交差点の信号機制御方法及び交差点における方向別交通量測定方法
【課題】停止車両の個々の位置、速度又は台数を個別的に識別し、車両待ち時間、通過車両台数、残留車両台数を予測演算するのではなく、又、前記停止物体検出方法をもって画像処理手法で個々の車両を認識するでもなく、停止車両の最後尾を検出し、実際の停止車両滞留長及び速度を算出することによって、交通信号機をリアルタイムに制御することである。
【解決手段】向かって来る走行車両に対して対向又は斜め上空から俯角撮影した車両がモニター画面の左から右へ走行して見えるカメラアングルの撮影状況下において、その検出ラインＴ１をモニター画面上、左から右へスキャンさせて最新の道路輝度レベルと異なる輝度レベルを検出した時点で、その検出ポイントを信号待ちで停車中の車両の最後尾であると決定する。検出ラインを複数本設けて通行車両を情報化しこの情報を信号機の青現示に影響を及ぼすパラメータとする。
【解決手段】向かって来る走行車両に対して対向又は斜め上空から俯角撮影した車両がモニター画面の左から右へ走行して見えるカメラアングルの撮影状況下において、その検出ラインＴ１をモニター画面上、左から右へスキャンさせて最新の道路輝度レベルと異なる輝度レベルを検出した時点で、その検出ポイントを信号待ちで停車中の車両の最後尾であると決定する。検出ラインを複数本設けて通行車両を情報化しこの情報を信号機の青現示に影響を及ぼすパラメータとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路交通情報や道路整備情報に活用するために、走行車両をＣＣＤカメラで撮像し、その画像を画像処理して走行車両を解析するのではなく、特定絵素ポイントの輝度変化をきっかけとして数々の解析を自動処理するという新規・ユニーク・安価な方法（国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ０３／０９６１６移動物体の解析方法 以下、先行技術と称する）を利用した交差点の信号機制御方法及び方向別交通量測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、地点制御式の信号機において従来は、地点感応式又は周期タイマー制御方式の信号機が使用されているが、タイマー式においては、交差点における交通パターンを予め測定し、そのデータを基にタイマー制御を行うもので、時々刻々と変化する交通状況に応じた最適制御はそれらの技術では達成できない。この状況下では交通渋滞等を生じ、車両運転者のいらいらを招くなどして交通事故の原因となる事があった。例えば、バイパスに取って代わられた旧道路や僻地では、はるか彼方まで車両が全くいない主道路の信号機が長時間青のままで、主道路と交差する道路の渋滞に信号機は気づいてくれない。
又、地点感応式信号機においては、車両感知器として超音波、赤外線、電波等を使用したセンサが用いられている為、検知エリアが交差点付近に限られた狭い範囲となり、停止車線後方に停止している車両数、又は滞留車両長を前もって感知することができないため、精度の高い信号機制御ができない。
又、予測制御が可能な交通信号制御装置が平１１−１２６２９６、平１１−３５３５８４で提案されているが、カメラの性能によるが、停止車両の個々の位置を個別的に識別できる範囲が数十メートルとなり、車両台数に換算して４〜５台の車両数で、それぞれの位置、速度又は台数を計測し、信号機制御に必要なパラメータを予測演算するもので、的確な予測演算ができない場合が生じ、信号機の最適制御が万全ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで、本発明は停止車両の個々の位置、速度又は台数を個別的に識別し、車両待ち時間、通過車両台数、残留車両台数を予測演算するのではなく、又、前記停止物体検出方法をもつて画像処理手法で個々の車両を認識するでもなく、新規な視点から課題を解決するものである。それは、停止車両の最後尾を検出し、実際の停止車両滞留長及び速度を算出することによって、交通信号機をリアルタイムに制御する方法てある。この方法は車両の個別測定を行うものでないので、カメラから遠方（１００メートル先）の小さな物体（最後尾車両）を検出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
課題を解決するために、画像信号の任意の検出ポイントを指定してその点の輝度レベルを取り出せるように構成した先行技術を利用する。その検出ポイントを縦方向に並べてできる一本の縦線を検出ラインとする。当該検出ラインを人から見てモニターの左端から右端に向けてあたかも平行移動走査するかのように動かす。向かって来る走行車両に対して対向又は斜め上空から俯角撮影した車両が、人から見てモニター画面の左から右へ走行して見えるカメラアングルの撮影状況下において、前記検出ラインをモニター画面上左から右へスキャンさせ、メモリー上にある最新の道路輝度レベルと異なる輝度レベルを検出した時点で、その検出ポイントを信号待ちで停車中の車両の最後尾であると決定する。
車両の最後尾であると決定した後、当該モニター上における検出ポイントは現地換算して何メートル先の点であるとする距離から、当該検出された車両の高さ係る死角分の差を三角関数演算にて処理して最後尾車両までの距離を演算する。
先行技術にかかる検出ラインを使った解析方法を、俯角撮影しかつ９０度横倒しした画像において活用することで、撮像画像から数々の有用なデータを抽出して、交差点の信号機制御に生かそうとするものである。
遠方を電子的に拡大し、二輪車等の未検出の防止を図る様に制御することもできる。又、カメラの振動による画像のブレ防止機能を付加して計測データの安定化を図っても良い。又、検知エリアが１００メートルに満たない湾曲した道路の場合、センサ部を複数個用い全体としてカバー範囲を確保しても良い。
【発明の効果】
【０００５】
本発明により静止している物体も移動している物体も検出することができる。物体の検出後、先行技術を駆使して物体の情報を収集できこの情報を信号機制御や道路行政に利用できる。その情報は常にリアルタイムであり、最大公約数的な信号機制御にまつわる現実遊離を解消できる。画像解析手法ではないので、大掛かりな装置を必要とせず導入コストを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図３の様に、信号機手前に赤信号で停車している車両を検出することを想定して、以下説明する。ＣＣＤカメラを信号機付近の高さＨの点において、車両に対向するように設置し、図１（Ａ）に示す画像を得る。一方、この画像信号の任意の点を指定して、その点の輝度レベルを取り出せるように構成する（以下これを検出ポイントと称する）。この検出ポイントを縦方向、すなわち車両の進行方向に対して垂直となるように設定し、それを検出ラインＴ１とする（図１（Ａ）参照）。図１（Ａ）において、予め車両が存在しない状態でＴ１を左から右にピクセル単位でスキャンし、順次得られる路面の輝度データを基準データメモリに記憶しておく。この路面輝度データ（Ｒ）は、適宜更新させ時々刻々と変化する路面輝度の最新データが記憶されるように構成する。車両検出の要となるものである。
