特開 2024-72514 信号機、認識装置、信号システム、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024072514

(43)【公開日】2024-05-28

(54)【発明の名称】信号機、認識装置、信号システム、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G08G 1/096 20060101AFI20240521BHJP

   B61L 5/18 20060101ALI20240521BHJP

【ＦＩ】

G08G1/096 A

B61L5/18 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022183368

(22)【出願日】2022-11-16

(71)【出願人】

【識別番号】000004651

【氏名又は名称】日本信号株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000752

【氏名又は名称】弁理士法人朝日特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松本 一宏

(72)【発明者】

【氏名】水沼 正文

【テーマコード（参考）】

5H161

5H181

【Ｆターム（参考）】

5H161AA01

5H161TT01

5H161TT14

5H161TT16

5H181AA01

5H181BB04

5H181CC04

5H181FF04

5H181FF13

5H181FF27

5H181JJ02

(57)【要約】

【課題】信号機の現示を示す光のみを用いて人の目に認識されずに、遠隔からその現示の残り時間を認識させる。
【解決手段】取得部１１１は、撮影部１７から所定のフレームレートで撮影された動画を取得する。認識部１１２は、取得部１１１が取得した動画から明るさが変動している部分、すなわちフリッカを抽出し、その周期を特定する。次に認識部１１２は、２周期以上のフリッカを分析して、このフリッカの位相の変化を検知する。そして、認識部１１２は、この位相の切り替わりに基づいて、信号機２の現示の残り時間を認識する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

人の目の時間分解能よりも短い周期に応じた周波数であって、所定のフレームレートで撮影された動画においてフリッカを生じさせる周波数で光源を点滅させ、現示の残り時間に応じて該光源の点滅の態様を変化させる信号機。

【請求項2】

前記周波数は前記現示の種別ごとに固有の周波数であり、該現示の残り時間に応じて前記点滅の位相を変化させる請求項１に記載の信号機。

【請求項3】

前記周波数は前記現示の種別ごとに固有の周波数であり、該現示の残り時間に応じて前記点滅の前記周波数を変化させる請求項１に記載の信号機。

【請求項4】

光源を点滅させる信号機を所定のフレームレートで撮影した動画に生じているフリッカの変化に基づいて前記信号機の現示の残り時間を認識する認識装置。

【請求項5】

前記フリッカから前記現示の種別を認識し、前記フリッカの前記変化から前記光源が点滅する位相の切り替わりを特定し、該位相の切り替わりに基づいて前記残り時間を認識する請求項４に記載の認識装置。

【請求項6】

前記フリッカから前記現示の種別を認識し、前記フリッカの前記変化から前記光源が点滅する周波数の切り替わりを特定し、該周波数の切り替わりに基づいて前記残り時間を認識する請求項４に記載の認識装置。

【請求項7】

計測された前記光源への接近速度と、認識した前記残り時間とに応じて自装置を搭載した移動体の運転を制御する請求項４に記載の認識装置。

【請求項8】

前記接近速度が前記残り時間から決まる範囲内にないと判定するときに警告する請求項７に記載の認識装置。

【請求項9】

人の目の時間分解能よりも短い周期に応じた周波数であって、所定のフレームレートで撮影された動画においてフリッカを生じさせる周波数で光源を点滅させ、現示の残り時間に応じて該光源の点滅の態様を変化させる信号機と、
前記信号機を前記フレームレートで撮影する撮影装置と、
前記撮影装置が撮影した前記動画を取得し、該動画に生じているフリッカの変化に基づいて前記信号機の現示の残り時間を認識する認識装置と、
を有する信号システム。

【請求項10】

コンピュータを、
所定のフレームレートで信号機を撮影した動画を取得する取得手段と、
前記動画に生じているフリッカの変化に基づいて前記信号機の現示の残り時間を認識する認識手段、
として機能させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、信号機の現示の残り時間を認識する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄道車両、自動車等の移動体の搭乗者は、信号機を見たときに、その時点での現示の種別を認識することができる。しかし、一般に移動体の搭乗者は、信号機を見ただけではその現示があとどれだけ続くのかわからない。

【0003】

信号機の現示の残り時間等の情報をその信号機の光以外を用いて移動体へ伝える技術も検討されている。信号機の光以外を用いて情報を伝える技術は、例えば、信号機の現示の残り時間の情報をその信号機と別に設置された無線送信機から移動体に搭載された無線受信機へ送信する技術等である。しかし、これらの技術は、無線送信機・無線受信機等、特別な設備を必要とするため、コストがかかる。そこで、信号機から移動体に向けて、信号機の光そのものを用いて情報を伝える技術が検討されている。

【0004】

例えば、特許文献１は、信号機等、道路に設置された発光体から情報を送信する路車間通信システムを開示している。この路車間通信システムは、発光体を構成する、配列された複数個の発光素子のうち所定の輝度パターン形状を構成するために特定した特定発光素子を、上記の情報で変調された光信号として発光させる。そして、この技術において、車両は発光体を撮像した画像から得られる特定発光素子の輝度パターンを上述した所定のパターンと比較し、両者のパターン形状が一致したときに特定発光体を対象発光体として認識し、かつその輝度パターンから得られる光信号を復調して情報を取得する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第６０６２２１４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載の、車両に備えられた受信装置は、撮像した画像から対象となる信号灯の点滅を認識し、かつその信号灯から送信されている光信号を受信し、受信した光信号から情報を復調する必要がある。そのため、車両に備えられた撮像装置は、信号灯の点滅を変調された光信号として欠落することなく撮像しなければならない。つまり、この技術は、車両側で光を復調可能な状態で取得しなければならず、デジタルビデオカメラ等と比べて時間解像度の高い受光素子を必要とする。また、この技術は、送信側、及び受信側の機器にＡＭ、ＦＭ等の変調・復調機器を必要とする。

