特許 5783211 交通量計測装置および交通量計測方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5783211

(24)【登録日】2015年7月31日

(45)【発行日】2015年9月24日

(54)【発明の名称】交通量計測装置および交通量計測方法

(51)【国際特許分類】

   G06T 1/00 20060101AFI20150907BHJP

   G08G 1/01 20060101ALI20150907BHJP

   G08G 1/04 20060101ALI20150907BHJP

   G06T 7/60 20060101ALI20150907BHJP

【ＦＩ】

   G06T1/00 330B

   G08G1/01 C

   G08G1/04 D

   G06T7/60 200H

【請求項の数】9

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2013-171166(P2013-171166)

(22)【出願日】2013年8月21日

(65)【公開番号】特開2015-41187(P2015-41187A)

(43)【公開日】2015年3月2日

【審査請求日】2015年2月4日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000000295

【氏名又は名称】沖電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095957

【弁理士】

【氏名又は名称】亀谷 美明

(74)【代理人】

【識別番号】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 孝光

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 孝弘

【審査官】 近藤 利充

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−８５６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−９６３７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０３２２４７６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 諏訪 正樹，ＩＴＳ〜高度交通システム〜 交通流計測のためのステレオビジョン，画像ラボ，日本，日本工業出版株式会社，２００４年１２月，第15巻,第12号，p.47-51

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０８Ｇ １／００ − ９９／００

Ｈ０４Ｎ ７／１８

Ｇ０６Ｔ １／００ 、 ７／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

道路平面が撮像された撮像画像と撮像時刻とを取得する情報取得部と、
前記撮像画像から抽出される車両領域に基づいて所定の検出位置を検出する位置検出部と、
前記検出位置と前記撮像時刻との組み合わせに対して得られる投票ピークの数に基づいて車両数をカウントし交通量を計測する計測部と、
を備える、交通量計測装置。

【請求項2】

前記計測部は、前記検出位置と前記撮像時刻との組み合わせに対してハフ変換を施してハフ空間上で投票ピーク点の数を交通量として計測する、
請求項１に記載の交通量計測装置。

【請求項3】

前記位置検出部は、前記撮像画像からエッジ特徴を検出し、前記エッジ特徴に基づいて前記車両領域を抽出する、
請求項１に記載の交通量計測装置。

【請求項4】

前記計測部は、前記投票ピーク点の位置に基づいて車両速度を特定する、
請求項１に記載の交通量計測装置。

【請求項5】

前記位置検出部は、実サイズに合わせて設定された実空間における車両走行軸における座標を前記検出位置として検出する、
請求項１に記載の交通量計測装置。

【請求項6】

前記位置検出部は、前記車両領域に基づいて実空間における車両走行軸に直交する所定の垂直平面を検出し、前記車両走行軸と前記垂直平面との交点座標を前記検出位置として検出する、
請求項５に記載の交通量計測装置。

【請求項7】

前記位置検出部は、前記所定の垂直平面として車両前面または車両背面を検出する、
請求項６に記載の交通量計測装置。

【請求項8】

前記位置検出部は、実空間における車両進行方向が奥から手前に向かう方向の場合には、前記車両前面を前記垂直平面として検出し、実空間における車両進行方向が手前から奥に向かう方向の場合には、前記車両背面を前記垂直平面として検出する、
請求項７に記載の交通量計測装置。

【請求項9】

道路平面が撮像された撮像画像と撮像時刻とを取得するステップと、
前記撮像画像から抽出される車両領域に基づいて所定の検出位置を検出するステップと、
前記検出位置と前記撮像時刻との組み合わせに対して得られる投票ピークの数に基づいて車両数をカウントし交通量を計測するステップと、
を含む、交通量計測方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、交通量計測装置および交通量計測方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、カメラによって道路平面が撮像されて得られた撮像画像から交通量を計測する技術が開発されている。かかる交通量計測技術においては、撮像画像から背景差分法に基づいて車両シルエット領域を抽出し、車両シルエット領域を追跡しながら撮像範囲を通過した車両シルエット領域の数をカウントすることによって交通量を計測するのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平７−２６２４８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、撮像画像から背景差分法に基づいて安定的に車両シルエット領域の抽出ができない場合には、車両シルエット領域を正確に追跡することが困難な状況が起こり得る。かかる状況では、撮像範囲を通過した車両シルエット領域の数を精度よくカウントすることが困難となり、交通量を精度よく計測することが困難となり得る。

【0005】

例えば、カメラが屋外に設置されるような場合には、天候の変化や日照の変化などが原因となって、安定的に車両シルエット領域の抽出ができなくなる可能性がある。また、手前側の車両に奥側の車両が隠蔽されてしまう現象が生じた場合には、手前側の車両と奥側の車両との間で車両シルエット領域が重複してしまう状況が起こり得るため、安定的に車両シルエット領域の抽出ができなくなる可能性がある。