【０００７】
次に図１（Ｂ）において、Ｔ１を左から右へピクセル単位でスキャン順次輝度データ（Ｋ）を取得すると共に、Ｔ１のスキャンに同期してメモリに記憶しておいた路面輝度データ（Ｒ）を読み出し、前記（Ｋ）と比較し変化の有無を調べる。（Ｒ）と（Ｋ）の比較の結果、変化が無い場合は車両が存在しないと判断し、Ｔ１を同方向にスキャンし前記と同様に（Ｒ）と（Ｋ）の比較を行い車両の有無を調べる。以上の動作を繰り返し、（Ｒ）と（Ｋ）の比較を行い変化が有る点を検出した場合、車両が存在すると判断する事が出来、画像データ上での位置Ｌｂｉが特定できる。
【０００８】
地上高Ｈの位置から、カメラ画角θのＣＣＤカメラで路面を撮像する場合（図３参照）、ＣＣＤカメラの画像は図１（Ａ）となる。画像データを左側からスキャンして検出する画像上の最後尾車両の位置（カメラからの距離）Ｌｂｉから実際の路面上の距離Ｌａｒを求めるには
【数１】
から換算することができる。
【０００９】
図３（実際の路面上の位置関係）、図１（Ａ）（画像上の位置関係）において、被写体の高さの影響で車列最後尾としてカメラに映るポイント地点までの距離Ｌａｉは、
【数１】
▲１▼となる。被写体となる車両の高さｈによる死角分の長さＬａｅは、
【数１】
▲２▼となる。従って、実際の距離Ｌａｒは、
【数１】
▲３▼となる。又、θ、θ１、Ｌａ、Ｌａｉの間には、
【数１】
▲４▼の比例関係式が成り立つ。一方、画像上での位置Ｌｂ、Ｌｂｉは、実際の路面上の距離Ｌａ、Ｌａｉと比例関係にある。従って、前記の
【数１】
▲４▼のＬａをＬｂに、またＬａｉをＬｂｉに置き換えることができ
【数１】
▲５▼▲６▼の様になる。
【数１】
▲１▼▲６▼から
【数１】
▲７▼、また
【数１】
▲３▼▲７▼から
【数１】
▲８▼となる。従って画像上の検出距離Ｌｂｉを知る事によって、
【数１】
▲８▼より実際の距離Ｌａｒを求めることが出来る。以上が停止車両位置を検出する原理である。
【実施例１】
【００１０】
図２にＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４及びＴ５が１本線のように描かれているが、ともに複数線群の検出ラインにすることにより、変化検出要素が多くなり検出の信頼性を上げることもできる。勿論シングルでも構わない。Ｔ６群（Ｔ６−１、Ｔ６−２、Ｔ６−３及びＴ６−Ｎ）は、右折待ち車両のみの検出用とし、Ｔ７群は歩行者の検出用とする。又、Ｔ７群の車道にかかる部分βをβ１（車道の左端から主道路の中央まで）とβ２（主道路の中央から車道の右端まで）に分ける。ここで、β１を主道路の中央までとしたのは、主道路の中央を走行する車両の方向指示器の点滅が右であるか左であるかを峻別させるための手段である。β１で方向指示器の点滅検出がない場合、直進車と判別できるが、β２においても方向指示器の点滅があるかないかを読み取らせて、β１とβ２共に方向指示器のない車両について直進車であるとより確実に判定（峻別化）できる。
本発明の要諦は検出ラインを複数個に分割して、１本の検出ラインから違う個性を読み取ろうとするところにあり、この技術的思想を利用して、例えば、片側１車線の場合、その片側通行帯の半分のところから分割することで、半分からどっちよりの方向指示器点滅かによって前記演算的認識方法から結果的に直進車であるか、右折車であるか、左折車であるかを判別できることは言うまでもない。
【００１１】
Ｔ７群の車道に係る部分βは、横断中歩行者の検出と車両の方向別検出の両方を兼ねる。即ち、車両の進行方向の信号が赤のときは、Ｔ７群のβ１、β２は共に横断中の歩行者の検出用として機能する。一方、車両の進行方向の信号が青の時はＴ７群のβ１、β２がそれぞれ左折、右折の方向指示器の検出用として機能する。
【００１２】
図２のＴ１〜Ｔ７は、車線の進行方向正面の信号によって動作が切り替わる。すなわち、赤表示の間はＴ１の移動スキャンによる信号待ち車列の最後尾の検出及びＴ７群による横断待ちと横断中の歩行者の検出がアクティブになり、青表示の間はＴ２−Ｔ３間とＴ４−Ｔ５間の通過速度の計測、Ｔ７による左折車両、直進車両及び右折車両それぞれのカウント、Ｔ６群による右折待ち車両の検出及びＴ７群による横断待ち歩行者の検出がアクティブになる。尚、黄表示の間はＴ７群α１、α２による横断待ち歩行者の検出のみがアクティブになる（表１参照）。
【００１３】
移動車両の速度を以下に示す２箇所で計測し、制御パラメータに用いる。
（１） 車両停止線から距離Ｌ（図２参照）のある固定した地点（Ｔ３）を定め、その固定化地点の輝度変化から車両の通過を検出し、その車両における単位時間あたりの移動距離Ｌ３から通過速度を算出する。また、車両停止線から距離Ｌのある固定した同じ地点（Ｔ３）で通過車両速度を算出する方法として、先ず、Ｔ１で特定車両の検出を行い、固定した検出ラインＴ２とＴ３の検出範囲Ｌ２において、その特定車両をＴ２とＴ３で検出した時間差から通過速度を算出する方法もある。算出した速度は交差点に進入する車両の流れを得る情報となり、信号時間を決めるパラメータになる。一例として、Ｔ３又はＴ２−Ｔ３間を通過した車両が６０ｋｍ／ｈ以上の速度で検出されたときは、急減速させない安全策として最大青時間までの範囲内で青表示を２秒延長させるというようなことができる。このとき、Ｔ３の設定位置となる停止線からの距離Ｌは６０ｋｍ／ｈの車両が２秒間に進む距離である約３３ｍに設定する。
（２） 固定した検出ラインＴ４とＴ５との検出範囲Ｌ１において、Ｔ４とＴ５に検知された時の検出時間差から速度の算出をする。算出した速度は交差点より先の混雑状況を得る情報となり、信号時間を決めるパラメータになる。
【００１４】
横断待ちエリアにいる横断待ち待機者と横断中の歩行者の検出には、Ｔ７の複数検出ライン群が受け持つα１及びα２の範囲を左右の横断待ち待機者検出用とし、βの範囲を横断歩道幅に割り振り横断中の歩行者検出用とする。横断待ち待機者と横断中歩行者の検出を信号制御パラメータに反映させる。横断待ち待機者の検出は歩行者用押しボタンスイッチの代用となる。また、既に押しボタンスイッチがある場合は併用できる。
右折車の検出においては、右折道にある道路に対して複数の検出ラインＴ６−１、Ｔ６−２、Ｔ６−３及びＴ６−Ｎを設け、右折の車両の有り、無しの検出を行う。また、Ｔ７の計測ラインβ１とβ２で左折車、直進車及び右折車の走行車両カウントを行う。右折しようとする車両と対向する直進車両の検出は、対向する車線側の設置カメラで捉えているため、そこでカウントした対向側の直進車両の量により右折信号時間の長短を決めることが出来るようにする。並びに、系統路線（自線）にある直進車（同一カメラによって検出しカウントした）数量をパラメータとし、右折信号時間の長短を決めることもできる。
