，図４に示すような撮像画像内に設定した存在計測領域（ａ）３６や出口領域（ｂ）３８内における移動車両の存在状況を把握するものである。なお、図２，図４内の放射状に伸びた４本の線３０，３２，３４，３５は、片側３車線を示すラインであり、その左側には図示していないが対向車線４０がある。具体的には、以下の各部においてそれぞれ画像処理が行われる。
車両抽出部２４では、図４に示すような撮像画像データを所定時間間隔で取り込んで、連続する２つの画像間で暗から明に変化した部分のみを抽出する正方向時間差分画像（図５参照）と、明から暗に変化した部分のみを抽出する逆方向時間差分画像（図６参照）とを準備する。この時点でビル等の固定建造物の影４８は除去される。そして、正方向時間差分画像と逆方向時間差分画像とを膨張処理して、加算した後、所定のしきい値で２値化すると、図７に示すように水平方向の縞模様が密にある領域（例えば、グリルやバンパーなどがある車両の前後面部など）を抽出することができ、移動車両４２の影４４のように一様の濃度を持った領域を除去することができる。
【０００９】
また、車両抽出部２４では、図８（ａ）に示すような運転台と荷台部分との間に隙間があるトレーラー型のトラックの場合、影が分割されるとその境界部分の影が除去できなくなることがある。この場合は、図７に示すような処理結果について、所定時間間隔で連続する複数枚の画像（図８（ｂ）今回画像結果、（ｃ）前回画像結果、（ｄ）前々回画像結果）を画像記憶部１６に順次記憶させ、それらの画像の論理積をとることにより、境界部分の影やノイズを除去することが可能となる。
さらに、車両抽出部２４では、夜間時に車両を抽出する場合、車両の一対の前照灯または車幅灯（薄暮時など）しかカメラに写らないため、本実施の形態ではこの一対の前照灯や車幅灯を移動車両前面部（後面部としてもよい）とする。なお、夜間は影の問題がないため、トレーラー型のトラックであっても前照灯や車幅灯だけで移動車両前面部を抽出することができる。
次に、車両追跡部２６では、車線３０，３２，３４，３５中に設定された存在計測領域３６内での移動車両前面部を追跡するものである。例えば、上記の車両抽出部２４により存在計測領域３６内で移動車両前面部が抽出される毎に、抽出された車両情報を車両管理テーブル２０（図３参照）に新規登録する。その際、図３中の新規登録フラグはＯＮ、移動フラグはＯＮとし、今回座標を登録する。
また、車両追跡部２６では、上記の車両抽出部２４を使って移動車両前面部を追跡し、当該車両の車両管理テーブルを更新する。その際、図３中の新規登録フラグはＯＦＦ、移動フラグをＯＮとし、前に登録した座標を前回座標に移し、今回座標を更新する。
そして、存在計測領域３６内で移動車両が信号待ち等で停止すると移動車両前面部が消滅してしまうため、車両追跡部２６では、これを停止と判定し、当該車両の車両管理テーブル２０を更新する。その際、図３中の新規登録フラグはＯＦＦ、移動フラグをＯＦＦとし、停止直前の今回座標をそのまま保存する。
また、停止車両が再び移動したときは、当該車両の車両管理テーブル２０を更新する。その際、図３中の新規登録フラグはＯＦＦ、移動フラグをＯＮとし、保存した座標を前回座標に移し、今回座標を更新する。
このような車両の追跡は、存在計測領域３６内の各移動車両毎（車両１、車両２、・・・）に行われる。
【００１０】
次に、車両通過判定部２８では、日中において、移動車両前面部が出口領域３８に進入した後消滅した場合、車両全体が通過してしまったのか、車体の一部がまだ残っている状態かは明らかではない。そこで、図４のアングルでは、出口領域３８付近の車間分解能が高く背景画像が入手し易いということを利用して、出口領域３８に車両が進入する直前に記憶した出口領域の背景画像と、現在の出口領域３８の画像との相関演算を実施する。その結果、所定のしきい値を越えていれば相関関係が高いことを意味するので、車両は通過したと判定し、当該車両情報を車両管理テーブル２０から抹消する。演算結果が所定のしきい値以下の場合は、相関関係が低いことを意味するので、車体の一部が残っていると判定し、当該車両の車両管理テーブル２０は保存される。なお、背景画像は、▲１▼移動車両前面部がその直前に来たときで、かつ▲２▼その前方に車体残りがない場合で、かつ▲３▼前回背景画像との相関演算結果が所定のしきい値を越えたときの、３つの要件を満たす場合にのみ更新するようにする。