【0006】

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、撮像画像に基づいて交通量を計測する場合において交通量計測の精度を向上させる技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記問題を解決するために、本発明のある観点によれば、道路平面が撮像された撮像画像と撮像時刻とを取得する情報取得部と、前記撮像画像から抽出される車両領域に基づいて所定の検出位置を検出する位置検出部と、前記検出位置と前記撮像時刻との組み合わせに対して得られる投票ピークの数に基づいて交通量を計測する計測部と、を備える、交通量計測装置が提供される。

【0008】

前記計測部は、前記検出位置と前記撮像時刻との組み合わせに対してハフ変換を施してハフ空間上で投票ピーク点の数を交通量として計測してもよい。

【0009】

前記位置検出部は、前記撮像画像からエッジ特徴を検出し、前記エッジ特徴に基づいて前記車両領域を抽出してもよい。

【0010】

前記計測部は、前記投票ピーク点の位置に基づいて車両速度を特定してもよい。

【0011】

前記位置検出部は、実サイズに合わせて設定された実空間における車両走行軸における座標を前記検出位置として検出してもよい。

【0012】

前記位置検出部は、前記車両領域に基づいて実空間における車両走行軸に直交する所定の垂直平面を検出し、前記車両走行軸と前記垂直平面との交点座標を前記検出位置として検出してもよい。

【0013】

前記位置検出部は、前記所定の垂直平面として車両前面または車両背面を検出してもよい。

【0014】

前記位置検出部は、実空間における車両進行方向が奥から手前に向かう方向の場合には、前記車両前面を前記垂直平面として検出し、実空間における車両進行方向が手前から奥に向かう方向の場合には、前記車両背面を前記垂直平面として検出してもよい。

【0015】

また、本発明のある観点によれば、道路平面が撮像された撮像画像と撮像時刻とを取得するステップと、前記撮像画像から抽出される車両領域に基づいて所定の検出位置を検出するステップと、前記検出位置と前記撮像時刻との組み合わせに対して得られる投票のピーク点に基づいて交通量を計測するステップと、を含む、交通量計測方法が提供される。

【発明の効果】

【0016】

以上説明したように本発明によれば、撮像画像に基づいて交通量を計測する場合において交通量計測の精度を向上させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態の概要を説明するための図である。

【図2】本発明の実施形態に係る交通量計測装置の機能構成例を示す図である。

【図3】設定部により使用されるパラメータの例を示す図である。

【図4】設定部の機能の例を説明するための図である。

【図5】位置検出部の機能の例を説明するための図である。

【図6】検出位置と撮像時刻との組み合わせの例を示す図である。

【図7】図６に示した検出位置と撮像時刻との組み合わせの例に対してハフ変換を施して得られた結果を示す図である。

【図8】本発明の実施形態に係る交通量計測装置の動作例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0019】

また、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットまたは数字を付して区別する場合もある。ただし、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。

【0020】

［概要の説明］
続いて、本発明の実施形態の概要を説明する。図１は、本発明の実施形態の概要を説明するための図である。図１に示すように、撮像部が組み込まれた交通量計測装置１０および道路平面が実空間に存在する。また、撮像部が組み込まれた交通量計測装置１０は、撮像方向が道路平面に向けられた状態で設置されている。交通量計測装置１０により撮像された撮像画像Ｉｍｇ’には道路に設けられたレーンの境界線が映っている。また、図１に示すように、交通量計測装置１０のレンズの中心が原点Ｏに設定されている。

【0021】

図１には、交通量計測装置１０に撮像部が組み込まれている例が示されているが、撮像部は交通量計測装置１０に組み込まれておらず交通量計測装置１０の外部に設置されていてもよい。かかる場合、例えば、交通量計測装置１０は、撮像部から送信された撮像画像Ｉｍｇ’を受信することにより撮像画像Ｉｍｇ’を取得してもよい。また、例えば、交通量計測装置１０は、記録媒体に記録された撮像画像Ｉｍｇ’を読み込むことにより撮像画像Ｉｍｇ’を取得してもよい。

【0022】

ここで、撮像部によって道路平面が撮像されて得られた撮像画像Ｉｍｇ’から交通量を計測する技術が提案されている。かかる交通量計測技術においては、撮像画像Ｉｍｇ’から背景差分法に基づいて車両シルエット領域を抽出し、車両シルエット領域を追跡しながら撮像範囲を通過した車両シルエット領域の数をカウントすることによって交通量を計測するのが一般的である。

【0023】

しかし、撮像画像Ｉｍｇ’から背景差分法に基づいて安定的に車両シルエット領域の抽出ができない場合には、車両シルエット領域を正確に追跡することが困難な状況が起こり得る。かかる状況では、撮像範囲を通過した車両シルエット領域の数を精度よくカウントすることが困難となり、交通量を精度よく計測することが困難となり得る。