計測道路において、Ｔ１がスキャンして最後尾検出を行っているが、車列の停止又は移動中に車列の中に大型車がある場合、カメラアングルから大きな死角が生じるが、車列が移動するに伴って死角の大きさは刻々と変わり、死角があっても常に最後部を検出するように働いている。同時に青現示に対し時々刻々の更新された最後部のデータは、制御パラメータとなる。
【００１５】
Ｔ１のスキャンによる信号待ち車列の最後尾検出には待機車両を車両台数から計測する方式とは異なり、車両最後尾を見て車列長より待機車両数の多さを判定する方式であるから、カメラを設置する交差点側から見て遠方の画像を用いることが可能となる。
これまでの従来例にはないはるか遠方の最後尾を検出できるということが、今回の発明で可能になったが、より精度アップを図るために、路面データを先ずカメラのシャッタースピードやその他のパラメータ条件を変えた組み合わせで複数回取り込み、その複数回のサンプル個性それぞれに対して、Ｔ１のスキャンデータと照会して車両と見抜く精度を向上させる。更には、Ｔ１のスキャンデータについても閾値を変えて複数個性のデータを得、これらのデータを前記複数回のサンプル個性に照会して車両と見抜くことで、さらに精度が向上する。
【００１６】
車両の最後尾を検出するには、路面上輝度データと車両の輝度データの差（コントラスト）が必要である。そこで、系統路線（自線）だけでなく対向の車線も含めて路面上の輝度データをサンプリングする構成が本発明に適する。そのサンプリングは車両がない時が最良である。路面上の輝度データを検出する際には、広い検出エリアとすることにより誤差を少なくできる。又、輝度レベルの基準データは、常に直前の検出値を基準値として用いる。
【００１７】
前段落は、路面上の輝度データを主眼にしているが、検出車両の場合、Ｔ１がスキャンし車両の後尾の一部を捉えた時、果たしてこれが本当に車両の一部なのかどうか問題になることが起こり得る。車両の識別度をより確実なものとする手段は、ある複数の条件下で検証を繰り返すことである。Ｔ１が車両の後尾であるとする信号をＰ１で得、次のスキャンでＰ２、Ｐ３、Ｐ４と順次信号を得る（任意数）が、この同じ信号を条件を複数回変えながら更に計測ラインのスキャンを複数回行い真値を導きだすようにする。又、最後尾を検出する時は、正面の信号機が赤の時に行う。同時に右折車両の検出と歩行者の検出も行う必要があり、これに要する時間が必要である。現在のＮＴＳＣ方式の水平走査線の左から右に走査する１本の所要時間は約６３．５μＳと規格化されているから、繰り返す回数と右折車両や歩行者の検出に要する合計時間は規格化された範囲内で行う必要がある。
又、路面上の輝度データも前記と同じ方法で真値を導き出すようにする。
【００１８】
各条件を３回変えてそれを４回繰り返す１例を以下に説明する。先ず、車両を検出するに、閾値を▲１▼、▲２▼及び▲３▼、シャッタースピードをＡ、Ｂ及びＣと変化させた時、▲１▼−Ａ、▲１▼−Ｂ及び▲１▼−ＣをＳ１、並びに▲２▼−Ａ、▲２▼−Ｂ及び▲２▼−ＣをＳ２、並びに▲３▼−Ａ、▲３▼−Ｂ及び▲３▼−ＣをＳ３とする。これを４回繰り返しその平均値のＳ１、Ｓ２、Ｓ３を求めこれを用いる。
次に道路の検出で基準値を得ることを説明する。シャッタースピードＡ、Ｂ及びＣの時の検出レベル、繰り返し回数、繰り返して得られた値の様子を
【表２】
に示す。而して、
Ｌ１とＳ１、Ｓ２及びＳ３とを比較し差の大小を得る。
Ｌ２とＳ１、Ｓ２及びＳ３とを比較し差の大小を得る。
Ｌ３とＳ１、Ｓ２及びＳ３とを比較し差の大小を得る。
この３通りから一番差の大きいものを選び真値に近いものと判定し採用する。
【００１９】
長距離にわたり最後尾の検出をすることから、曲がった車道への対処として、曲がった輪郭に沿って計測ラインの有効長を設定したり、曲がった輪郭に沿って車道以外は電気的にマスクをかけ誤検出を防ぐようにする。
【００２０】
本発明の実施は既設信号機の制御パラメータの補完用として用いることもできるが、本発明の実施を信号機の主制御とし、既設の信号機制御をバックアップ用とする位置付けも可能である。本発明の実施におけるカメラ部及び処理工程も１つの筺体に収容され、現存する信号機近辺の高い位置に設置され、又は併設され、当該装置で得た処理信号は近距離無線通信機（例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ、無線ＬＡＮ、光通信等）或いは有線、或いは搬送波通信などにより、４差路であれば４箇所より現存の信号機制御ＢＯＸに併設された専用の制御ＢＯＸの１箇所に送受信され、統合処理され、処理された信号は有線で現存制御ＢＯＸ内に接続され、現在使用されている制御パラメータの補完パラメータ又は主導的パラメータとして用いる。又、新規に増設する信号機にも適用できる。
【００２１】
本発明による制御思想は、既存の信号機制御の一種であるプログラム形成制御と同一であるが、本発明は感知情報がＣＣＤカメラの面でとらえた情報に基づいている。又、カメラの面でとらえても、停止線より８０ｍ〜１００ｍ遠方の最後尾までとらえ、遠方画像が故の課題が出てくるが、前述したような各手法を用いて信頼性を高めることができる。
【００２２】
本発明の実施による信号機制御の例を図４で説明すると、信号機において、ＣＣＤカメラの画像信号から検出ライン（図２参照）をスキャンし、検出エリア内の輝度変化を検知し、それを路面（基準）輝度レベルと比較し、最後尾停止車両を検出すると共に、スキャンアドレスから最後尾停止車両の位置を特定し、停止車線からの車両滞留数又は滞留長を求めることのできる最後尾停止車両検出器と、特定車両を認識する為の特定エリアを設け、そのエリアに車両が存在すれば特定車両と認識し、その車両の速度、移動距離を検知することが出来る特定車両追尾検出器と、交差点での車両の停止位置（右折レーン等）或いは方向指示器を検出し、直進、右折、左折車両の有り無しと、それぞれの台数を検出する事が出来る方向別車両検出器と、横断待ち歩行者及び横断中歩行者を検出する歩行者検出器とを具備した車両センサ部を交差点の各レーンごとに車両に対向し、横断歩道及び停止車線後方の状態を検出出来る様に適度な高さに設置する。前記車両センサ部によって得られた車両滞留数又は滞留長と、特定車両の追尾による速度、移動距離の計測値と、交差点での車両の停止位置又は方向指示器を検出して直進、右折、左折車両の有り無しと、歩行者データとを各レーンごとに信号機制御演算部に入力し、各レーンの滞留数が最小で通過車両台数が最大になる様に、各レーンの信号灯の青点灯時間を、道路優先順位（幹線支線）や最大許容待ち時間及び歩行者が渡り終わる時間等を考慮しながら制御することになる。
【００２３】