また、車両通過判定部２８では、夜間において、移動車両前面部が出口領域に進入後消滅したような場合、日中と同様に車両全体が通過したのか、車体の一部が残っているかは明らかではない。そこで、本実施の形態では、出口領域３８の明度による２値化を行い車両管理テーブルの示す座標領域以外のところで、明度の高い領域が所定のしきい値以下であるならば、速度灯、側面灯、あるいは他車線の車両前照灯による側面反射等もなく、車両が通過したと判定し、当該車両情報を車両管理テーブル２０から抹消する。明度の高い領域が所定のしきい値を越えた場合は、速度灯、側面灯、あるいは他車線の車両前照灯による側面反射等の何れかがあるので、車体の一部が残っていると判定し、当該車両の車両管理テーブル２０を保存するようにする。
【００１１】
次に、本実施の形態の動作について説明する。
図９は、本実施の形態に係る交通流計測装置の処理動作を説明するフローチャートである。本実施の形態の交通流計測装置は、片側３車線の車両道路を単眼のカメラで撮像した画像データに基づいて、図４に示す存在計測領域３６内の移動車両の交通流を計測し、交通信号制御を行ったり、光ビーコンを介して車載器等に交通情報を提供するものである。
まず、カメラ１２からの入力画像は、今回画像として処理される（ステップＳ１００）。
続いて、ステップＳ１０２では、正値の集合を求める。すなわち、ここでは車両抽出部２４で撮像画像データを所定時間間隔で取り込み、連続する２つの画像間で暗から明に変化した部分を抽出した図５のような正方向時間差分画像を取り出して、さらにこれを膨張処理する。
また、ステップＳ１０４では、負値の集合を求める。すなわち、ここでは車両抽出部２４で撮像画像データを所定時間間隔で取り込み、連続する２つの画像間で明から暗に変化した部分を抽出した図６のような逆方向時間差分画像を取り出して、さらにこれを膨張処理する。
そして、上記した正逆時間差分膨張画像を加算した後、２値化処理を行う（ステップＳ１０６）。なお、本実施の形態の動作とは異なるが、正逆時間差分膨張画像をそれぞれ２値化した後、それら２つの画像の論理積をとっても同様な結果が得られる。すなわち、ここでは、正逆時間差分膨張画像の重なり合った部分の画像を求める処理が行われる。
【００１２】
本実施の形態では、さらに運転席と荷台部分との間に隙間のあるトレーラー型のトラックにも対応可能なように、ステップＳ１０６で求めた２値画像の過去Ｎ回分の論理積をとり、これを移動車両前面部とする（ステップＳ１０８）。
そして、正規化Ｙ軸投影処理を行った後、再度２値化を行い、移動車両毎の先頭座標を得る（ステップＳ１１２）。
ステップＳ１１４では、各移動車両毎の先頭座標を追跡しながら、車両管理テーブル２０を順次更新していく。例えば、新規車両登録、移動車両座標更新、あるいは停止車両座標保存などが行われる。
そして、ステップＳ１１６において、今回座標が消滅したか否かを判断し、消滅していればステップＳ１１８に移行して、前回座標は出口領域であったか否かを判断する。ここで、前回座標が出口領域である場合は、ステップＳ１２０に移行して、今回出口領域画像と出口領域背景画像との相関演算を行い、ステップＳ１２２で相関の有無を判断する。
ステップＳ１２２において、相関無しと判断された場合は、車体の一部が出口領域内に残っているので、車両管理テーブル２０を更新し、当該車両情報を保存する（ステップＳ１２４）。
また、上記したステップＳ１１６で、今回座標が消滅していなかったり、ステップＳ１１８で、前回座標が出口領域でない場合は、ステップＳ１２６に移行する。
さらに、上記したステップＳ１２２で、相関有りと判断された場合は、車両の通過が確認されたことになり、車両管理テーブル２０を更新して、当該車両情報を車両管理テーブル２０から抹消する（ステップＳ１２８）。