【0007】

また、信号灯器が発する光そのものを用いて信号機から移動体へ情報を伝達する場合、人の目から見てその光が情報の有無によって異なって見えると、人の目が認識するその信号機の現示が異なってしまうことがある。つまり、信号灯器が発する光そのものにより情報を伝達する手段は、人の目による見え方に影響を生じさせない必要がある。

【0008】

本発明の目的の一つは、信号機の現示を示す光のみを用いて人の目に認識されずに、遠隔からその現示の残り時間を認識させることである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、人の目の時間分解能よりも短い周期に応じた周波数であって、所定のフレームレートで撮影された動画においてフリッカを生じさせる周波数で光源を点滅させ、現示の残り時間に応じて該光源の点滅の態様を変化させる信号機、を第１の態様として提供する。

【0010】

第１の態様の信号機によれば、信号機の現示を示す光のみを用いて人の目に認識されずに、遠隔からその現示の残り時間を認識させることができる。

【0011】

第１の態様の信号機において、前記周波数は前記現示の種別ごとに固有の周波数であり、該現示の残り時間に応じて前記点滅の位相を変化させる、という構成が第２の態様として採用されてもよい。

【0012】

第２の態様の信号機によれば、点滅の周波数で現示の種別を通知し、その点滅の位相の変化で現示の残り時間を通知する。

【0013】

第１の態様の信号機において、前記周波数は前記現示の種別ごとに固有の周波数であり、該現示の残り時間に応じて前記点滅の前記周波数を変化させる、という構成が第３の態様として採用されてもよい。

【0014】

第３の態様の信号機によれば、点滅の周波数で現示の種別を通知し、その周波数の変化で現示の残り時間を通知する。

【0015】

本発明は、光源を点滅させる信号機を所定のフレームレートで撮影した動画に生じているフリッカの変化に基づいて前記信号機の現示の残り時間を認識する認識装置、を第４の態様として提供する。

【0016】

第４の態様の認識装置によれば、人の目が認識できない点滅をする信号機を撮影した動画に生じているフリッカを用いて、遠隔からその信号機の現示の残り時間を認識することができる。

【0017】

第４の態様の認識装置において、前記フリッカから前記現示の種別を認識し、前記フリッカの前記変化から前記光源が点滅する位相の切り替わりを特定し、該位相の切り替わりに基づいて前記残り時間を認識する、という構成が第５の態様として採用されてもよい。

【0018】

第５の態様の認識装置によれば、信号機を撮影した動画に生じているフリッカから求まるその信号機の点滅の位相が切り替わったことにより、遠隔からその信号機の現示の残り時間を認識することができる。

【0019】

第４の態様の認識装置において、前記フリッカから前記現示の種別を認識し、前記フリッカの前記変化から前記光源が点滅する周波数の切り替わりを特定し、該周波数の切り替わりに基づいて前記残り時間を認識する、という構成が第６の態様として採用されてもよい。

【0020】

第６の態様の認識装置によれば、信号機を撮影した動画に生じているフリッカから求まるその信号機の点滅の周波数が切り替わったことにより、遠隔からその信号機の現示の残り時間を認識することができる。

【0021】

第４の態様の認識装置において、計測された前記光源への接近速度と、認識した前記残り時間とに応じて自装置を搭載した移動体の運転を制御する、という構成が第７の態様として採用されてもよい。

【0022】

第７の態様の認識装置によれば、移動体の光源への接近速度を、信号機の現示の残り時間に応じた速度に調整することができる。

【0023】

第７の態様の認識装置において、前記接近速度が前記残り時間から決まる範囲内にないと判定するときに警告する、という構成が第８の態様として採用されてもよい。

【0024】

第８の態様の認識装置によれば、移動体の光源への接近速度が信号機の現示の残り時間に応じた範囲内にないときに警告することができる。

【0025】

本発明は、人の目の時間分解能よりも短い周期に応じた周波数であって、所定のフレームレートで撮影された動画においてフリッカを生じさせる周波数で光源を点滅させ、現示の残り時間に応じて該光源の点滅の態様を変化させる信号機と、前記信号機を前記フレームレートで撮影する撮影装置と、前記撮影装置が撮影した前記動画を取得し、該動画に生じているフリッカの変化に基づいて前記信号機の現示の残り時間を認識する認識装置と、を有する信号システム、を第９の態様として提供する。

【0026】

第９の態様の信号システムによれば、信号機の現示を示す光のみを用いて人の目に認識されずに、遠隔からその現示の残り時間を認識させることができる。

【0027】

本発明は、コンピュータを、所定のフレームレートで信号機を撮影した動画を取得する取得手段と、前記動画に生じているフリッカの変化に基づいて前記信号機の現示の残り時間を認識する認識手段、として機能させるためのプログラム、を第１０の態様として提供する。

【0028】

第１０の態様のプログラムによれば、人の目が認識できない点滅をする信号機を撮影した動画に生じているフリッカを用いて、遠隔からその信号機の現示の残り時間を認識することができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明の実施形態に係る信号システム９の構成の例を示すブロック図。

【図2】認識装置１の構成の例を示す図。

【図3】信号機２の構成の例を示す図。

【図4】認識装置１の機能的構成の例を示す図。

【図5】フリッカを説明するための図。

【図6】フリッカの位相の変化を説明するための図。

【図7】位相シフトの詳細を説明するための図。

【図8】認識装置１の動作の流れの例を示すフロー図。

【図9】指示処理の動作の流れの例を示すフロー図。

【図10】現示の残り時間に応じて周波数自体を変化させる態様を説明する図。

【発明を実施するための形態】

【0030】

＜実施形態＞
＜信号システムの構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る信号システム９の構成の例を示すブロック図である。図１に示す信号システム９は、認識装置１、信号機２、通信回線３、及び管理装置４を有する。これらの構成は、信号システム９において、いずれも複数であってもよいし、１つであってもよい。