図５はセンサ・ハード構成図である。これによれば交差点において横断歩道及び停止線より後方をＣＣＤカメラで撮影しその画像信号からビデオデコーダでＡ／Ｄ変換され画像データを得、ＣＰＵ制御によって実現されるものである。得られた画像データから車両データを検出するに有効なエリア、即ち道路上で現在計測を行う車線のみを検知エリアとして設定する（検知エリア設定処理）。
【００２４】
次に車両が存在しない状態での道路面輝度データを検出ラインをスキャンする事によって取得し、メモリ上に基準データとして記憶させる。この場合、雲や建物の影等の影響が考えられるが、計測ラインをスキャンし停止車両の検出中でも車両が存在しない部分の路面輝度データを逐次更新する事によって、その影響を無くす様にする（検出ラインスキャン処理、基準データ設定処理）。
【００２５】
次に、信号機が赤の時、前記停止車両検出方法により、検出ラインをスキャンする事で、最後尾停止車両を検出し、その位置をスキャンアドレスから特定して停止車両滞留長を求める（最後尾車両の検出、計測処理）。そのデータを信号機制御演算部に送る。
【００２６】
又、計測ラインの検出ポイント位置から交差点付近の車両の停止位置のずれ（右折車両の場合センターラインより）又は右折レーンの車両を検出し（図２のＴ６群による）右折車両の有無を検知し補助信号機を含めた信号機制御のパラメータとする。又、歩行者が横断歩道を横断中かどうかＴ７群のβ部（β１とβ２）で検出し信号機制御のパラメータとする。次に信号機が青の時、Ｔ７群のα１及びα２によって横断待ちの歩行者が存在するかどうか検出し、これを信号機制御のパラメータとする。又、特定エリア距離間隔Ｌ１のＴ４−Ｔ５間を通過する車両のスピードを計測しこの速度を制御のパラメータとする。即ち青信号にも拘わらず速度が遅い又は停止状態の場合、前方に右折車両の存在、或いは渋滞の可能性が有り信号機制御のパラメータとして利用する。又、停止線位置から距離ＬにあるＴ３とＴ２による速度検出は、その速度と距離Ｌとの関係から、ある速度（任意）以上の時、青現示時間を延長し現示切り替えに伴う車両の急ブレーキ等を防止するような制御のパラメータとする。又、検出ラインＴ７の検出ポイントβ１、β２のどちらで車両の方向指示器の点滅を検出したかによって、右折、左折を判定しその台数を計測する（方向指示器の点滅検出がない場合は直進車として台数を計測）。或いは車両停止線からある固定化した距離地点までの距離Ｌを定め、その固定化地点を通過する車両を特定し、単位時間当たりの移動距離Ｌ３からスピードを計測し同様に青現示時間の決定パラメータとする。この様にして得られた各レーンごとの情報即ち、赤信号時の、停止車両滞留長、待ち時間、右折、左折車両情報、横断中の歩行者情報、青信号時の車両速度、左折車、直進車及び右折車の車両情報、横断待ち歩行者の有無を基に、信号機制御演算部が、各レーンの車両滞留数が最小で、通過車両台数が最大となるように、各レーンの信号灯の青及び赤現示時間、スプリット及びサイクル時間、歩行者用信号機を道路優先順位（幹線、支線）や最大許容時間等を考慮しながらリアルタイムに制御する。又、歩行者横断がボタン式の場合、ボタン割込信号を取り込み、信号機制御演算部が、各レーンのデータに基づき歩行者用信号機を制御する。又、Ｔ７群のα１及びα２による横断待ち歩行者が検出された場合、ボタンは割込信号の代わりとして利用できる。この信号機は、一週間の２４時間通行量の学習機能をもち、曜日による時間帯の通行状況パターンを記録し更に季節変動によるパターンをも記録し、センサ部等の故障の場合、一時的にタイマーによるパターン制御を行うことができる（信号機制御演算部）。又、この信号機は独立信号機として動作する事は無論、路線系統制御あるいは面制御を行う場合、隣接した信号機間のオフセットの設定や外部ネット接続により上位（中央指令）からの指令による信号機制御と各種パラメータを得る条件設定の変更が可能である。又。各センサ部の画像及び動作状態等の情報を伝達する事ができる（隣接する信号機との路線系統制御１／Ｆ）。信号機制御１／Ｆとは信号機制御演算部での演算結果を信号灯に出力するインターフェイスである。各種設定部とは信号機の動作モードを設定する部分である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ０３／０９６１６移動物体の解析方法を基礎に、改良に改良を加えた発明であり、車列量の大きさに応じて、青現示延長の具合を制御できる。
即ち、自路線及びそれと交差する他路線において、最後尾検出位置が常時又は一時的に長い時は、その路線に多量の車があると判断し、その路線の青現示を長くしたりすることもできる。又、検出速度から車列の流れを判断し、青現示延長の具合を制御できる。ある区間（Ｔ２とＴ３の間）での検出時間差と間隔長から速度を計測し、直後に赤現示へ変わった場合の急制動をさせないよう青現示延長の具合を制御できる。又、ある区間（Ｔ４とＴ５の間）での検出時間差と間隔長から速度を計測し、交差点より先の混雑状況の判断をし、青現示延長の具合を制御できる。横断待ちの歩行者が比較的多い場合は、車両用信号の青現示時間を比較的短くなるように制御し、横断待ちの歩行者がいない場合は、車両用信号の青現示時間を比較的長くなるように制御できる。一方、横断中の歩行者が比較的多い場合は、歩行者用信号の青現示時間を比較的長くなるように制御できる。横断中の歩行者がいなくなった場合は、歩行者用信号の青現示時間を比較的短くなるように制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（Ａ）説明図である。（Ｂ）説明図である。
【図２】平面図である。
【図３】立面図である。
【図４】信号概念図である。
【図５】センサ・ハード構成図である。
【図６】システム構成図である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路交通情報や道路整備情報に活用するために、走行車両をＣＣＤカメラで撮像し、その画像を画像処理して走行車両を解析するのではなく、特定絵素ポイントの輝度変化をきっかけとして数々の解析を自動処理するという新規・ユニーク・安価な方法（国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ０３／０９６１６移動物体の解析方法 以下、先行技術と称する）を利用した交差点の信号機制御方法及び方向別交通量測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、地点制御式の信号機において従来は、地点感応式又は周期タイマー制御方式の信号機が使用されているが、タイマー式においては、交差点における交通パターンを予め測定し、そのデータを基にタイマー制御を行うもので、時々刻々と変化する交通状況に応じた最適制御はそれらの技術では達成できない。この状況下では交通渋滞等を生じ、車両運転者のいらいらを招くなどして交通事故の原因となる事があった。例えば、バイパスに取って代わられた旧道路や僻地では、はるか彼方まで車両が全くいない主道路の信号機が長時間青のままで、主道路と交差する道路の渋滞に信号機は気づいてくれない。