そして、ステップＳ１２６では、計測結果出力部２２が上記の車両管理テーブル２０に新規登録車両が立ち上がる毎にその感知信号を出力することにより、所定時間内における通過車両台数などを計数する。また、車両管理テーブル２０に登録車両がある場合は、存在計測領域内における車両の存在および存在車両台数を出力する。
【００１３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、単眼のカメラを用いることから低コスト化できると共に、正逆方向時間差分画像を用いて画像処理するため、路上に映るビルや街路樹等の影及び移動車両の影の影響を受けなくなり、移動車両の存在を正確に感知することができる。従って、本実施の形態の交通流計測装置による計測結果を用いて交通信号制御を行ったり、車載器に交通情報を提供することにより、正確な実体情報に基づく制御や情報提供が可能となる。
なお、上記実施の形態では、カメラを移動車両の前面部を撮像する位置に設置し、片側車線の交通流を計測する装置として実施したが、これに限定されるものではなく、移動車両の前面部と後面部の両方を俯瞰して、対向同時計測を行うようにしても良い。
また、上記実施の形態では、画像処理部１８が車両抽出部２４、車両追跡部２６、および車両通過判定部２８で構成されているとしたが、必ずしもこの構成要素に限定されるものではなく、分類の仕方や処理手順に応じて構成要素を変更することも可能である。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、路上高所のカメラからの道路俯瞰画像を画像処理手段によって画像処理する。その画像処理手段は、車両抽出部を少なくとも備えていて、所定時間間隔で連続する２つの道路俯瞰画像間で暗から明に変化した部分のみを抽出する正方向時間差分画像と、明から暗に変化した部分のみを抽出する逆方向時間差分画像とをそれぞれ膨張させ、２つの膨張画像が重なり合う部分の画像に基づいて移動車両の前面部を抽出する。このため、路上に映るビルや街路樹等の固定物の影が除去されるのは勿論、移動車両の影及び一般車両のように一様の濃度を持った領域も除去可能となり、各移動車両の前面部を抽出して計測領域内の車両の存在状況を正確に把握して、交通流を計測することができる上、単眼のカメラで実施できるので低コスト化が可能である。
請求項２に記載の発明によれば、画像処理手段に含まれる車両抽出部は、さらに２つの膨張画像が重なり合う部分の画像を所定間隔で連続する複数枚の画像として取り出し、それら複数枚の画像の論理積をとった結果に基づいて移動車両の前面部を抽出するようにする。このため、運転席と荷台部分との間に隙間があるトレーラタイプのトラックなどで影が分割されたとしても、境界部分の影を除去することができる。
請求項３に記載の発明によれば、画像処理手段に含まれる車両抽出部は、夜間の画像処理を行う場合に、一対の前照灯または車幅灯に相当する画像に基づいて移動車両の前面部を抽出する。このため、夜間点灯する移動車両の前照灯や車幅灯を頼りに認識することで、各移動車両を正確に抽出し、計測領域内の車両の存在状況を把握し、交通流を正確に計測することができる。
請求項４に記載の発明によれば、道路俯瞰画像の計測領域内から抽出された車両情報を車両毎に記憶して管理する車両管理テーブルを有している。そして、画像処理手段の車両追跡部では、車両抽出部が計測領域内で新たな移動車両前面部を抽出する毎に車両情報を車両管理テーブルに登録して、移動車両の前面部を追跡しながら車両座標を更新し、計測領域の途中で移動車両前面部が消滅すると停止車両と判定してその時の車両座標を保存し、停止車両の移動再開時には保存した車両座標から移動車両前面部の追跡を再開して車両座標を更新する。このため、上記した移動車両の抽出を行いつつ、計測領域内における各移動車両を正確に追跡することができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明によれば、画像処理手段にはさらに車両通過判定部を備えている。