【0024】

例えば、撮像部が屋外に設置されるような場合には、天候の変化や日照の変化などが原因となって、安定的に車両シルエット領域の抽出ができなくなる可能性がある。また、手前側の車両に奥側の車両が隠蔽されてしまう現象が生じた場合には、手前側の車両と奥側の車両との間で車両シルエット領域が重複してしまう状況が起こり得るため、安定的に車両シルエット領域の抽出ができなくなる可能性がある。

【0025】

そこで、本明細書においては、撮像画像に基づいて交通量を計測する場合において交通量計測の精度を向上させる技術を提案する。

【0026】

以上、本発明の実施形態の概要を説明した。

【0027】

［実施形態の詳細］
続いて、本発明の実施形態の詳細について説明する。まず、本発明の実施形態に係る交通量計測装置１０の機能構成について説明する。図２は、本発明の実施形態に係る交通量計測装置１０の機能構成例を示す図である。図２に示すように、本発明の実施形態に係る交通量計測装置１０は、制御部１１０、撮像部１７０、記憶部１８０および出力部１９０を備える。

【0028】

制御部１１０は、交通量計測装置１０の動作全体を制御する機能を有する。撮像部１７０は、実空間を撮像することにより撮像画像を取得する機能を有し、例えば、単眼カメラにより構成される。記憶部１８０は、制御部１１０を動作させるためのプログラムやデータを記憶することができる。また、記憶部１８０は、制御部１１０の動作の過程で必要となる各種データを一時的に記憶することもできる。出力部１９０は、制御部１１０による制御に従って出力を行う機能を有する。出力部１９０の種類は特に限定されず、計測結果記録装置であってもよいし、計測結果を通信回線にて他装置へ送信する装置であってもよいし、表示装置であってもよいし、音声出力装置であってもよい。

【0029】

なお、図２に示した例では、撮像部１７０、記憶部１８０および出力部１９０は、交通量計測装置１０の内部に存在するが、撮像部１７０、記憶部１８０および出力部１９０の全部または一部は、交通量計測装置１０の外部に備えられていてもよい。また、制御部１１０は、情報取得部１１１と、設定部１１２と、出力制御部１１３と、位置検出部１１４と、計測部１１５とを備える。制御部１１０が備えるこれらの各機能部の詳細については、後に説明する。

【0030】

以上、本発明の実施形態に係る交通量計測装置１０の機能構成例について説明した。

【0031】

まず、本発明の実施形態に係る交通量計測装置１０によりキャリブレーションが行われ得る。より詳細には、道路の平面式（以下、「道路平面式」とも言う）を算出する処理と車両の進行方向とを算出する処理とがキャリブレーションとして行われ得る。以下では、図３および図４を参照しながら、設定部１１２により行われ得るキャリブレーションについて説明する。

【0032】

図３は、設定部１１２により使用されるパラメータを示す図である。設定部１１２は、まず、撮像部１７０を構成する撮像素子のサイズと制御部１１０に提供される撮像画像Ｉｍｇ’のサイズとに基づいて、撮像素子の単位ｐｉｘｅｌ当たりの撮像画像Ｉｍｇ’のサイズｐｉｘ＿ｄｏｔをパラメータとして算出する。撮像画像Ｉｍｇ’は、原点Ｏから焦点距離だけ離れた撮像素子の撮像面上に撮像された撮像画像Ｉｍｇに基づいて生成される。また、制御部１１０に提供された撮像画像Ｉｍｇ’は、情報取得部１１１によって取得されて設定部１１２によって利用され得る。

【0033】

図３に示すように、ここでは、撮像素子がＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）である場合を例として説明するが、ＣＣＤは撮像素子の一例に過ぎない。したがって、撮像素子はＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等であってもよい。

【0034】

ここで、ＣＣＤサイズをｃｃｄ＿ｓｉｚｅとし、撮像画像Ｉｍｇ’（横：ｗｉｄｔｈ×縦：ｈｅｉｇｈｔ）のサイズをｉｍｇ＿ｓｉｚｅとすると、設定部１１２は、以下の（数式１）によりｐｉｘ＿ｄｏｔを算出することができる。一般的に、ＣＣＤサイズは、ＣＣＤの対角線の長さで表されるため、この（数式１）に示されるように、ＣＣＤサイズが撮像画像Ｉｍｇ’の縦横の２乗和の平方根で除されることにより算出される。しかし、このような手法によるパラメータｐｉｘ＿ｄｏｔの算出は一例に過ぎないため、他の手法によりパラメータｐｉｘ＿ｄｏｔが算出されてもよい。例えば、ＣＣＤの対角線の代わりにＣＣＤの縦または横の長さが用いられてもよい。