又、地点感応式信号機においては、車両感知器として超音波、赤外線、電波等を使用したセンサが用いられている為、検知エリアが交差点付近に限られた狭い範囲となり、停止車線後方に停止している車両数、又は滞留車両長を前もって感知することができないため、精度の高い信号機制御ができない。
又、予測制御が可能な交通信号制御装置が平１１−１２６２９６、平１１−３５３５８４で提案されているが、カメラの性能によるが、停止車両の個々の位置を個別的に識別できる範囲が数十メートルとなり、車両台数に換算して４〜５台の車両数で、それぞれの位置、速度又は台数を計測し、信号機制御に必要なパラメータを予測演算するもので、的確な予測演算ができない場合が生じ、信号機の最適制御が万全ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで、本発明は停止車両の個々の位置、速度又は台数を個別的に識別し、車両待ち時間、通過車両台数、残留車両台数を予測演算するのではなく、又、前記停止物体検出方法をもつて画像処理手法で個々の車両を認識するでもなく、新規な視点から課題を解決するものである。それは、停止車両の最後尾を検出し、実際の停止車両滞留長及び速度を算出することによって、交通信号機をリアルタイムに制御する方法である。この方法は車両の個別測定を行うものでないので、カメラから遠方（１００メートル先）の小さな物体（最後尾車両）を検出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
課題を解決するために、画像信号の任意の検出ポイントを指定してその点の輝度レベルを取り出せるように構成した先行技術を利用する。その検出ポイントを縦方向に並べてできる一本の縦線を検出ラインとする。当該検出ラインを人から見てモニターの左端から右端に向けてあたかも平行移動走査するかのように動かす。向かって来る走行車両に対して対向又は斜め上空から俯角撮影した車両が、人から見てモニター画面の左から右へ走行して見えるカメラアングルの撮影状況下において、前記検出ラインをモニター画面上左から右へスキャンさせ、メモリー上にある最新の道路輝度レベルと異なる輝度レベルを検出した時点で、その検出ポイントを信号待ちで停車中の車両の最後尾であると決定する。
車両の最後尾であると決定した後、当該モニター上における検出ポイントは現地換算して何メートル先の点であるとする距離から、当該検出された車両の高さ係る死角分の差を三角関数演算にて処理して最後尾車両までの距離を演算する。
先行技術にかかる検出ラインを使った解析方法を、俯角撮影しかつ９０度横倒しした画像において活用することで、撮像画像から数々の有用なデータを抽出して、交差点の信号機制御に生かそうとするものである。
遠方を電子的に拡大し、二輪車等の未検出の防止を図る様に制御することもできる。又、カメラの振動による画像のブレ防止機能を付加して計測データの安定化を図っても良い。又、検知エリアが１００メートルに満たない湾曲した道路の場合、センサ部を複数個用い全体としてカバー範囲を確保しても良い。
【発明の効果】
【０００５】
本発明により静止している物体も移動している物体も検出することができる。物体の検出後、先行技術を駆使して物体の情報を収集できこの情報を信号機制御や道路行政に利用できる。その情報は常にリアルタイムであり、最大公約数的な信号機制御にまつわる現実遊離を解消できる。画像解析手法ではないので、大掛かりな装置を必要とせず導入コストを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図３の様に、信号機手前に赤信号で停車している車両を検出することを想定して、以下説明する。ＣＣＤカメラを信号機付近の高さＨの点において、車両に対向するように設置し、図１（Ａ）に示す画像を得る。一方、この画像信号の任意の点を指定して、その点の輝度レベルを取り出せるように構成する（以下これを検出ポイントと称する）。この検出ポイントを縦方向、すなわち車両の進行方向に対して垂直となるように設定し、それを検出ラインＴ１とする（図１（Ａ）参照）。 図１（Ａ）において、予め車両が存在しない状態でＴ１を左から右にピクセル単位でスキャンし、順次得られる路面の輝度データを基準データメモリに記憶しておく。この路面輝度データ（Ｒ）は、適宜更新させ時々刻々と変化する路面輝度の最新データが記憶されるように構成する。車両検出の要となるものである。
【０００７】
次に図１（Ｂ）において、Ｔ１を左から右へピクセル単位でスキャン順次輝度データ（Ｋ）を取得すると共に、Ｔ１のスキャンに同期してメモリに記憶しておいた路面輝度データ（Ｒ）を読み出し、前記（Ｋ）と比較し変化の有無を調べる。（Ｒ）と（Ｋ）の比較の結果、変化が無い場合は車両が存在しないと判断し、Ｔ１を同方向にスキャンし前記と同様に（Ｒ）と（Ｋ）の比較を行い車両の有無を調べる。以上の動作を繰り返し、（Ｒ）と（Ｋ）の比較を行い変化が有る点を検出した場合、車両が存在すると判断する事が出来、画像データ上での位置Ｌｂｉが特定できる。
【０００８】
地上高Ｈの位置から、カメラ画角θのＣＣＤカメラで路面を撮像する場合（図３参照）、ＣＣＤカメラの画像は図１（Ａ）となる。画像データを左側からスキャンして検出する画像上の最後尾車両の位置（カメラからの距離）Ｌｂｉから実際の路面上の距離Ｌａｒを求めるには数１
【数１】
Ｌａｉ＝Ｈｔａｎθ１
から換算することができる。
【０００９】
図３（実際の路面上の位置関係）、図１（Ａ）（画像上の位置関係）において、被写体の高さの影響で車列最後尾としてカメラに映るポイント地点までの距離Ｌａｉは、数１
【数１】
Ｌａｉ＝Ｈｔａｎθ１
となる。
被写体となる車両の高さｈによる死角分の長さＬａｅは、数２
【数２】
Ｌａｅ＝ｈｔａｎθ１
となる。
従って、実際の距離Ｌａｒは、数３
【数３】
Ｌａｒ＝Ｌａｉ−Ｌａｅ＝（Ｈｔａｎθ１）−（ｈｔａｎθ１）＝（Ｈ−ｈ）ｔａｎθ１
となる。
又、θ、θ１、Ｌａ、Ｌａｉの間には、数４
【数４】
の比例関係式が成り立つ。
一方、画像上での位置Ｌｂ、Ｌｂｉは、実際の路面上の距離Ｌａ、Ｌａｉと比例関係にある。従って、前記の数４のＬａをＬｂに、またＬａｉをＬｂｉに置き換えることができ、数５
【数５】
数６
【数６】
の様になる。数１と数６から数７
【数７】
また、数３と数７から数８
【数８】
となる。従って画像上の検出距離Ｌｂｉを知る事によって、数８より実際の距離Ｌａｒを求めることが出来る。以上が停止車両位置を検出する原理である。
【実施例１】
【００１０】