【0031】

また、信号システム９は、図１に示す通り、航法衛星５から発射される信号を利用してもよい。なお、信号システム９は、位置の測定のために少なくとも４機の航法衛星５を利用する。図１に示す１つの航法衛星５は、信号システム９が利用するこれら複数の航法衛星５を代表して描いたものである。

【0032】

管理装置４は、信号機２を制御、管理する装置である。管理装置４は、情報処理装置であり、例えば、コンピュータである。管理装置４は、一台の情報処理装置で構成されてもよいが、複数台の情報処理装置が連携することで構成されてもよい。図１に示す管理装置４は、通信回線３を経由して信号機２を制御する。

【0033】

通信回線３は、有線又は無線により管理装置４と信号機２とを通信可能に接続する回線である。通信回線３は、鉄道、公道等の安全性を担保する目的から専用回線であることが望ましい。

【0034】

信号機２は、管理装置４と通信回線３経由で通信可能に接続され、管理装置４の制御の下、移動体に向けて指示（現示ともいう）を行う。また、この信号機２は、人の目の時間分解能よりも短い周期に応じた周波数で光源を点滅させる。そして、信号機２は、現示の残り時間に応じて光源の点滅の態様を変化させる。

【0035】

ここで「人の目の時間分解能」とは、約５０ｍｓ（ミリ秒）から約１００ｍｓ程度といわれている。この時間よりも短い周期で点滅する光は、人が見ると連続して点灯しているように知覚される。約５０ｍｓに応じた周波数は約２０Ｈｚであるので、人の目の時間分解能よりも短い周期に応じた周波数は、例えば約２０Ｈｚを超える周波数である。この周波数で点滅するため、信号機２の光源の点滅は、人にとって連続点灯と認識され、点滅として認識されない。

【0036】

なお、現示自体を表すための点滅は、上述した人に認識されない周波数の点滅と区別される。現示自体を表すための点滅は、例えば、人が認識できる１Ｈｚの点滅である。この点滅は、例えば、黄色の信号灯器を０．５秒ずつ繰り返し点灯、消灯させるといったものである。この場合、信号機２は、０．５秒の点灯の期間に、例えば、１０８Ｈｚといった人が認識できない周波数で光源を点滅させて、現示の残り時間を表す。

【0037】

認識装置１は、遠隔から信号機２を撮影した動画を用いて、この信号機２の現示の残り時間を認識する装置である。認識装置１は、情報処理装置であり、例えば、スマートフォン、タブレットＰＣ、スレートＰＣ等である。認識装置１は、例えば、移動体に搭載される。

【0038】

なお、認識装置１は、上述した動画を用いて、信号機２の現示種別を認識してもよい。現示種別とは、信号機２による現示の種別である。現示種別は、例えば、進め、止まれ等である。

【0039】

＜認識装置の構成＞
図２は、認識装置１の構成の例を示す図である。認識装置１は、プロセッサ１１、メモリ１２、通信部１３、操作部１４、表示部１５、警報部１６、撮影部１７、測位部１８、及び慣性計測部１９を有する。これらは、バスにより相互に通信可能に接続されている。

【0040】

メモリ１２は、プロセッサ１１に読み込まれるオペレーティングシステム、各種のコンピュータプログラム（以下、単にプログラムという）、データ等を記憶する記憶手段である。メモリ１２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）を有する。なお、メモリ１２は、ソリッドステートドライブ、ハードディスクドライブ等を有してもよい。

【0041】

プロセッサ１１は、メモリ１２からプログラムを読出して実行することにより認識装置１を制御する。プロセッサ１１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。また、プロセッサ１１は、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）であってもよいし、ＦＰＧＡを含んでもよい。また、このプロセッサは、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、又は他のプログラマブル論理デバイスを有し、これらによって制御を行ってもよい。

【0042】

通信部１３は、有線又は無線により認識装置１を外部の装置（外部装置ともいう）に通信可能に接続する通信回路である。認識装置１が接続する外部装置は、例えば、移動体の運転を制御する制御装置等である。

【0043】

操作部１４は、各種の指示をするための操作ボタン、タッチパネル等の操作子を備える。操作部１４は、ユーザから操作を受付けてその操作内容に応じた信号をプロセッサ１１に送る。操作部１４は、操作子として、キーボード、マウスを備えていてもよい。

【0044】

表示部１５は、液晶ディスプレイ等の表示画面を有しており、プロセッサ１１の制御の下、画像を表示する。表示画面の上には、操作部１４の透明のタッチパネルが重ねて配置されてもよい。

【0045】

警報部１６は、認識装置１において危険・異常な状況が検知されたときに、その旨を認識装置１のユーザに伝える機器である。警報部１６は、例えば、スピーカ・回転灯等であり、これらが発する音声・光等により、危険・異常な状況をユーザに警告する。

【0046】

撮影部１７は、信号機２を含む光景を所定のフレームレートで撮影し、動画を生成する機器である。撮影部１７は、例えばレンズ、ミラー、プリズム等の光学系、及びＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ等の撮像素子を備える。この撮影部１７は、例えば、デジタルビデオカメラである。撮影部１７により撮影される動画のフレームレートは、例えば、６０ｆｐｓ（frame per second）である。

【0047】

測位部１８は、全地球航法衛星システム（GNSS: Global Navigation Satellite System)等の衛星測位システムを構成する受信機である。測位部１８は、図１に示す航法衛星５から発射される信号を用いて自機の位置を測定（すなわち、測位）する。

【0048】

慣性計測部１９は、ＩＭＵ（inertial measurement unit）とも呼ばれ、三次元空間における角速度と加速度を測定する装置である。この慣性計測部１９は、例えば、三軸のジャイロスコープ及び三方向の加速度センサを備える。この慣性計測部１９は、認識装置１の角速度、及び加速度を測定し、これらの測定値により、認識装置１が搭載されている移動体等の速度を特定する。