この車両通過判定部は、計測領域の車両出口付近に出口領域を設けて、車両追跡部により移動車両前面部が出口領域に進入後消滅した場合、移動車両前面部が出口領域に進入する直前の出口領域の背景画像と現在の出口領域の画像との相関演算を実施し、その演算結果が所定のしきい値を越えていれば車両が通過したとして当該車両情報を車両管理テーブルから抹消し、演算結果が所定のしきい値以下であれば車体の一部が残っているとして当該車両情報を車両管理テーブルに保存する。このため、車両管理テーブルには、計測領域内に存在する移動車両の情報が正確に保存され、通過すると抹消されるので、車両管理テーブルを見るだけで計測領域内の車両の存在状況を正確に把握することができる。
請求項６に記載の発明によれば、夜間時の車両抽出や車両追跡には、移動車両の前照灯や車幅灯などを用いているが、夜間時における車両通過判定部では、判定する車両の前照灯や車幅灯が通過すると画面上から消滅するため、車体の一部がまだ出口領域内に残っているか否かの判断は前照灯や車幅灯の有無では判断できない。このため、夜間時に車体の一部が出口領域内に残っているか否かの判断は、車両に付いている速度灯、側面灯、あるいは他車線の前照灯による側面反射の有無を見て、明度の高い領域の占める割合が多い場合は車体の一部が出口領域内に残っているものとする。
請求項７に記載の発明によれば、計測結果出力部は、車両管理テーブルに記憶された車両情報を参照し、計測領域内における車両の存在、存在台数、あるいは通過車両台数のうちの少なくとも１つの計測結果を求めて、それを外部に出力するようにしたので、上記の交通流計測結果を、例えば交通信号制御に用いたり、光ビーコンを介して車載器等に提供することができる。
請求項８に記載の発明によれば、路上高所に設置されたカメラからの道路俯瞰画像は、移動車両の前面部を俯瞰する画像だけでなく、移動車両の後面部を俯瞰する画像であっても良く、この場合も上記と同様の画像処理を行うことによって、交通流を正確に計測することができる。
請求項９に記載の発明によれば、路上高所に設置されたカメラからの道路俯瞰画像は、移動車両の前面部を俯瞰する車線と、移動車両の後面部を俯瞰する車線とを同一画像の視野に納めて画像処理を行うようにしても良く、交通流の対向同時計測が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る交通流計測装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】灯器柱等の路側高所から車両交通路を俯瞰する画像アングルとその中の領域区分とを説明する図である。
【図３】車両管理テーブルの一例を示す図である。
【図４】カメラで車両交通路を俯瞰した一撮像画像例を示す図である。
【図５】２つの画像間で暗から明に変化した部分のみを抽出する正方向時間差分画像を示す図である。
【図６】２つの画像間で明から暗に変化した部分のみを抽出する逆方向時間差分画像を示す図である。
【図７】正方向時間差分画像と逆方向時間差分画像とを膨張処理して加算後に所定のしきい値で２値化した画像を示す図である。
【図８】（ａ）は運転台と荷台部分との間に隙間があるトレーラー型のトラックを示す図、（ｂ）は今回画像処理結果の図、（ｃ）は前回画像処理結果の図、（ｄ）は前々回画像処理結果の図、（ｅ）は（ｂ）〜（ｄ）の画像の論理積をとった図である。
【図９】本実施の形態に係る交通流計測装置の処理動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 交通流計測装置、
１２ カメラ、
１４ 画像入力部、
１６ 画像記憶部、
１８ 画像処理部、
２０ 車両管理テーブル、
２２ 計測結果出力部、
２４ 車両抽出部、
２６ 車両追跡部、
２８ 車両通過判定部、
３０，３２，３４，３５ 車線、
３６ 存在計測領域、
３８ 出口領域、
４０ 対向車線、
４２，４６ 移動車両、
４４，４８ 影。
Claims (9)
- 路上高所に設置されたカメラからの道路俯瞰画像を画像処理する画像処理手段を有し、車線の車両動線方向に設けられた計測領域内の車両の存在状況を把握して交通流の計測を行う交通流計測装置において、