図２にＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４及びＴ５が１本線のように描かれているが、ともに複数線群の検出ラインにすることにより、変化検出要素が多くなり検出の信頼性を上げることもできる。勿論シングルでも構わない。Ｔ６群（Ｔ６−１、Ｔ６−２、Ｔ６−３及びＴ６−Ｎ）は、右折待ち車両のみの検出用とし、Ｔ７群は歩行者の検出用とする。又、Ｔ７群の車道にかかる部分βをβ１（車道の左端から主道路の中央まで）とβ２（主道路の中央から車道の右端まで）に分ける。ここで、β１を主道路の中央までとしたのは、主道路の中央を走行する車両の方向指示器の点滅が右であるか左であるかを峻別させるための手段である。β１で方向指示器の点滅検出がない場合、直進車と判別できるが、β２においても方向指示器の点滅があるかないかを読み取らせて、β１とβ２共に方向指示器のない車両について直進車であるとより確実に判定（峻別化）できる。
本発明の要諦は検出ラインを複数個に分割して、１本の検出ラインから違う個性を読み取ろうとするところにあり、この技術的思想を利用して、例えば、片側１車線の場合、その片側通行帯の半分のところから分割することで、半分からどっちよりの方向指示器点滅かによって前記演算的認識方法から結果的に直進車であるか、右折車であるか、左折車であるかを判別できることは言うまでもない。
【００１１】
Ｔ７群の車道に係る部分βは、横断中歩行者の検出と車両の方向別検出の両方を兼ねる。即ち、車両の進行方向の信号が赤のときは、Ｔ７群のβ１、β２は共に横断中の歩行者の検出用として機能する。一方、車両の進行方向の信号が青の時はＴ７群のβ１、β２がそれぞれ左折、右折の方向指示器の検出用として機能する。
【００１２】
図２のＴ１〜Ｔ７は、車線の進行方向正面の信号によって動作が切り替わる。すなわち、赤表示の間はＴ１の移動スキャンによる信号待ち車列の最後尾の検出及びＴ７群による横断待ちと横断中の歩行者の検出がアクティブになり、青表示の間はＴ２−Ｔ３間とＴ４−Ｔ５間の通過速度の計測、Ｔ７による左折車両、直進車両及び右折車両それぞれのカウント、Ｔ６群による右折待ち車両の検出及びＴ７群による横断待ち歩行者の検出がアクティブになる。尚、黄表示の間はＴ７群α１、α２による横断待ち歩行者の検出のみがアクティブになる。表１
【表１】
参照）。
【００１３】
移動車両の速度を以下に示す２箇所で計測し、制御パラメータに用いる。
（１） 車両停止線から距離Ｌ（図２参照）のある固定した地点（Ｔ３）を定め、その固定化地点の輝度変化から車両の通過を検出し、その車両における単位時間あたりの移動距離Ｌ３から通過速度を算出する。また、車両停止線から距離Ｌのある固定した同じ地点（Ｔ３）で通過車両速度を算出する方法として、先ず、Ｔ１で特定車両の検出を行い、固定した検出ラインＴ２とＴ３の検出範囲Ｌ２において、その特定車両をＴ２とＴ３で検出した時間差から通過速度を算出する方法もある。算出した速度は交差点に進入する車両の流れを得る情報となり、信号時間を決めるパラメータになる。一例として、Ｔ３又はＴ２−Ｔ３間を通過した車両が６０ｋｍ／ｈ以上の速度で検出されたときは、急減速させない安全策として最大青時間までの範囲内で青表示を２秒延長させるというようなことができる。このとき、Ｔ３の設定位置となる停止線からの距離Ｌは６０ｋｍ／ｈの車両が２秒間に進む距離である約３３ｍに設定する。
（２） 固定した検出ラインＴ４とＴ５との検出範囲Ｌ１において、Ｔ４とＴ５に検知された時の検出時間差から速度の算出をする。算出した速度は交差点より先の混雑状況を得る情報となり、信号時間を決めるパラメータになる。
【００１４】
横断待ちエリアにいる横断待ち待機者と横断中の歩行者の検出には、Ｔ７の複数検出ライン群が受け持つα１及びα２の範囲を左右の横断待ち待機者検出用とし、βの範囲を横断歩道幅に割り振り横断中の歩行者検出用とする。横断待ち待機者と横断中歩行者の検出を信号制御パラメータに反映させる。横断待ち待機者の検出は歩行者用押しボタンスイッチの代用となる。また、既に押しボタンスイッチがある場合は併用できる。
右折車の検出においては、右折道にある道路に対して複数の検出ラインＴ６−１、Ｔ６−２、Ｔ６−３及びＴ６−Ｎを設け、右折の車両の有り、無しの検出を行う。また、Ｔ７の計測ラインβ１とβ２で左折車、直進車及び右折車の走行車両カウントを行う。右折しようとする車両と対向する直進車両の検出は、対向する車線側の設置カメラで捉えているため、そこでカウントした対向側の直進車両の量により右折信号時間の長短を決めることが出来るようにする。並びに、系統路線（自線）にある直進車（同一カメラによって検出しカウントした）数量をパラメータとし、右折信号時間の長短を決めることもできる。
計測道路において、Ｔ１がスキャンして最後尾検出を行っているが、車列の停止又は移動中に車列の中に大型車がある場合、カメラアングルから大きな死角が生じるが、車列が移動するに伴って死角の大きさは刻々と変わり、死角があっても常に最後部を検出するように働いている。同時に青現示に対し時々刻々の更新された最後部のデータは、制御パラメータとなる。
【００１５】
Ｔ１のスキャンによる信号待ち車列の最後尾検出には待機車両を車両台数から計測する方式とは異なり、車両最後尾を見て車列長より待機車両数の多さを判定する方式であるから、カメラを設置する交差点側から見て遠方の画像を用いることが可能となる。
これまでの従来例にはないはるか遠方の最後尾を検出できるということが、今回の発明で可能になったが、より精度アップを図るために、路面データを先ずカメラのシャッタースピードやその他のパラメータ条件を変えた組み合わせで複数回取り込み、その複数回のサンプル個性それぞれに対して、Ｔ１のスキャンデータと照会して車両と見抜く精度を向上させる。更には、Ｔ１のスキャンデータについても閾値を変えて複数個性のデータを得、これらのデータを前記複数回のサンプル個性に照会して車両と見抜くことで、さらに精度が向上する。
【００１６】
車両の最後尾を検出するには、路面上輝度データと車両の輝度データの差（コントラスト）が必要である。そこで、系統路線（自線）だけでなく対向の車線も含めて路面上の輝度データをサンプリングする構成が本発明に適する。そのサンプリングは車両がない時が最良である。路面上の輝度データを検出する際には、広い検出エリアとすることにより誤差を少なくできる。又、輝度レベルの基準データは、常に直前の検出値を基準値として用いる。
【００１７】
前段落は、路面上の輝度データを主眼にしているが、検出車両の場合、Ｔ１がスキャンし車両の後尾の一部を捉えた時、果たしてこれが本当に車両の一部なのかどうか問題になることが起こり得る。車両の識別度をより確実なものとする手段は、ある複数の条件下で検証を繰り返すことである。Ｔ１が車両の後尾であるとする信号をＰ１で得、次のスキャンでＰ２、Ｐ３、Ｐ４と順次信号を得る（任意数）が、この同じ信号を条件を複数回変えながら更に計測ラインのスキャンを複数回行い真値を導きだすようにする。又、最後尾を検出する時は、正面の信号機が赤の時に行う。同時に右折車両の検出と歩行者の検出も行う必要があり、これに要する時間が必要である。現在のＮＴＳＣ方式の水平走査線の左から右に走査する１本の所要時間は約６３．５μＳと規格化されているから、繰り返す回数と右折車両や歩行者の検出に要する合計時間は規格化された範囲内で行う必要がある。