【0049】

＜信号機の構成＞
図３は、信号機２の構成の例を示す図である。図３に示す信号機２は、矢印が表された信号灯器を含む矢印式の信号機である。

【0050】

この信号機２は、緑色、黄色、赤色にそれぞれ発光する３つの信号灯器２１Ｇ、２１Ｙ、２１Ｒ、及び、左折矢印、直進矢印、右折矢印がそれぞれ緑色に発光する３つの信号灯器２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ（以下、これらを区別しない場合、単に「信号灯器２１」という）、計６つの信号灯器２１を有する。

【0051】

これらの信号灯器２１は、光源として、例えば、ＬＥＤ（light emitting diode）等の発光素子を有する。信号灯器２１は、レンズ等の光学系を有してもよい。なお、信号機２が有する信号灯器２１の数は、上述した６つに限らず、５以下でもよいし、７以上でもよい。

【0052】

また、信号機２は、信号灯器２１のほかに、この信号灯器２１を制御する制御盤２２を有する。この制御盤２２は、信号制御部２２１、灯器開閉部２２２、及び変調部２２３を有する。

【0053】

信号制御部２２１は、灯器開閉部２２２、及び変調部２２３を介して信号灯器２１を制御するプロセッサである。信号制御部２２１は、例えば、ＣＰＵである。なお、信号制御部２２１は、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ等のプログラマブル論理デバイスを含んでもよいし、プログラマブル論理デバイスのみで構成されてもよい。

【0054】

信号制御部２２１は、灯器開閉部２２２に制御信号Ｏを送信する。制御信号Ｏは、現示の種別を指定する制御信号である。また、信号制御部２２１は、変調部２２３に制御信号Ｔを送信する。制御信号Ｔは、現示の残り時間を指定する制御信号である。

【0055】

灯器開閉部２２２は、信号制御部２２１から制御信号Ｏを受信し、この制御信号Ｏに応じて信号線の回路を開閉する。例えば、図３に示す灯器開閉部２２２は、６本の信号線Ｇ、Ｙ、Ｒ、Ａ、Ｂ、Ｃで、それぞれ信号灯器２１Ｇ、２１Ｙ、２１Ｒ、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃに接続している。灯器開閉部２２２が信号制御部２２１から受信した制御信号Ｏに応じて、信号線Ｒの回路のみを閉じると、信号灯器２１のうち、信号灯器２１Ｒのみが点灯する。また、灯器開閉部２２２が制御信号Ｏに応じて、信号線Ｇ及び信号線Ａの２つの回路のみを閉じると、信号灯器２１のうち、信号灯器２１Ｇ及び信号灯器２１Ａの２つのみが点灯する。信号機２の現示種別は、信号灯器２１のそれぞれの点灯、及び消灯の組合せによって表される。

【0056】

変調部２２３は、灯器開閉部２２２と信号灯器２１とを接続する信号線の途中に設置された機器である。変調部２２３は、信号制御部２２１から制御信号Ｔを受信し、この制御信号Ｔが示す現示の残り時間に応じて、回路が閉じた信号線を伝播する点灯信号を変調する。この変調により、点灯信号は信号灯器２１を決められた周波数で点滅させる。この周波数は、上述した人が認識できない周波数である。また、この周波数は、認識装置１の撮影部１７で撮影された動画においてフリッカを生じさせる周波数帯域から選ばれる。すなわち、この信号機２は、人の目の時間分解能よりも短い周期に応じた周波数であって、所定のフレームレートで撮影された動画においてフリッカを生じさせる周波数で光源を点滅させる信号機の例である。

【0057】

図３に示す制御盤２２の信号制御部２２１は、それぞれの信号灯器２１を点滅させる周波数を、その信号灯器２１の色（灯色ともいう）ごとに定める。信号機２の現示種別は、信号灯器２１の点灯及び消灯の組合せで決まる。そのため、信号機２は、灯色ごとに固有の周波数で信号灯器２１を点滅させることで、それら固有の周波数の組合せに応じた現示種別を表現する。

【0058】

そして、図３に示す制御盤２２の変調部２２３は、信号制御部２２１から受信した制御信号Ｔが示す現示の残り時間に応じて、点滅させていた信号灯器２１のその点滅の態様を変化させる。この変調部２２３は、現示の残り時間に応じて点滅の周波数を変えずに、点滅の位相を変化させる。つまり、この変調部２２３を有する信号機２は、現示の残り時間に応じて光源の点滅の態様を変化させる信号機の例である。

【0059】

また、この場合の信号機２は、人の目の時間分解能よりも短い周期に応じた周波数、かつ、所定のフレームレートで撮影された動画においてフリッカを生じさせる周波数であって、現示の種別ごとに固有の周波数で光源を点滅させ、現示の残り時間に応じて点滅の位相を変化させる信号機の例である。

【0060】

＜認識装置の機能的構成＞
図４は、認識装置１の機能的構成の例を示す図である。認識装置１のプロセッサ１１は、メモリ１２に記憶されたプログラムを読み込んで実行することにより、取得部１１１、認識部１１２、判定部１１３、及び警告部１１４として機能する。なお、メモリ１２は、図５において省略されている。

【0061】

取得部１１１は、撮影部１７から所定のフレームレートで撮影された動画を取得する。認識部１１２は、取得部１１１が取得した動画から明るさが変動している部分、すなわちフリッカを抽出し、その周期を特定する。

【0062】

図５は、フリッカを説明するための図である。信号灯器２１は、制御盤２２の指示に従って所定の周波数で点滅している。また、認識装置１の撮影部１７は、所定のフレームレートで信号灯器２１を撮影している。このとき、信号灯器２１の光は、動画においてちらついて見える。この光のちらつきは、フリッカと呼ばれる。フリッカの周波数は、信号灯器２１の点滅の周波数、及び撮影部１７の撮影のフレームレートがそれぞれ整数で表されるとき、それらの最大公約数で求められる。フリッカの周期は、求めた周波数の逆数である。

