JP6492577B2 - Vehicle detection system, image processing server, and vehicle detection method - Google Patents
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Description
本発明は、車両検知システム、画像処理サーバ及び車両検知方法に関する。 The present invention relates to a vehicle detection system, an image processing server, and a vehicle detection method.
車両検知システムは、車庫等へ出入りする車両や、高速道路などで料金所を通過する車両の監視や車種の判定等に用いられている。例えば特許文献1には、画像撮像装置と、撮像した画像を処理する画像処理装置と、赤外線センサを備え、画像撮像装置の検知状態と赤外線センサの検知状態の組合せにより、通過車両の判定を行う車両検知装置が、開示されている。特許文献1に記載の車両検知装置は、車路上の天井に画像撮像装置と赤外線センサが設置される構成となっている。その他の関連文献としては、特開2013−117768号公報、特開2013−134667号公報、特開2014−010771号公報などが挙げられる。特開2013−117768号公報、特開2013−134667号公報、特開2014−010771号公報に記載の車両検知装置は、ステレオカメラ等で斜め上から車路を撮影する構成となっている。
The vehicle detection system is used for monitoring a vehicle entering and exiting a garage or the like, a vehicle passing through a toll gate on a highway or the like, and determining a vehicle type. For example,
しかしながら特許文献1から4に記載の車両検知装置の構成では、検知精度が低い場合があった。
However, in the configuration of the vehicle detection device described in
本発明は、検知性を向上することができる車両検知システム、画像処理サーバ及び車両検知方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a vehicle detection system, an image processing server, and a vehicle detection method that can improve the detectability.
本発明の車両検知システムは、対象物の画像を取得するカメラと、カメラ撮影方向と異なる方向から対象物の形状を検知する検知器と、カメラの画像及び検知器の出力信号から対象物の3次元モデルを生成する3次元モデル生成部と、対象物の3次元モデルに基づいて対象物の判定を行う判定部と、を有している。
The vehicle detection system of the present invention includes a camera that acquires an image of an object, a detector that detects the shape of the object from a direction different from the camera shooting direction, and an
本発明によれば、車両検知システムの検知性を向上することができる。 According to the present invention, the detectability of the vehicle detection system can be improved.
図1は、本発明の第1の実施形態の車両検知システム1の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a
図1に示すように、本実施形態の車両検知システム1は、対象物を撮影するカメラ11と、カメラ撮影方向と異なる方向から対象物の形状を検知する検知器12と、画像処理サーバ13とを備えている。また画像処理サーバ13は、カメラ11の画像及び検知器12の出力信号から対象物である車両の3次元モデルを生成する3次元モデル生成部131と、車両の判定を行う判定部132とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
カメラ11は、例えば、料金所等のETC(Electronic Toll Collection)レーンに車両が進入する方向に対して、直角方向から、例えば車両の真上からETCレーンを走行する車両の俯瞰画像を取得し、取得した画像を時々刻々と3次元モデル生成部131に出力する。
For example, the
また検知器12は、例えばETCレーンの両側に設置されたポールに、発光素子と受光センサを対向して上下方向に1列に並べた構成としてもよい。検知器12は、時々刻々と、各発光素子からの光線が遮光されたか否かを示す信号を3次元モデル生成部131に出力することにより、通過中の移動物体の横方向から見た形状を3次元モデル生成部131に出力する。
The
3次元モデル生成部131は、カメラ11で取得された画像と、検知器12から入力される信号に基づいて撮影している移動物体の3次元モデルを生成する。
The three-dimensional
判定部132は、生成された3次元モデルをもとに、ETCレーンを通過する移動物体が車両であるか、等の判定を行う。
The
図2は、図1の車両判定の動作を示すフローチャートである。 FIG. 2 is a flowchart showing the vehicle determination operation of FIG.