又、路面上の輝度データも前記と同じ方法で真値を導き出すようにする。
【００１８】
各条件を３回変えてそれを４回繰り返す１例を以下に説明する。先ず、車両を検出するに、閾値を三つのタイプ、イ、ロ及びハ、シャッタースピードをＡ、Ｂ及びＣと変化させた時、イ−Ａ、イ−Ｂ及びイ−Ｃをｓ１、並びにロ−Ａ、ロ−Ｂ及びロ−Ｃをｓ２、並びにハ−Ａ、ハ−Ｂ及びハ−Ｃをｓ３とする。これを４回繰り返しその平均値のＳ１、Ｓ２、Ｓ３を求めこれを用いる。
次に道路の検出で基準値を得ることを説明する。シャッタースピードＡ、Ｂ及びＣの時の検出レベル、繰り返し回数、繰り返して得られた値の様子を表２
【表２】
に示す。而して、
Ｌ１とＳ１、Ｓ２及びＳ３とを比較し差の大小を得る。
Ｌ２とＳ１、Ｓ２及びＳ３とを比較し差の大小を得る。
Ｌ３とＳ１、Ｓ２及びＳ３とを比較し差の大小を得る。
この３通りから一番差の大きいものを選び真値に近いものと判定し採用する。
【００１９】
長距離にわたり最後尾の検出をすることから、曲がった車道への対処として、曲がった輪郭に沿って計測ラインの有効長を設定したり、曲がった輪郭に沿って車道以外は電気的にマスクをかけ誤検出を防ぐようにする。
【００２０】
本発明の実施は既設信号機の制御パラメータの補完用として用いることもできるが、本発明の実施を信号機の主制御とし、既設の信号機制御をバックアップ用とする位置付けも可能である。本発明の実施におけるカメラ部及び処理工程も１つの筐体に収容され、現存する信号機近辺の高い位置に設置され、又は併設され、当該装置で得た処理信号は近距離無線通信機（例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ、無線ＬＡＮ、光通信等）或いは有線、或いは搬送波通信などにより、４差路であれば４箇所より現存の信号機制御ＢＯＸに併設された専用の制御ＢＯＸの１箇所に送受信され、統合処理され、処理された信号は有線で現存制御ＢＯＸ内に接続され、現在使用されている制御パラメータの補完パラメータ又は主導的パラメータとして用いる。又、新規に増設する信号機にも適用できる。
【００２１】
本発明による制御思想は、既存の信号機制御の一種であるプログラム形成制御と同一であるが、本発明は感知情報がＣＣＤカメラの面でとらえた情報に基づいている。又、カメラの面でとらえても、停止線より８０ｍ〜１００ｍ遠方の最後尾までとらえ、遠方画像が故の課題が出てくるが、前述したような各手法を用いて信頼性を高めることができる。
【００２２】
本発明の実施による信号機制御の例を図４で説明すると、信号機において、ＣＣＤカメラの画像信号から検出ライン（図２参照）をスキャンし、検出エリア内の輝度変化を検知し、それを路面（基準）輝度レベルと比較し、最後尾停止車両を検出すると共に、スキャンアドレスから最後尾停止車両の位置を特定し、停止車線からの車両滞留数又は滞留長を求めることのできる最後尾停止車両検出器と、特定車両を認識する為の特定エリアを設け、そのエリアに車両が存在すれば特定車両と認識し、その車両の速度、移動距離を検知することが出来る特定車両追尾検出器と、交差点での車両の停止位置（右折レーン等）或いは方向指示器を検出し、直進、右折、左折車両の有り無しと、それぞれの台数を検出する事が出来る方向別車両検出器と、横断待ち歩行者及び横断中歩行者を検出する歩行者検出器とを具備した車両センサ部を交差点の各レーンごとに車両に対向し、横断歩道及び停止車線後方の状態を検出出来る様に適度な高さに設置する。前記車両センサ部によって得られた車両滞留数又は滞留長と、特定車両の追尾による速度、移動距離の計測値と、交差点での車両の停止位置又は方向指示器を検出して直進、右折、左折車両の有り無しと、歩行者データとを各レーンごとに信号機制御演算部に入力し、各レーンの滞留数が最小で通過車両台数が最大になる様に、各レーンの信号灯の青点灯時間を、道路優先順位（幹線支線）や最大許容待ち時間及び歩行者が渡り終わる時間等を考慮しながら制御することになる。
【００２３】
図５はセンサ・ハード構成図である。これによれば交差点において横断歩道及び停止線より後方をＣＣＤカメラで撮影しその画像信号からビデオデコーダでＡ／Ｄ変換され画像データを得、ＣＰＵ制御によって実現されるものである。得られた画像データから車両データを検出するに有効なエリア、即ち道路上で現在計測を行う車線のみを検知エリアとして設定する（検知エリア設定処理）。
【００２４】
次に車両が存在しない状態での道路面輝度データを検出ラインをスキャンする事によって取得し、メモリ上に基準データとして記憶させる。この場合、雲や建物の影等の影響が考えられるが、計測ラインをスキャンし停止車両の検出中でも車両が存在しない部分の路面輝度データを逐次更新する事によって、その影響を無くす様にする（検出ラインスキャン処理、基準データ設定処理）。
【００２５】
次に、信号機が赤の時、前記停止車両検出方法により、検出ラインをスキャンする事で、最後尾停止車両を検出し、その位置をスキャンアドレスから特定して停止車両滞留長を求める（最後尾車両の検出、計測処理）。そのデータを信号機制御演算部に送る。
【００２６】
又、計測ラインの検出ポイント位置から交差点付近の車両の停止位置のずれ（右折車両の場合センターラインより）又は右折レーンの車両を検出し（図２のＴ６群による）右折車両の有無を検知し補助信号機を含めた信号機制御のパラメータとする。又、歩行者が横断歩道を横断中かどうかＴ７群のβ部（β１とβ２）で検出し信号機制御のパラメータとする。次に信号機が青の時、Ｔ７群のα１及びα２によって横断待ちの歩行者が存在するかどうか検出し、これを信号機制御のパラメータとする。又、特定エリア距離間隔Ｌ１のＴ４−Ｔ５間を通過する車両のスピードを計測しこの速度を制御のパラメータとする。即ち青信号にも拘わらず速度が遅い又は停止状態の場合、前方に右折車両の存在、或いは渋滞の可能性が有り信号機制御のパラメータとして利用する。又、停止線位置から距離ＬにあるＴ３とＴ２による速度検出は、その速度と距離Ｌとの関係から、ある速度（任意）以上の時、青現示時間を延長し現示切り替えに伴う車両の急ブレーキ等を防止するような制御のパラメータとする。又、検出ラインＴ７の検出ポイントβ１、β２のどちらで車両の方向指示器の点滅を検出したかによって、右折、左折を判定しその台数を計測する（方向指示器の点滅検出がない場合は直進車として台数を計測）。或いは車両停止線からある固定化した距離地点までの距離Ｌを定め、その固定化地点を通過する車両を特定し、単位時間当たりの移動距離Ｌ３からスピードを計測し同様に青現示時間の決定パラメータとする。