【0063】

図５の（ａ）に示す通り、信号灯器２１が１０８Ｈｚで点滅を繰り返している場合、点滅の周期は約９．２６ｍｓ（ミリ秒）である。また、撮影部１７が６０ｆｐｓのフレームレートで動画を撮影している場合、この動画のフレーム間の周期は約１６．７ｍｓである。そして、このとき、信号灯器２１の光は、動画においてフリッカとして現れ、１０８Ｈｚと６０Ｈｚとの最大公約数である１２Ｈｚで変動する。このフリッカの周期は約８３．３ｍｓである。

【0064】

信号灯器２１の点滅の周波数が変わると、フリッカの周期も変わる。例えば、図５の（ｂ）に示すように、１０５Ｈｚで点滅させた信号灯器２１を、６０ｆｐｓのフレームレートで撮影すると、この信号灯器２１の光は動画において１５Ｈｚで変動する。このフリッカの周期は約６６．７ｍｓである。また、図５の（ｃ）に示すように、１０２Ｈｚで点滅させた信号灯器２１を、６０ｆｐｓのフレームレートで撮影すると、この信号灯器２１の光は動画において６Ｈｚで変動する。このフリッカの周期は約１６６．７ｍｓである。

【0065】

認識部１１２は、取得した動画において明滅している部分、すなわち、フリッカの周期を特定する。そして認識部１１２は、求めたこのフリッカの周期と、既知であるフレームレートと、を用いて、動画においてこのフリッカを生じさせている光源の点滅の周波数を求める。

【0066】

そして、認識部１１２は、求めた周波数が信号灯器２１の点滅に適用されるいずれかの周波数である場合、この周波数で点滅する光源を信号灯器２１である、と判定し、この信号灯器２１の現示種別を認識する。

【0067】

したがって、この認識部１１２として機能するプロセッサ１１を有する認識装置１は、所定のフレームレートで撮影された動画に含まれる光源により生じるフリッカから（具体的には、そのフリッカの周期に基づいて）信号機の現示種別を認識する認識装置の例である。

【0068】

なお、認識部１１２は、慣性計測部１９が計測した認識装置１の速度を用いて、求めたフリッカの周波数を補正してもよい。

【0069】

次に認識部１１２は、２周期以上のフリッカを分析して、このフリッカの変化を検知する。この実施形態において、この認識部１１２は、フリッカの位相の変化を検知する。

【0070】

図６は、フリッカの位相の変化を説明するための図である。図６の（ａ）には、信号機２が信号灯器２１を１０２Ｈｚで点滅させ、かつ、認識装置１の撮影部１７がこの信号灯器２１を６０ｆｐｓのフレームレートで撮影していることが示されている。このとき、信号灯器２１の光は、撮影された動画において６Ｈｚのフリッカを生じさせる。このフリッカの周期Ｔｆは約１６６．７ｍｓであり、６０ｆｐｓのフレームレートにおける１０フレームに相当する。

【0071】

ここで、信号機２の制御盤２２において、変調部２２３は、信号制御部２２１から制御信号Ｔを受信すると、図６の（ｂ）に示す通り、信号灯器２１が１０フレーム目に相当する点滅を取り消して、次のフリッカの周期の１フレーム目に相当する点滅を前倒しで行うように点灯信号を変調する。この変調は、「位相シフト」とも呼ばれる。この位相シフトを行うことにより、フリッカの周期Ｔｆは、一時的に約１５０ｍｓに短縮される。短縮されたこの周期Ｔｆは、６０ｆｐｓのフレームレートにおける９フレームに相当する。

【0072】

図７は、位相シフトの詳細を説明するための図である。１０２Ｈｚで点滅する信号灯器２１は、約９．８０４ｍｓの周期で点灯と消灯とを繰り返している。この点灯及び消灯のそれぞれの期間が等しい場合、図７の（ａ）に示す通り、１周期における点灯の時間は約４．９０２ｍｓである。上述した通り、１０２Ｈｚで点滅する信号灯器２１は、６０ｆｐｓのフレームレートにおける１０フレームに相当する周期Ｔｆ、つまり約１６６．７ｍｓで動画にフリッカを生じさせている。したがって、この信号灯器２１は、フリッカの９フレーム目に相当する期間で２回目に点灯してから約２．９４１ｍｓが経過したときに１０フレーム目に進む。

【0073】

このとき、信号機２の制御盤２２は、信号灯器２１に位相シフトを指示する。位相シフトが指示されると信号灯器２１は、１０フレーム目の点滅を取り消して、次の１フレーム目に相当する点滅を前倒しで行う。その結果、信号灯器２１は、図７の（ｂ）に示す通り、９フレーム目に相当する点滅をした直後に、次周期のフリッカにおける１フレーム目に相当する点滅をする。このとき、フレーム間のつなぎ目は、約７．８４３ｍｓにわたる期間の点灯になる。

【0074】

この位相シフトが行われると、この信号灯器２１を有する信号機２を６０ｆｐｓで撮影した動画には、フリッカの位相の切り替わりが生じる。認識装置１のプロセッサ１１によって実現する上述した認識部１１２は、この動画からこの位相の切り替わりを特定する。そして、この認識部１１２は、特定した位相の切り替わりに基づいて、信号機２の現示の残り時間を認識する。

【0075】

例えば、信号機２の制御盤２２において、信号制御部２２１が変調部２２３に現示の残り時間が閾値未満になったことを示す制御信号Ｔを送信すると、変調部２２３は、この制御信号Ｔに応じた位相シフトをする。このときの位相シフトの大きさは取り消された点滅期間に相当するフレーム数で示される。つまり、１０フレーム目に相当する点滅のみを取り消した場合、位相シフトの大きさは１フレーム分である。変調部２２３は、例えば、上述した制御信号Ｔを受信すると、フリッカの２周期分の期間にわたって、位相シフトを行わず、その直後の１周期のフリッカに対して１フレーム分の点滅を取り消す位相シフトを行う。その結果、信号灯器２１を撮影した動画には、６０ｆｐｓのフレームレートにおける１０フレームに相当する周期のフリッカが２回だけ続いた後に、９フレームに相当する周期のフリッカが１回だけ生じ、これが繰り返される。