画像処理サーバ13は、カメラ11より配信される画像に対して、例えば、動的背景差分法等の車両と背景を分離する手法を用いて、移動物体の画像の範囲を特定する(ステップS1)。
The
次に、検出した移動物体が車両であるか判断する(ステップS2)。具体的には、例えば、検出した移動物体の大きさを算出し、大きさが閾値以上か否か、判定し、大きさが閾値以下の場合は、物体は車両ではないと判定し、画像処理を中断する。また車両候補として検出した移動物体の左右対称性を算出し、左右対称性が閾値以上か否か、判定する。左右対称性は、例えば、検出物体の中心線に対して分割されたエリアに対して画素の平均値を算出し、その差分により判定する。左右対称性が閾値以上の場合(左右の差が大きい場合)は、物体は車両ではないと判定し、画像処理を中断する。また、車両候補として検出した移動物体の矩形度を算出し、検出物体が車両かどうか判定する。矩形度は、例えば、検出物体の対角線の長さを比較することで求める。矩形度が閾値以下の場合、物体は車両ではないと判定し、画像処理を中断する。 Next, it is determined whether the detected moving object is a vehicle (step S2). Specifically, for example, the size of the detected moving object is calculated, and it is determined whether or not the size is greater than or equal to a threshold. If the size is less than or equal to the threshold, it is determined that the object is not a vehicle, and image processing is performed. Interrupt. Moreover, the left-right symmetry of the moving object detected as a vehicle candidate is calculated, and it is determined whether left-right symmetry is more than a threshold value. The left / right symmetry is determined, for example, by calculating an average value of pixels for an area divided with respect to the center line of the detected object. If the left / right symmetry is greater than or equal to the threshold (if the left / right difference is large), it is determined that the object is not a vehicle, and the image processing is interrupted. Further, the rectangularity of the moving object detected as the vehicle candidate is calculated, and it is determined whether the detected object is a vehicle. The rectangularity is obtained, for example, by comparing the lengths of the diagonal lines of the detected object. If the rectangularity is less than or equal to the threshold value, it is determined that the object is not a vehicle, and the image processing is interrupted.
次に3次元モデル生成部131は、カメラ11より配信される画像について、画像処理によって速度を検知し、画像処理で検知した速度を用いて、車両の3次元モデルを復元する。具体的には、例えば、カメラ11より配信された画像から移動物体の横方向の外形を特定する。また検知器12から連続的に入力されたサイズを示す信号と検知した速度に基づいて撮影している移動物体の横方向の外形を特定する。そしてこの2方向の外形を合成して移動物体の3次元モデルを生成する(ステップS3)。
Next, the three-dimensional
判定部132は、車両の3次元モデルに基づき、車両の判定を行う(ステップS4)。具体的には、例えば料金所であればどの料金が適用される車両であるか、判定を行う。
The
以上、説明したように本実施形態の車両検知システム1は、カメラ11で取得された画像及び検知器12の出力信号から3次元モデルを生成して車両の台数及び特徴を判定する。検知器12のみによって横方向車両の形状を検出するものでは、飛来した異物やセンサの汚れにより対象物があると誤検出してしまうことがある。本実施形態によれば、カメラ11による画像と合わせて3次元モデルを確認することで通過車両は存在しないことを検知できる。本実施形態によれば、誤検知を抑制することができ、ETCシステム全体としての性能が向上し、ETC利用者および、道路管理者の負担を軽減することが可能となる。
As described above, the
次に本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態の車両検知システム2は、検知器12で車両を検知した場合に、検知器12からの検知信号をトリガとして画像処理サーバ13が車両判定の動作をスタートする。また図3に示すように、画像処理サーバ13に、牽引車両を精度高く検知するための一体判定部133を備えている点で第1の実施形態と異なる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the
図3は、本発明の第2の実施形態の車両検知システム1の構成を示すブロック図である。図4は、図3の車両判定の動作を示すフローチャートである。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the