前記画像処理手段は、所定時間間隔で連続する２つの道路俯瞰画像間で暗から明に変化した部分のみを抽出する正方向時間差分画像と、明から暗に変化した部分のみを抽出する逆方向時間差分画像とをそれぞれ膨張させ、その２つの膨張画像が重なり合う部分の画像に基づいて移動車両の前面部を抽出する車両抽出部を少なくとも備えていることを特徴とする交通流計測装置。 - 前記車両抽出部は、さらに前記２つの膨張画像が重なり合う部分の画像を所定間隔で連続する複数枚の画像として取り出し、それら複数枚の画像の論理積をとった結果に基づいて移動車両の前面部を抽出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の交通流計測装置。
- 前記車両抽出部は、夜間の画像処理を行う場合、一対の前照灯または車幅灯に相当する画像に基づいて移動車両の前面部を抽出することを特徴とする請求項１に記載の交通流計測装置。
- 前記道路俯瞰画像の計測領域内から抽出された車両情報を車両毎に記憶して管理する車両管理テーブルを有すると共に、
前記画像処理手段は、前記車両抽出部が前記計測領域内で新たな移動車両前面部を抽出する毎に、当該車両情報を前記車両管理テーブルに登録し、その移動車両前面部を追跡しながら車両座標を更新し、前記計測領域の途中で移動車両前面部が消滅すると停止車両と判定してその時の車両座標を保存し、停止車両の移動再開時には保存した車両座標から移動車両前面部の追跡を再開して車両座標を更新する車両追跡部をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の交通流計測装置。 - 前記画像処理手段は、前記計測領域の車両出口付近に出口領域を設け、前記車両追跡部によって移動車両前面部が出口領域に進入後消滅した場合、当該移動車両前面部が出口領域に進入する直前の出口領域の背景画像と現在の出口領域の画像との相関演算を実施し、その演算結果が所定のしきい値を越えていれば車両が通過したとして当該車両情報を前記車両管理テーブルから抹消し、演算結果が所定のしきい値以下であれば車体の一部が残っているとして当該車両情報を前記車両管理テーブルに保存する車両通過判定部をさらに備えていることを特徴とする請求項４に記載の交通流計測装置。
- 前記画像処理手段は、前記計測領域の車両出口付近に出口領域を設け、前記請求項３の車両抽出部で夜間時の車両を抽出し、前記車両追跡部によって移動車両前面部が出口領域に進入後消滅した場合、当該出口領域を明度で２値化し、出口領域内に明度の高い領域の占める割合が所定のしきい値以下であれば車両が通過したとして当該車両情報を前記車両管理テーブルから抹消し、所定のしきい値を越えていれば車体の一部が残っているとして当該車両情報を前記車両管理テーブルに保存する車両通過判定部をさらに備えていることを特徴とする請求項４に記載の交通流計測装置。
- 前記車両管理テーブルに記憶された車両情報に基づいて、計測領域内における車両の存在、車両の存在台数、あるいは通過車両台数のうち少なくとも１つの計測結果を求め、それを外部に出力する計測結果出力部をさらに備えていることを特徴とする請求項４〜６の何れか一項に記載の交通流計測装置。
- 路上高所に設置されたカメラからの道路俯瞰画像は、移動車両の前面部の俯瞰画像に代えて、移動車両の後面部の俯瞰画像を用いて画像処理を行うことを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の交通流計測装置。
- 路上高所に設置されたカメラからの道路俯瞰画像は、移動車両の前面部を俯瞰する車線と、移動車両の後面部を俯瞰する車線とを同一画像の視野に納めて画像処理を行うことで、対向同時計測を可能にしたことを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の交通流計測装置。
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