【0035】

【数1】

【0036】

なお、ＣＣＤサイズは、例えば、撮像部１７０から容易に取得される。また、撮像画像Ｉｍｇ’のサイズは、例えば、記憶部１８０から取得される。したがって、制御部１１０は、これらのサイズに基づいて、ＣＣＤの撮像面に撮像される撮像画像Ｉｍｇの実空間における３次元座標と制御部１１０に提供される撮像画像Ｉｍｇ’の２次元座標との対応関係を把握することができる。すなわち、制御部１１０は、この対応関係に基づいて、制御部１１０に提供される撮像画像Ｉｍｇ’の２次元座標からＣＣＤの撮像面に撮像される撮像画像Ｉｍｇの実空間における３次元座標を把握することができる。

【0037】

このように算出されたパラメータを用いてキャリブレーションが行われ得る。以下、図４を参照しながら、設定部１１２によりパラメータを用いて行われるキャリブレーションについて説明する。

【0038】

図４は、設定部１１２の機能を説明するための図である。図４に示したように、原点Ｏを基準としたｘｙｚ座標系（実空間）を想定する。このｘｙｚ座標系において、道路平面式をＲ１ｘ＋Ｒ２ｘ＋Ｒ３ｚ＋Ｒ４＝０とする。また、車両の進行方向を示すベクトルである進行方向ベクトルｖを（ｖｘ，ｖｙ，ｖｚ）とする。なお、以下の説明では、図４に示したように、原点Ｏから焦点距離ｆだけ離れた点（焦点）をｙ軸上に設定し、この焦点を通りｙ軸に垂直な平面を撮像面とし、この撮像面上に撮像画像Ｉｍｇが撮像されるものとして説明を続けるが、各座標軸の設定はこのような例に限定されない。

【0039】

道路平面上には、平行な２直線があらかじめ描かれている。したがって、撮像画像Ｉｍｇには、この平行な２直線が映されている。また、道路平面上には、既知の大きさＱ＿ｄｉｓ離れた２点Ｑ１，Ｑ２があらかじめ描かれている。撮像画像Ｉｍｇには、２点Ｑ１，Ｑ２が、Ｑ１’（ｘｓ１，ｆ，ｚｓ１），Ｑ２’（ｘｓ２，ｆ，ｚｓ２）として映される。なお、図４に示した例では、Ｑ１，Ｑ２が道路平面上の平行な２直線の各々上の点として描かれているが、Ｑ１，Ｑ２は、道路平面上の点であれば、特に限定されない。

【0040】

また、撮像画像Ｉｍｇに映る２直線のうち、第１の直線が通る２点をＴ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）およびＴ４（ｘ４，ｙ４，ｚ４）とし、第２の直線が通る２点をＴ２（ｘ２，ｙ２，ｚ２）およびＴ３（ｘ３，ｙ３，ｚ３）とする。すると、図４に示すように、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３およびＴ４の各々と原点Ｏとを結ぶ直線と道路平面との交点の座標は、ｔ１・Ｔ１、ｔ２・Ｔ２、ｔ３・Ｔ３およびｔ４・Ｔ４と表される。設定部１１２は、例えば、以下に示す（前提条件１）に基づいて、キャリブレーションを行うことができる。

【0041】

（前提条件１）
（条件１）道路平面上の平行な２直線の方向ベクトルは同じである。
（条件２）撮像部１７０のロールは０である。
（条件３）原点Ｏから道路平面までの距離を高さＨとする。
（条件４）道路平面上にＱ＿ｄｉｓ離れたＱ１およびＱ２が存在する。
なお、上記ロールが０であるとは、道路平面に対して垂直な方向に設置されている物体が撮像画像Ｉｍｇ上においても縦方向に映るように撮像部１７０が設置されている状態を意味する。

【0042】

設定部１１２は、以上に示したように取得される各種データと（条件１）とに基づいて、以下の（数式２）および（数式３）に示される関係式を導き出すことができる。

【0043】

【数2】

【数3】

【0044】

また、設定部１１２は、以上に示したように取得される各種データと（条件２）とに基づいて、以下の（数式４）に示される関係式を導き出すことができる。なお、ロールが０の状態であれば、道路平面式と平行な軸方向（図４に示した例では、ｘ軸方向）への道路平面に対する垂線の成分が０になるため、計算式が簡略化される（例えば、ｘ軸方向への垂線の成分が０であれば、Ｒ１＝０として計算できる）。

【0045】

【数4】

【0046】

また、設定部１１２は、以上に示したように取得される各種データと（条件３）とに基づいて、以下の（数式５）に示される関係式を導き出すことができる。

【0047】

【数5】

【0048】

また、設定部１１２は、以上に示したように取得される各種データと（条件４）とに基づいて、以下の（数式６）および（数式７）に示される関係式を導き出すことができる。

【0049】

【数6】

【数7】

【0050】

ここで、Ｋ１は、原点Ｏから道路平面上のＱ１（ｘｒ１，ｙｒ１，ｚｒ１）までの距離が原点Ｏから撮像画像Ｉｍｇ上のＱ１’（ｘｓ１，ｆ，ｚｓ１）までの距離の何倍になっているかを示す値である。同様に、Ｋ２は、原点Ｏから道路平面上のＱ２（ｘｒ２，ｙｒ２，ｚｒ２）までの距離が原点Ｏから撮像画像Ｉｍｇ上のＱ２’（ｘｓ２，ｆ，ｚｓ２）までの距離の何倍になっているかを示す値である。したがって、以下の（数式８）に示される関係式を導き出すことができる。