【0076】

認識部１１２は、上述した動画から周期がフレーム数に換算して１０→１０→９→１０→１０→９…と続くフリッカの変化を特定する。そして、この認識部１１２は、特定したこのフリッカの変化から、信号機２において１フレーム分の点滅を取り消す位相シフトが行われていることを特定する。認識部１１２は、特定した位相シフトの大きさが１フレーム分であることから、これに予め対応づけられている現示の残り時間を認識する。

【0077】

なお、位相シフトの大きさは複数あってもよい。位相シフトの大きさは、例えば、大きいほど短い残り時間を示していてもよい。

【0078】

したがって、この認識部１１２として機能するプロセッサ１１を有する認識装置１は、所定のフレームレートで信号機を撮影した動画に生じているフリッカの変化に基づいて信号機の現示の残り時間を認識する認識装置の例である。

【0079】

また、上述した実施形態における認識装置１は、所定のフレームレートで信号機を撮影した動画に生じているフリッカから現示の種別を認識し、このフリッカの変化から光源が点滅する位相の切り替わりを特定し、この位相の切り替わりに基づいて残り時間を認識する認識装置の例である。

【0080】

図４に示した判定部１１３は、慣性計測部１９が計測した認識装置１の速度と測位部１８が測定した認識装置１の位置とを用いて、認識装置１を搭載した移動体が信号機２に接近する速度（以下、接近速度ともいう）を特定する。また、判定部１１３は、認識部１１２が認識した信号機２の現示種別に基づいて、その現示種別により示される、移動体に許容される接近速度の範囲を特定する。

【0081】

そして、判定部１１３は、移動体の信号機２への接近速度が、認識された現示種別により示される範囲内にあるか否かを判定し、その判定結果を表示部１５に表示する。

【0082】

また、判定部１１３は、特定した移動体の信号機２への接近速度と、認識部１１２が認識した現示の残り時間とに基づいて、移動体の運転を制御してもよい。この場合、判定部１１３は、通信部１３を介して移動体の運転を制御する制御装置に制御信号を送る。

【0083】

すなわち、この判定部１１３として機能するプロセッサ１１を有する認識装置１は、計測された光源への接近速度と、認識した残り時間とに応じて自装置を搭載した移動体の運転を制御する認識装置の例である。

【0084】

警告部１１４は、移動体の信号機２への接近速度が、認識された現示の残り時間の範囲内にない、と判定部１１３が判定した場合に、警報部１６を制御して警告する。すなわち、この警告部１１４として機能するプロセッサ１１を有する認識装置１は、移動体の信号機への接近速度が認識された現示の残り時間から決まる範囲内にないと判定するときに警告する認識装置の例である。

【0085】

＜認識装置の動作＞
＜全体の動作＞
図８は、認識装置１の動作の流れの例を示すフロー図である。認識装置１のプロセッサ１１は、慣性計測部１９、及び測位部１８を利用して認識装置１を搭載した移動体の信号機２に対する接近速度を計測する（ステップＳ１０１）。また、プロセッサ１１は、撮影部１７から動画を取得する（ステップＳ１０２）。

【0086】

動画を取得するとプロセッサ１１は、その動画にフリッカがあるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。動画にフリッカがない、と判定する場合（ステップＳ１０３；ＮＯ）、プロセッサ１１は、処理をステップＳ１０１に戻す。

【0087】

一方、動画にフリッカがある、と判定する場合（ステップＳ１０３；ＹＥＳ）、プロセッサ１１は、そのフリッカの周期を特定する（ステップＳ１０４）。

【0088】

そして、プロセッサ１１は、特定したフリッカの周期と、撮影部１７のフレームレートとから、信号機２において信号灯器２１の発する光の点滅の周波数を特定する（ステップＳ１０５）。このとき、プロセッサ１１は、上述した接近速度を用いて、点滅の周波数を補正してもよい。

【0089】

光の点滅の周波数を特定すると、プロセッサ１１は、この周波数に基づいて信号機２の現示種別を認識し（ステップＳ１０６）、認識したこの現示種別に応じて表示部１５、又は通信部１３を介して外部装置へ指示を出す指示処理を行う（ステップＳ２００）。

【0090】

指示処理が終了すると、プロセッサ１１は、認識装置１を終了させるための条件（終了条件ともいう）が満たされたか否かを判定する（ステップＳ１０７）。終了条件が満たされていない、と判定する場合（ステップＳ１０７；ＮＯ）、プロセッサ１１は、処理をステップＳ１０１に戻す。終了条件が満たされた、と判定する場合（ステップＳ１０７；ＹＥＳ）、プロセッサ１１は、処理を終了する。

【0091】

＜指示処理の動作＞
図９は、指示処理の動作の流れの例を示すフロー図である。この指示処理は、図８にステップＳ２００で示した処理である。図９に示す通り、プロセッサ１１は、認識した現示種別が「進行」、「右折」、「直進」、「左折」のいずれかであるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。

【0092】

「進行」は、例えば、信号灯器２１Ｇのみを灯火させる現示であり、移動体に進行を許可する現示種別である。また、「右折」、「直進」、「左折」は、例えば、信号灯器２１Ｒとともに、それぞれ信号灯器２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃを灯火させる現示であり、いずれも矢印の方向への進行を移動体に許可する現示種別である。これらの現示種別は、総称して「進行許可」と呼ばれる。

【0093】

認識した現示種別が「進行許可」のいずれかである、と判定する場合（ステップＳ２０１；ＹＥＳ）、プロセッサ１１は、表示部１５により移動体を進行させてよい旨の指示を示す進行表示を行う（ステップＳ２０２）。