本実施形態では、検知器12で車両を検知した場合に、検知器12からの検知信号をトリガとして画像処理サーバ13が車両判定の動作をスタートする。画像処理サーバ13は、第1の実施形態と同様に、ステップS1からs3の処理を実行する。すなわち画像処理サーバ13は、車両検知カメラ11より配信される画像に対して、例えば、動的背景差分法等の車両と背景を分離する手法を用いて、移動物体の候補を検出する(ステップS1)。検出した移動物体が車両であるかを、大きさ、左右対称性、矩形度を算出し、それぞれの閾値と比較して判断する(ステップS2)。車両でないと判断された場合、画像処理を中断し、車両候補については車両ではないと判断した理由、排除記録を保存する。画像処理サーバ13の3次元モデル生成部131は、車両と判断された対象物について、車両検知カメラ11より配信される画像について、画像処理によって車両の速度を検知し、車両の速度を用いて車両の3次元モデルを復元する(ステップS3)。
In the present embodiment, when the vehicle is detected by the
次に本実施形態では、画像処理サーバ13の一体判定部133が、前後に別物体(車両)があるか判断する(ステップS10)。前後に別物体(車両)がある場合、3次元モデルに基づいて、2つの別物体(車両)が1体であるかを判断する(ステップS11)。例えば牽引棒など検知したい物体の3次元モデルを画像処理サーバ13の一体判定部133に登録しておき、2つの車両の間の部分の3次元モデルと、その3次元モデルと比較して、相関を算出するなどの処理によって、牽引棒があるか特定することができる。
Next, in this embodiment, the
牽引棒がある場合は、判定部132が、2つの車両が牽引車両であり、一体であるものとして2つの3次元モデルを統合し、統合された3次元モデルに基づいて車両を判定する(ステップS12)。牽引棒と特定されるものが無い場合、後続車両を別車両としてそれぞれの3次元モデルに基づいて車両を判定する(ステップS13)。
When there is a tow bar, the
以上、説明したように本実施形態の車両検知システムは、3次元モデルを復元して判定するため、第1の実施形態と同様の効果を奏することできるとともに、牽引車両の高精度検知により、ETCシステムにおける牽引車両の誤課金を抑えることが可能となる。 As described above, since the vehicle detection system of the present embodiment restores and determines the three-dimensional model, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the ETC can be detected by high-precision detection of the tow vehicle. It is possible to suppress erroneous charging of the towing vehicle in the system.
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。本実施形態の車両検知システム3は、3次元モデルに基づく車両判定において、車両の本体部分を把握する機能を有している点で第1、第2の実施形態と異なる。車両の全体の形状のみを検出するものでは、高所作業用の車両のバケットや、いわゆるユニック車におけるクレーンなど、車両の先端がETCゲートに設置された無線部との通信を行う本体部分と離れている場合、先端が通過してから通信が完了する時間が長くなり通信エラーと判定される恐れがあった。本実施形態によれば、第1、第2の実施形態と同様に適切に車両を判定できるとともに、ETCゲートに設置された無線部との通信を適切に行うことが可能となる。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The
図5は、本発明の第3の実施形態の車両検知システム3の構成を示すブロック図である。図6は、第3の実施形態の各構成要素の配置を示す斜視図である。図5に示すように、本実施形態の車両検知システム3は、カメラ11、検知器12、画像処理サーバ13に加えて、車線サーバ21、ETCゲート22に設置された無線部221、ディスプレイ23、遮断機24を備えている。また本実施形態の車両検知システム3は、図6に示すようにETCレーン10の車両流入方向から、カメラ11、検知器12、ETCゲート22、ディスプレイ23、遮断機24、等が配置されている。車線サーバ21は、ETCゲート22に設置された無線部221に通過車両に対する通信指示を行い、ディスプレイ23に車両に対する料金等の表示指示を行い、遮断機24に対し遮断機の開閉指示を行う。ETCゲートに設置された無線部221は、車線サーバ21からの通信指示に従って、通過車両に対し通信を行い、通信内容や通信失敗等を車線サーバに出力する。ディスプレイ23は、車線サーバ21からの表示指示に従って表示する。遮断機24は、車線サーバ21からの開閉指示に従って、バーを開閉する。
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the
本実施形態の車両検知システム3は、第1、第2の実施形態と同様な、車両を撮影するカメラ11と、車両の通過を検知する検知器12と、カメラ11の画像及び検知器12の出力信号から車両の3次元モデルを生成する3次元モデル生成部131を備えている。
The
本実施形態の判定部142は、第1、第2の実施形態の判定部132と同様に、車両の3次元モデルに基づき、車両の判定を行い、ETCの車両管理対象として、車線サーバ21に車両判定結果、車両速度を通知する。判定部142は、車両信頼度の低い検知物体は、ETCの車両管理対象外とし、車線サーバ21に通知せず、車両信頼度の高い検知物体をETCの車両管理対象とし、車線サーバ21に通知する。
Similar to the
さらに本実施形態の判定部142は、高所作業用の車両のバケットや、いわゆるユニック車におけるクレーンなど、本体部分の前後に突出する付属物がある車両についてETCゲートに設置された無線部221との通信を行う本体部分の位置を把握する機能を備えている。
Further, the
図7は、図5の車両判定及び本体部分把握の動作を示すフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart showing operations of vehicle determination and main body part grasping in FIG.