【0051】

【数8】

【0052】

設定部１１２は、（数式８）に示される関係式から、道路平面上の２点（Ｑ１およびＱ２）の距離の測定値Ｑ＿ｄｉｓ’を、以下の（数式９）により算出することができる。

【0053】

【数9】

【0054】

設定部１１２は、測定値Ｑ＿ｄｉｓ’と既知の大きさＱ＿ｄｉｓとの差分が最も小さくなる場合におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４を、（数式１）〜（数式９）に基づいて算出することができる。このようにＲ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４が算出されることにより、道路平面式Ｒ１ｘ＋Ｒ２ｘ＋Ｒ３ｚ＋Ｒ４＝０が決定される。

【0055】

以上に説明したような道路平面式の算出手法は、一例に過ぎない。したがって、設定部１１２は、他の手法により道路平面式を算出することも可能である。例えば、道路平面上の平行な２直線間の距離が既知であれば、この道路平面上の平行な２直線間の距離を用いることにより、（条件２）を使用しないで道路平面式を算出することができる。

【0056】

また、設定部１１２は、進行方向ベクトルｖ（ｖｘ，ｖｙ，ｖｚ）を算出することもできる。より詳細には、設定部１１２は、道路平面上の平行な２直線のうちの少なくともいずれか一方の直線の方向を算出することにより、進行方向ベクトルｖを算出することができる。例えば、設定部１１２は、座標ｔ２・Ｔ２と座標ｔ３・Ｔ３との差分を進行方向ベクトルｖとして算出してもよいし、座標ｔ１・Ｔ１と座標ｔ４・Ｔ４との差分を進行方向ベクトルｖとして算出してもよい。

【0057】

以上に説明したような手法により、設定部１１２は、キャリブレーションを行うことができる。このようなキャリブレーションにより算出された道路平面式Ｒ１ｘ＋Ｒ２ｘ＋Ｒ３ｚ＋Ｒ４＝０および進行方向ベクトルｖ（ｖｘ，ｖｙ，ｖｚ）を交通量および車両速度の計測のために利用することができる。図４に示すように、設定部１１２は、進行方向ベクトルｖ（ｖｘ，ｖｙ，ｖｚ）と平行な車両走行軸Ａを設定してもよい。上記のようにｘｙｚ座標が実空間の実サイズに合わせて設定されれば、車両走行軸Ａも実空間において実サイズに合わせて設定され得る。

【0058】

また、図４に示すように、設定部１１２は、計測範囲Ｅ１を設定してもよい。そうすれば、計測範囲Ｅ１から抽出される車両領域に基づいて交通量が計測され得る。例えば、設定部１１２は、入力操作に基づいて計測範囲Ｅ１を設定してもよいし、進行方向ベクトルｖ（ｖｘ，ｖｙ，ｖｚ）に基づいて自動的に計測範囲Ｅ１を設定してもよい。ただし、撮像範囲自体を計測範囲とする場合などには、計測範囲の設定は特になされなくてもよい。以下では、説明を簡便にするため、撮像範囲自体を計測範囲とする場合を主に説明する。出力制御部１１３は、設定部１１２によって設定された各種情報を出力部１９０に出力させてもよい。

【0059】

以上、設定部１１２により行われるキャリブレーションについて説明した。

【0060】

続いて、道路平面が撮像された撮像画像Ｉｍｇに基づいた交通量計測の詳細について説明する。上記したように、撮像部１７０から制御部１１０に対して撮像画像Ｉｍｇが提供される。さらに、撮像部１７０は計時機能を有しており、撮像画像Ｉｍｇの撮像時刻が撮像部１７０によって検出されると、検出された撮像時刻が制御部１１０に提供される。情報取得部１１１は、このようにして撮像部１７０から提供された撮像画像Ｉｍｇと撮像時刻とを取得する。

【0061】

続いて、位置検出部１１４は、撮像画像Ｉｍｇから抽出される車両領域に基づいて所定の検出位置を検出する。所定の検出位置は車両走行軸Ａにおける座標であってもよい。すなわち、位置検出部１１４は、車両走行軸Ａにおける座標を検出位置として検出してよい。位置検出部１１４による検出について図５を参照しながらさらに詳細に説明する。図５は、位置検出部１１４の機能の例を説明するための図である。なお、図５に示した例は、位置検出部１１４による検出の一例に過ぎないため、位置検出部１１４による検出は、図５に示した例に限定されない。