【0094】

次に、プロセッサ１１は、複数周期にわたってフリッカを分析して、その変化を検知し、そのフリッカの変化から現示の残り時間を特定する（ステップＳ２２１）。そして、プロセッサ１１は、特定したその残り時間を表示部１５に表示させる（ステップＳ２２２）。

【0095】

次に、プロセッサ１１は、認識装置１を搭載した移動体の信号機２への接近速度が０であるか否か判定する（ステップＳ２０３）。

【0096】

接近速度が０である、と判定する場合（ステップＳ２０３；ＹＥＳ）、プロセッサ１１は、通信部１３を介して移動体の制御装置に進行を指示する（ステップＳ２０４）。一方、接近速度が０でない、と判定する場合（ステップＳ２０３；ＮＯ）、プロセッサ１１は、ステップＳ２０４を行わずにこの指示処理を終了して呼び出し元に制御を返す。

【0097】

ステップＳ２０１の判定において、認識した現示種別が「進行許可」ではない、と判定する場合（ステップＳ２０１；ＮＯ）、プロセッサ１１は、認識した現示種別が「停止指示」であるか否かを判定する（ステップＳ２０５）。

【0098】

「停止指示」は、例えば、信号灯器２１Ｙのみを灯火させる現示である。この「停止指示」は、移動体を原則として停止させる指示であって、例外として安全に停止できない場合に停止せずに進行することを移動体に許可する指示である。

【0099】

認識した現示種別が「停止指示」である、と判定する場合（ステップＳ２０５；ＮＯ）、プロセッサ１１は、表示部１５により原則として移動体を停止させる旨の指示を表示する（ステップＳ２０６）。そして、プロセッサ１１は、認識装置１を搭載した移動体の信号機２への接近速度が予め決められた閾値を超えているか否か判定する（ステップＳ２０７）。

【0100】

接近速度が閾値を超えている、と判定する場合（ステップＳ２０７；ＹＥＳ）、プロセッサ１１は、通信部１３を介して移動体の制御装置に減速を指示する（ステップＳ２０８）。一方、接近速度が閾値を超えていない、と判定する場合（ステップＳ２０７；ＮＯ）、プロセッサ１１は、ステップＳ２０８を行わずにこの指示処理を終了して呼び出し元に制御を返す。

【0101】

ステップＳ２０５の判定において、認識した現示種別が「停止指示」ではない、と判定する場合（ステップＳ２０５；ＮＯ）、プロセッサ１１は、認識した現示種別が「停止命令」であるか否かを判定する（ステップＳ２０９）。

【0102】

「停止命令」は、例えば、信号灯器２１Ｒのみを灯火させる現示である。この「停止命令」は、移動体を停止させる命令である。

【0103】

認識した現示種別が「停止命令」である、と判定する場合（ステップＳ２０９；ＮＯ）、プロセッサ１１は、表示部１５により移動体を停止させる旨の命令を表示する（ステップＳ２１０）。

【0104】

次に、プロセッサ１１は、複数周期にわたってフリッカを分析して、その変化を検知し、そのフリッカの変化から現示の残り時間を特定する（ステップＳ２３１）。そして、プロセッサ１１は、特定したその残り時間を表示部１５に表示させる（ステップＳ２３２）。

【0105】

次に、プロセッサ１１は、認識装置１を搭載した移動体の信号機２への接近速度が０であるか否か判定する（ステップＳ２１１）。

【0106】

接近速度が０でない、と判定する場合（ステップＳ２１１；ＮＯ）、プロセッサ１１は、通信部１３を介して移動体の制御装置に停止を指示する（ステップＳ２１２）。一方、接近速度が０である、と判定する場合（ステップＳ２０７；ＹＥＳ）、プロセッサ１１は、ステップＳ２１２を行わずにこの指示処理を終了して呼び出し元に制御を返す。

【0107】

以上、説明した処理を実行することにより、認識装置１は、信号機２の現示の残り時間をこの信号機２を撮影した動画から認識する。この認識装置１は、無線通信回路等の追加の機器を使用せずに、現示の残り時間を認識することができるので、追加の機器を導入する場合に比べて初期費用が抑えられる。

【0108】

また、説明した信号機２は、ＬＥＤ等の光源を指定の周波数で点滅させる回路を導入するだけで認識装置１に現示の残り時間を伝えることができる。そのため、本発明の信号機２は、既設の信号機から製造することができる。

【0109】

また、説明した認識装置１は、汎用のデジタルビデオカメラ等である撮影部１７により一般的なフレームレートで撮影された動画から、信号機２の現示の残り時間を認識する。そのため、この認識装置１は、信号灯器が発する光の変調・復調を必要とする機器に比べてコストパフォーマンスに優れる。

【0110】

以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさ及び配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。したがって、本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

【0111】

＜変形例＞
以上が実施形態の説明であるが、この実施形態の内容は以下のように変形し得る。また、以下の変形例は組み合わされてもよい。

【0112】

＜１＞
上述した実施形態において、信号機２の制御盤２２は、それぞれの信号灯器２１を点滅させる周波数を、その信号灯器２１の色ごとに定めていた。しかし、制御盤２２は、信号灯器２１の色に対応していない周波数でその信号灯器２１を点滅させてもよい。

【0113】

例えば、制御盤２２は、信号機２の全体が表現する現示種別に対応した固有の周波数で、点灯させる全ての信号灯器２１をそれぞれ点滅させてもよい。同時に点灯する２以上の信号灯器２１をそれぞれ共通の周波数で点滅させる場合、その共通の周波数が、信号機２の全体が表現する１つの現示種別に対応していれば、それぞれの信号灯器２１の灯色に関係なく、周波数から現示種別が定まるからである。