本実施形態では、まず、第1、第2の実施形態と同様に、ステップS1からS3の処理を行う。すなわち、車両検知カメラ11より配信される画像に対して、例えば、動的背景差分法等の車両と背景を分離する手法を用いて、移動物体の候補を検出する(ステップS1)。検出した移動物体が車両であるかを、大きさ、左右対称性、矩形度を算出し、それぞれの閾値と比較して判断する(ステップS2)。車両でないと判断された場合、画像処理を中断し、車両候補については車両ではないと判断した理由、排除記録を保存する。3次元モデル生成部13は、車両と判断された対象物について、車両検知カメラ11より配信される画像について、画像処理によって車両の速度を検知し、車両の速度を用いて車両の3次元モデルを復元する(ステップS3)。
In the present embodiment, first, similarly to the first and second embodiments, the processes of steps S1 to S3 are performed. That is, moving object candidates are detected from the image distributed from the
次に判定部142は、車両の3次元モデルに基づき、対象物の前後に別物体があるか判断する(ステップS10)。別物体があると判断した場合、それらが一体として取り扱うべきものであるか判定する(ステップS11)。具体的には、対象物の3次元モデルと、バケットがある高所作業用の車両の3次元モデルと比較し類似であると判断できれば、一体として扱うべきものとして判定する。また同様に近接している2つの対象物の3次元モデルと、クレーンがあるいわゆるユニック車の3次元モデルと比較し類似であると判断できれば、一体として扱うべきものとして3次元モデルや他の情報を統合して車両を判定する(ステップS12)。そうでなければ、3次元モデルや他の情報を統合せず、別車両として車両を判定し、車線サーバ21にそれぞれの判定結果を送信する。
Next, the
ステップS10において対象物の前後に別物体がないと判断した場合、及び、ステップS12において1つの対象物として3次元モデルや他の情報を統合した場合、対象物の3次元モデルに基づいて車両を判定し、本体部分の位置を把握する(ステップS20)。例えば、バケットやクレーンなど付属物がある車両と判定した場合は、車両全体の3次元モデルからバケットやクレーンなどの付属物の3次元モデルを削除した3次元モデルを生成して、本体部分を把握するとしてもよい。判定部142は、車線サーバ13に対して、車両の先端、後端等の全体形状の情報とともに、本体部分の位置に関する情報を車線サーバに送信する。
When it is determined in step S10 that there is no separate object before and after the object, and when a three-dimensional model or other information is integrated as one object in step S12, the vehicle is determined based on the three-dimensional model of the object. Determine and grasp the position of the main body portion (step S20). For example, if it is determined that the vehicle has accessories such as buckets and cranes, a 3D model is created by deleting the 3D models of accessories such as buckets and cranes from the 3D model of the entire vehicle, and the body part is grasped. You may do that. The
車線サーバ21は、ETCゲート22に設置された無線部221に対して、通信の動作を車両の本体部分の通過に合わせて行うよう指示する(ステップS21)。
The
以上、説明したように本実施形態の車両検知システム3は、3次元モデルに基づいて全体の形状の情報とともに、本体部分の情報を車線サーバに送信するので、第1の実施形態と同様の効果を奏することできるとともに、ETCゲートに設置された無線部221との通信を適切に行うことが可能となる。
As described above, since the
上述の第1、第2、第3の実施形態では、画像処理サーバ13は不揮発性メモリ(不図示)に記憶されているプログラムを実行することで画像処理及び車両の判定処理等の機能を実現することができる。この場合、画像処理サーバ13が実行するプログラムはコンピュータ読取り可能な記録媒体に記憶してもよく、通信回線を介してサーバからダウンロードするようにしてもよい。また、画像処理サーバ13は内部にコンピュータシステムを有しており、その処理手順はプログラム形式でコンピュータ読取り可能な記録媒体によって記憶されており、コンピュータシステムが当該プログラムを読み出して実行することにより画像処理及び車両の判定処理等を実現することができる。尚、「コンピュータシステム」とはCPU、メモリ、周辺機器などのハードウェア、オペレーティングシステム(OS)などのソフトウェアを包含する。また、「コンピュータシステム」はWWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境・表示環境を包含する。
In the first, second, and third embodiments described above, the