【0062】

図５を参照すると、道路平面上を車両Ｖが走行している。まず、位置検出部１１４は、撮像画像Ｉｍｇから車両領域を抽出する。車両領域はどのように抽出されてもよい。例えば、車両領域は、車両Ｖが図５上で映る前後のフレームにおける撮像画像Ｉｍｇ同士の差分によって抽出されるシルエットから特定される領域であってもよい。あるいは、背景画像と撮像画像Ｉｍｇとの差分により抽出されるシルエットであってもよい。

【0063】

加えて、撮像映像上の車両Ｖ上には車両輪郭およびフロントガラス等によりエッジ特徴が多数検出される。そこで上記処理によって抽出されたシルエットに基づいた車両領域から、位置検出部１１４ではさらにエッジ特徴を検出し、エッジ特徴に基づいて車両領域を検出すると、撮像環境の変化に対してより高精度な車両領域抽出が行われ得る。

【0064】

具体的には、位置検出部１１４は、上記処理によって抽出されたシルエットに基づいてエッジ特徴を検出し、検出されたエッジ特徴の集まりを車両領域として抽出してもよい。ただし、エッジ検出処理だけでは、１台の車両Ｖが映った領域が複数のエッジ領域に分断されて抽出されてしまう可能性がある。そこで、位置検出部１１４は、閾値未満の距離にあるエッジ特徴同士を一つのエッジ領域にまとめてよい。具体的には、位置検出部１１４は、各エッジ特徴に対してラベリング処理を行い、ラベル付けされたエッジ特徴同士が閾値未満の距離にあれば、そのエッジ特徴同士を一つのエッジ領域にまとめてよい。

【0065】

続いて、位置検出部１１４は、上記したように車両領域に基づいて検出位置を検出する。例えば、位置検出部１１４は、車両領域に基づいて車両走行軸Ａに直交する所定の垂直平面を検出し、車両走行軸Ａと所定の垂直平面との交点座標を検出位置として検出すればよい。所定の垂直平面は限定されないが、車両前面であってもよいし、車両背面であってもよい。すなわち、位置検出部１１４は、所定の垂直平面として車両前面または車両背面を検出してもよい。

【0066】

あるいは、位置検出部１１４は、所定の垂直平面として車両前面を検出するか車両背面を検出するかを状況に応じて変更してもよい。例えば、位置検出部１１４は、進行方向ベクトルｖが奥から手前に向かう方向の場合には、車両前面を垂直平面として検出し、進行方向ベクトルｖが手前から奥に向かう方向の場合には、車両背面を垂直平面として検出してもよい。このようにすれば、奥側の面よりも手前側の面がより鮮明に撮像画像Ｉｍｇに映る可能性が高いため、検出精度がより高まることが期待される。

【0067】

ここでは、進行方向ベクトルｖが右奥から左手前に向かう方向の場合に所定の垂直平面として車両前面Ｆ１を検出する手法の一例を説明する。まず、図５に示すように、位置検出部１１４は、撮像画像Ｉｍｇから抽出される車両領域に基づいて、車両前面最低点ｍ１’を検出する。車両前面最低点ｍ１’は、車両Ｖの車体のうち地上からの高さが最も低い点である。車両前面最低点ｍ１’はどのように検出されてもよいが、例えば、進行方向ベクトルｖが右奥から左手前に向かう方向の場合には、車両走行軸Ａに垂直な平面に対して画像上で最下点となるエッジ線（車両領域の左下の線分）上の点（例えば、中点）が車両前面最低点ｍ１’として検出される。

【0068】

続いて、位置検出部１１４は、実空間上の車両前面最低点ｍ１から道路平面に最低地上高ｈの長さの垂線を下してその交点ｍ０を通過する車両走行軸Ａに垂直な平面を車両前面Ｆ１として検出する。ここで、最低地上高ｈは、あらかじめ決められた値であってもよいし、これまでに検出された最低地上高に基づいて定められる値であってもよい。あらかじめ決められた値を最低地上高ｈとして使用する場合には、例えば、あらかじめ決められた値として複数の車両における最低地上高の平均値が使用されてもよい。図５には、車両Ｖが道路平面に接する接地点Ｄ０と車体低平面との距離が最低地上高ｈとして示されている。

【0069】

なお、ここでは、進行方向ベクトルｖが右奥から左手前に向かう方向の場合に所定の垂直平面として車両前面Ｆ１を検出する手法を説明したが、進行方向ベクトルｖが左手前から右奥に向かう方向の場合にも同様にして、最低地上点ｍ１’として車両背面の下部のエッジ線（車両領域の左下の線分）上の点（例えば、中点）が最低地上点ｍ１’として検出され、同様の手法により車両背面が検出され得る。