【0114】

＜２＞
上述した実施形態において、認識装置１は、信号機２を撮影した動画から、フリッカの周期を特定し、この信号機２において点滅する１つの信号灯器２１の点滅の周波数を特定して、その現示種別を認識していた。しかし、認識装置１は、２以上の信号灯器２１を同時に異なる周期で点滅させる信号機２の現示種別を認識することもできる。この場合、認識装置１は、同時に異なる周期で点滅する信号灯器２１のそれぞれによって、動画内に発生するフリッカをそれぞれ抽出し、それらフリッカの周期をそれぞれ特定すればよい。認識装置１は、２以上のフリッカの周期から、それぞれ対応する信号灯器２１の点滅の周波数を特定し、その周波数の組合せから信号機２の現示種別を認識すればよい。

【0115】

＜３＞
上述した実施形態において、信号機２は現示種別ごとに固有の周波数で信号灯器２１を点滅させていたが、現示種別を点滅の周波数で表現しなくてもよい。信号機２は、信号灯器２１の点灯の波長のみによって、認識装置１に現示種別を通知してもよい。この場合、認識装置１は、点灯の波長を特定して、その波長に予め対応付けられた現示種別を認識すればよい。

【0116】

また、この場合、認識装置１は、連続して点灯する信号灯器２１が点滅しはじめたことを、動画に発生するフリッカの変化として検知し、この検知結果に基づいて、現示の残り時間を認識してもよい。なお、本発明における「点滅の態様の変化」は、点滅の周期、位相等の変化だけでなく、点滅せずに連続点灯を続ける状態から点滅する状態への変化も含む。すなわち、フリッカの変化は、フリッカが発生していない状況からフリッカが発生したときを含む。

【0117】

＜４＞
上述した実施形態において、信号機２の制御盤２２における変調部２２３は、位相シフトによって現示の残り時間を表現していたが、光源の点滅の位相以外を用いて現示の残り時間を表現してもよい。例えば、変調部２２３は、光源を点滅させる周波数自体を変化させることで現示の残り時間を表現してもよい。

【0118】

図１０は、現示の残り時間に応じて周波数自体を変化させる態様を説明する図である。信号機２の制御盤２２における変調部２２３は、信号制御部２２１から上述した制御信号Ｔを受信すると、この制御信号Ｔが示す現示の残り時間に応じて、例えば、信号灯器２１の点滅の位相を変えることなく、その周波数自体を１０８Ｈｚから１０５Ｈｚに変化させる。つまり、この信号機２は、現示の残り時間に応じて点滅の周波数を変化させる信号機の例である。

【0119】

認識装置１の撮影部１７は、６０ｆｐｓのフレームレートで信号機２を撮影している。信号機２において、信号灯器２１の点滅の周波数が１０８Ｈｚから１０５Ｈｚに変化すると、撮影部１７によって撮影された動画に生じるフリッカの周波数は１２Ｈｚから１５Ｈｚに変化する。図１０に示す例では、フリッカの周期Ｔｆは、１２Ｈｚに対応する約８３．３ｍｓから、１５Ｈｚに対応する約６６．７ｍｓに切り替わる。この切り替わりの後、信号機２は、１０５Ｈｚで信号灯器２１を点滅させ続ける。

【0120】

認識装置１のプロセッサ１１は、このフリッカの周期Ｔｆの変化、すなわち、フリッカの周波数の切り替わりを特定する。そして、プロセッサ１１は、特定したフリッカの周波数の切り替わりに基づいて、それに予め対応付けられた現示の残り時間を認識する。

【0121】

すなわち、この認識装置１は、フリッカから現示の種別を認識し、フリッカの変化から光源が点滅する周波数の切り替わりを特定し、その周波数の切り替わりに基づいて残り時間を認識する認識装置の例である。

【0122】

＜５＞
上述した実施形態、及び変形例で説明した認識装置１、及び信号機２を有する信号システム９は、人の目の時間分解能よりも短い周期に応じた周波数であって、所定のフレームレートで撮影された動画においてフリッカを生じさせる周波数で光源を点滅させ、現示の残り時間に応じてその光源の点滅の態様を変化させる信号機と、信号機を所定のフレームレートで撮影する撮影装置と、撮影装置が撮影した動画を取得し、その動画に生じているフリッカの変化に基づいて信号機の現示の残り時間を認識する認識装置と、を有する信号システムの例である。

【0123】

＜６＞
上述した実施形態において、プロセッサ１１の動作は、１つのプロセッサ１１によって成すのみでなく、物理的に離れた位置に存在する複数のプロセッサが協働して成すものであってもよい。また、プロセッサ１１の各動作の順序は上述した順序のみに限定されるものではなく、適宜変更されてもよい。

【0124】

＜７＞
また、認識装置１のプロセッサ１１によって実行されるプログラムは、磁気テープ及び磁気ディスク等の磁気記録媒体、光ディスク等の光記録媒体、光磁気記録媒体、半導体メモリ等の、コンピュータ装置が読取り可能な記録媒体に記憶された状態で提供し得る。また、このプログラムは、インターネット等の通信回線経由でダウンロードされてもよい。なお、上述したプロセッサ１１によって例示した制御手段としてはＣＰＵ以外にも種々の装置が適用される場合があり、例えば、専用のプロセッサ等が用いられる。

【0125】

このプロセッサ１１によって実行されるプログラムは、コンピュータを、所定のフレームレートで信号機を撮影した動画を取得する取得手段と、この動画に生じているフリッカの変化に基づいて信号機の現示の残り時間を認識する認識手段、として機能させるためのプログラムの例である。

【符号の説明】

【0126】

１…認識装置、１１…プロセッサ、１１１…取得部、１１２…認識部、１１３…判定部、１１４…警告部、１２…メモリ、１３…通信部、１４…操作部、１５…表示部、１６…警報部、１７…撮影部、１８…測位部、１９…慣性計測部、２…信号機、２１（２１Ｇ、２１Ｙ、２１Ｒ、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ）…信号灯器、２２…制御盤、２２１…信号制御部、２２２…灯器開閉部、２２３…変調部、３…通信回線、４…管理装置、５…航法衛星、９…信号システム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】