また、上述のフローチャートに表された画像処理及び車両の判定機能を実現するプログラムをコンピュータ読取り可能な記録媒体に記録して、当該プログラムをコンピュータシステムに読み込ませて実行するようにしてもよい。「コンピュータ読取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、フラッシュメモリなどの書込可能な不揮発性メモリ、CD−ROMなどの可搬記録媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスクなどの記憶装置を意味する。 Further, a program that realizes the image processing and vehicle determination functions shown in the above-described flowchart may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program may be read and executed by a computer system. “Computer-readable recording medium” refers to a writable non-volatile memory such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, and a flash memory, a portable recording medium such as a CD-ROM, and a hard disk built in a computer system. Means a storage device.
また、「コンピュータ読取り記録媒体」とは、インターネットなどのネットワーク、通信回線、電話回線を介してプログラムを送信する場合に用いられるサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(例えば、DRAM)のように一定時間プログラムを保持しているものを含む。上述のプログラムを記憶装置に格納したコンピュータシステムから伝送媒体を介して、或いは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送するようにしてもよい。「プログラムを伝送する伝送媒体」とはインターネットなどのネットワーク(通信網)、電話回線、通信回線のように情報を伝送する機能を有する媒体を意味する。また、上述のプログラムは本発明に係る画像処理及び車両の判定機能の一部を実現するものであってもよい。或いは、上述のプログラムはコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組合せで本発明の機能を実現するような差分プログラム(又は、差分ファイル)としてもよい。 The “computer-readable recording medium” refers to a volatile memory (for example, DRAM) in a computer system serving as a server or client used when transmitting a program via a network such as the Internet, a communication line, or a telephone line. So that the program is held for a certain period of time. You may make it transmit the above-mentioned program to another computer system via the transmission medium from the computer system which stored the memory | storage device, or by the transmission wave in a transmission medium. The “transmission medium for transmitting a program” means a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet, a telephone line, and a communication line. Moreover, the above-mentioned program may implement | achieve a part of image processing which concerns on this invention, and the determination function of a vehicle. Or the above-mentioned program is good also as a difference program (or difference file) which implement | achieves the function of this invention in combination with the program already recorded on the computer system.
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。 While the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the present invention.
例えば、上述の実施形態においては、カメラによりETCレーンを真上から画像を撮影するとして説明したが、これに限られるものではない。移動物体の横幅を検出できるものであればよく、例えば、ETCレーンの真上から光センサや電波センサをレーン横断方向に並べて移動物体の外形を検出するものでもよい。 For example, in the above-described embodiment, it has been described that the camera captures an image from directly above the ETC lane. However, the present invention is not limited to this. Any device can be used as long as it can detect the lateral width of the moving object. For example, the outer shape of the moving object may be detected by arranging optical sensors and radio wave sensors in the transverse direction of the lane from directly above the ETC lane.
1、2、3 車両検知システム
10 ETCレーン
11 カメラ
12 検知器
13 画像処理サーバ
131 3次元モデル生成部
132 判定部
133 一体判定部
21 車線サーバ
22 ETCゲート
221 無線部
23 ディスプレイ
24 遮断機
1, 2, 3
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