【0070】

また、進行方向ベクトルｖが左奥から右手前に向かう方向の場合には、最低地上点ｍ１’として車両前面の下部のエッジ線（車両領域の右下の線分）上の点（例えば、中点）が最低地上点ｍ１’として検出され、同様の手法により車両前面が検出され得る。進行方向ベクトルｖが右手前から左奥に向かう方向の場合にも同様にして、最低地上点ｍ１’として車両背面の下部のエッジ線（車両領域の右下の線分）上の点（例えば、中点）が最低地上点ｍ１’として検出され、同様の手法により車両背面が検出され得る。

【0071】

以上の例において説明したような手法により、車両領域に基づいて検出位置が検出され得る。位置検出部１１４によって検出位置が検出されれば、検出位置と撮像時刻との組み合わせが得られる。図６は、検出位置と撮像時刻との組み合わせの例を示す図である。続いて、計測部１１５は、このようにして得られた検出位置と撮像時刻との組み合わせから交通量を計測する。

【0072】

通行車両は通常、等速直線運動をしているとみなせることから、車両検出位置と撮像時間は一定の法則を満たすことになる。計測部１１５は、検出位置と撮像時刻が一定の法則となる組み合わせに対して投票を行い、投票度数がある一定値以上の値（ピーク点）になれば１台の車両領域に基づいて検出された組み合わせの集合が満たすとみなせばよい。したがって、投票ピークの数だけ車両が通過したとみなすことが可能であるため、計測部１１５は、投票ピークの数を交通量として計測すればよい。なお、ピークは、投票度数が閾値を超える場合であり、かつ、投票度数が極大となる場合であってよい。したがって、投票ピークの数だけ車両が通過したとみなすことが可能であるため、計測部１１５は、投票ピークの数を交通量として計測すればよい。なお、ピーク点は、投票度数が閾値を超える場合であるか、または、投票度数が極大となる場合であってよい。

【0073】

かかる手法によれば、投票ピークの数を交通量として計測すればよいため、車両シルエット領域を追跡処理し、撮像範囲内で追跡処理に成功した車両シルエット領域の数をカウントする必要がない。そのため、車両シルエット領域を正確に追跡することが困難な状況が生じている場合であっても、交通量を精度よく計測することが可能となる。したがって、かかる手法によれば、撮像画像に基づいて交通量を計測する場合において交通量計測の精度を向上させることが可能となる。

【0074】

具体的な例を用いてさらに説明を続ける。例えば、図５に示した例のように略直線上を車両が走行する場合には、車両はほぼ等速直線運動をすることが推測される。したがって、図６に示したように、撮像時刻と検出位置との各々の組み合わせを２次元座標上にプロットすると、１台の車両領域に基づいた検出位置は、撮像時刻の変化とともにほぼ直線に沿って変化することが推測される。

【0075】

そこで、検出位置と撮像時刻との組み合わせが直線的に変化すべきであると推測し、計測部１１５は、各々の組み合わせを通過する直線の集合に対して投票を行い、投票度数がピークとなる直線を１台の車両領域に基づいて検出された組み合わせの集合が満たすとみなせばよい。したがって、計測部１１５は、投票度数がピークとなる直線の数を交通量として計測すればよい。また、計測部１１５は、直線の傾きを車両速度として特定することも可能である。

【0076】

ここで、投票度数がピークとなる直線をどのように検出するかに関しては特に限定されない。例えば、計測部１１５は、投票度数がピークとなる直線を検出するため、検出位置と撮像時刻との組み合わせに対してハフ変換を施してもよい。かかる場合、撮像時刻をＸとし、検出位置をＹとすると、以下の（式１）に示すような関係によって、Ｘ−Ｙ平面がρ−θ平面に変換され得る。

【0077】

ρ ＝ Ｘ・ｃｏｓθ ＋ Ｙ・ｓｉｎθ ・・・（式１）

【0078】

ここで、ρは、Ｘ−Ｙ平面上において原点Ｏから直線までの距離に相当し、θは、Ｘ軸と直線とのなす角度に相当する。Ｘ−Ｙ平面における一つの直線は、ρ−θ平面においては、曲線の交点として表される。図７は、図６に示した検出位置と撮像時刻との組み合わせに対してハフ変換を施して得られた結果を示す図である。図７に示した例では、投票ピーク点Ｐ１、Ｐ２が示されており、計測部１１５は、投票ピーク点の数に相当する「２」を交通量として計測すればよい。

【0079】

また、計測部１１５は、投票ピーク点の位置に基づいて車両速度を特定してよい。より詳細には、上記したように、θがＸ−Ｙ平面におけるＸ軸と直線とのなす角度に相当し、車両速度がＸ−Ｙ平面における直線の傾きに相当することを考慮すれば、計測部１１５は、投票ピーク点のθを用いて、ｔａｎθにより車両速度を特定することが可能である。図７に示した例では、計測部１１５は、投票ピーク点Ｐ１、Ｐ２の各々のθを用いて、ｔａｎθにより２台の車両の各々の速度を特定することが可能である。

【0080】

以上、道路平面が撮像された撮像画像Ｉｍｇに基づいた交通量計測の詳細について説明した。

【0081】

続いて、本発明の実施形態に係る交通量計測装置１０の動作例について説明する。図８は、本発明の実施形態に係る交通量計測装置１０の動作例を示すフローチャートである。なお、図８に示したフローチャートは、交通量計測装置１０の動作の一例を示したに過ぎない。したがって、交通量計測装置１０の動作は、図８のフローチャートによって示される動作例に限定されない。

【0082】

図８に示すように、まず、交通量計測装置１０において情報取得部１１１は、撮像部１７０によって道路平面が撮像された撮像画像と撮像画像を撮像した時刻に相当する撮像時刻とを取得する（ステップＳ１１）。続いて、位置検出部１１４は、撮像画像から車両領域を抽出し（ステップＳ１２）、車両領域に基づいて所定の検出位置を検出する（ステップＳ１３）。

【0083】

続いて、計測部１１５は、検出位置と撮像時刻との組み合わせに対してハフ変換を施し、ρ−θ平面上における投票ピーク点の数を交通量として計測する（ステップＳ１５）。また、計測部１１５は、ρ−θ平面上における投票ピーク点の位置に基づいて車両速度を特定する（ステップＳ１６）。より詳細には、計測部１１５は、投票ピーク点のθを用いてｔａｎθにより車両速度を特定することが可能である。

【0084】

［効果の説明］
以上に説明したように、本発明の実施形態によれば、道路平面が撮像された撮像画像と撮像時刻とを取得する情報取得部１１１と、撮像画像から抽出される車両領域に基づいて所定の検出位置を検出する位置検出部１１４と、検出位置と撮像時刻との組み合わせに対して得られる投票ピークの数を交通量として計測する計測部１１５と、を備える、交通量計測装置１０が提供される。

【0085】

かかる構成によれば、投票ピークの数を交通量として計測すればよいため、車両シルエット領域を追跡しながら撮像範囲を通過した車両シルエット領域を追跡処理する必要がない。そのため、車両シルエット領域を正確に追跡することが困難な状況が生じている場合であっても、交通量を精度よく計測することが可能となる。したがって、かかる手法によれば、撮像画像に基づいて交通量を計測する場合において交通量計測の精度を向上させることが可能となる。

【0086】

［変形例の説明］
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0087】

例えば、上記の例では、車両がほぼ等速直線運動をする場合について説明した。しかし、車両の走行状況はかかる例に限定されず、カーブした道路平面上を車両が走行する場合であってもよい。かかる場合であっても車両はほぼ等速運動をすることが推測されるため、カーブした道路平面に沿って車両走行軸Ａが設定されれば、１台の車両領域に基づいた検出位置は、上記の例と同様に、撮像時刻の変化とともにほぼ直線に沿って変化することが推測されるからである。なお、かかる場合には、計測範囲Ｅ１もカーブした道路平面に沿って設定されればよい。

【0088】

さらに、車両がほぼ等速運動をする場合ではなく、車両の速さが変化する場合であってもよい。例えば、撮像時刻と検出位置との各々の組み合わせを２次元座標上にプロットすると、１台の車両領域に基づいた検出位置が、撮像時刻の変化とともにほぼ曲線に沿って変化することが推測される場合もあり得る。

【0089】

かかる場合には、検出位置と撮像時刻との組み合わせが曲線上を変化すべきであると推測し、計測部１１５は、各々の組み合わせを通過する曲線の集合に対して投票を行い、投票度数がピークとなる曲線を１台の車両領域に基づいて検出された組み合わせの集合が満たすとみなせばよい。したがって、計測部１１５は、投票度数がピークとなる曲線の数を交通量として計測すればよい。また、計測部１１５は、投票度数がピークとなる曲線それぞれの微分によって各車両速度を特定することも可能である。さらに、計測部１１５は、投票度数がピークとなる曲線それぞれの二階微分によって各車両の加速度を算出することも可能である。

【0090】

制御部１１０を構成する各ブロックは、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などから構成され、記憶部１８０により記憶されているプログラムがＣＰＵによりＲＡＭに展開されて実行されることにより、その機能が実現され得る。あるいは、制御部１１０を構成する各ブロックは、専用のハードウェアにより構成されていてもよいし、複数のハードウェアの組み合わせにより構成されてもよい。

【0091】

尚、本明細書において、フローチャートに記述されたステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的に又は個別的に実行される処理をも含む。また時系列的に処理されるステップでも、場合によっては適宜順序を変更することが可能であることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0092】

１０ 交通量計測装置
１１０ 制御部
１１１ 情報取得部
１１２ 設定部
１１３ 出力制御部
１１４ 位置検出部
１１５ 計測部
１７０ 撮像部
１８０ 記憶部
１９０ 出力部
Ｅ１ 計測範囲
Ｆ１ 車両前面
Ｐ１ 投票ピーク点
Ａ 車両走行軸
Ｖ 車両

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】