この様にして得られた各レーンごとの情報即ち、赤信号時の、停止車両滞留長、待ち時間、右折、左折車両情報、横断中の歩行者情報、青信号時の車両速度、左折車、直進車及び右折車の車両情報、横断待ち歩行者の有無を基に、信号機制御演算部が、各レーンの車両滞留数が最小で、通過車両台数が最大となるように、各レーンの信号灯の青及び赤現示時間、スプリット及びサイクル時間、歩行者用信号機を道路優先順位（幹線、支線）や最大許容時間等を考慮しながらリアルタイムに制御する。又、歩行者横断がボタン式の場合、ボタン割込信号を取り込み、信号機制御演算部が、各レーンのデータに基づき歩行者用信号機を制御する。又、Ｔ７群のα１及びα２による横断待ち歩行者が検出された場合、ボタンは割込信号の代わりとして利用できる。この信号機は、一週間の２４時間通行量の学習機能をもち、曜日による時間帯の通行状況パターンを記録し更に季節変動によるパターンをも記録し、センサ部等の故障の場合、一時的にタイマーによるパターン制御を行うことができる（信号機制御演算部）。又、この信号機は独立信号機として動作する事は無論、路線系統制御あるいは面制御を行う場合、隣接した信号機間のオフセットの設定や外部ネット接続により上位（中央指令）からの指令による信号機制御と各種パラメータを得る条件設定の変更が可能である。又。各センサ部の画像及び動作状態等の情報を伝達する事ができる（隣接する信号機との路線系統制御Ｉ／Ｆ）。信号機制御Ｉ／Ｆとは信号機制御演算部での演算結果を信号灯に出力するインターフェイスである。各種設定部とは信号機の動作モードを設定する部分である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ０３／０９６１６移動物体の解析方法を基礎に、改良に改良を加えた発明であり、車列量の大きさに応じて、青現示延長の具合を制御できる。
即ち、自路線及びそれと交差する他路線において、最後尾検出位置が常時又は一時的に長い時は、その路線に多量の車があると判断し、その路線の青現示を長くしたりすることもできる。又、検出速度から車列の流れを判断し、青現示延長の具合を制御できる。ある区間（Ｔ２とＴ３の間）での検出時間差と間隔長から速度を計測し、直後に赤現示へ変わった場合の急制動をさせないよう青現示延長の具合を制御できる。又、ある区間（Ｔ４とＴ５の間）での検出時間差と間隔長から速度を計測し、交差点より先の混雑状況の判断をし、青現示延長の具合を制御できる。横断待ちの歩行者が比較的多い場合は、車両用信号の青現示時間を比較的短くなるように制御し、横断待ちの歩行者がいない場合は、車両用信号の青現示時間を比較的長くなるように制御できる。一方、横断中の歩行者が比較的多い場合は、歩行者用信号の青現示時間を比較的長くなるように制御できる。横断中の歩行者がいなくなった場合は、歩行者用信号の青現示時間を比較的短くなるように制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（Ａ）説明図である。（Ｂ）説明図である。
【図２】平面図である。
【図３】立面図である。
【図４】信号概念図である。
【図５】センサ・ハード構成図である。
【図６】システム構成図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路交通情報や道路整備情報に活用するために、走行車両をＣＣＤカメラで撮像し、その画像を画像処理して走行車両を解析するのではなく、特定絵素ポイントの輝度変化をきっかけとして数々の解析を自動処理するという新規・ユニーク・安価な方法（国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ０３／０９６１６移動物体の解析方法 以下、先行技術と称する）を利用した交差点の信号機制御方法及び方向別交通量測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、地点制御式の信号機において従来は、地点感応式又は周期タイマー制御方式の信号機が使用されているが、タイマー式においては、交差点における交通パターンを予め測定し、そのデータを基にタイマー制御を行うもので、時々刻々と変化する交通状況に応じた最適制御はそれらの技術では達成できない。この状況下では交通渋滞等を生じ、車両運転者のいらいらを招くなどして交通事故の原因となる事があった。例えば、バイパスに取って代わられた旧道路や僻地では、はるか彼方まで車両が全くいない主道路の信号機が長時間青のままで、主道路と交差する道路の渋滞に信号機は気づいてくれない。
又、地点感応式信号機においては、車両感知器として超音波、赤外線、電波等を使用したセンサが用いられている為、検知エリアが交差点付近に限られた狭い範囲となり、停止車線後方に停止している車両数、又は滞留車両長を前もって感知することができないため、精度の高い信号機制御ができない。
又、予測制御が可能な交通信号制御装置が平１１−１２６２９６、平１１−３５３５８４で提案されているが、カメラの性能によるが、停止車両の個々の位置を個別的に識別できる範囲が数十メートルとなり、車両台数に換算して４〜５台の車両数で、それぞれの位置、速度又は台数を計測し、信号機制御に必要なパラメータを予測演算するもので、的確な予測演算ができない場合が生じ、信号機の最適制御が万全ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで、本発明は停止車両の個々の位置、速度又は台数を個別的に識別し、車両待ち時間、通過車両台数、残留車両台数を予測演算するのではなく、又、前記停止物体検出方法をもつて画像処理手法で個々の車両を認識するでもなく、新規な視点から課題を解決するものである。それは、停止車両の最後尾を検出し、実際の停止車両滞留長及び速度を算出することによって、交通信号機をリアルタイムに制御する方法てある。この方法は車両の個別測定を行うものでないので、カメラから遠方（１００メートル先）の小さな物体（最後尾車両）を検出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
課題を解決するために、画像信号の任意の検出ポイントを指定してその点の輝度レベルを取り出せるように構成した先行技術を利用する。その検出ポイントを縦方向に並べてできる一本の縦線を検出ラインとする。当該検出ラインを人から見てモニターの左端から右端に向けてあたかも平行移動走査するかのように動かす。向かって来る走行車両に対して対向又は斜め上空から俯角撮影した車両が、人から見てモニター画面の左から右へ走行して見えるカメラアングルの撮影状況下において、前記検出ラインをモニター画面上左から右へスキャンさせ、メモリー上にある最新の道路輝度レベルと異なる輝度レベルを検出した時点で、その検出ポイントを信号待ちで停車中の車両の最後尾であると決定する。
車両の最後尾であると決定した後、当該モニター上における検出ポイントは現地換算して何メートル先の点であるとする距離から、当該検出された車両の高さ係る死角分の差を三角関数演算にて処理して最後尾車両までの距離を演算する。
先行技術にかかる検出ラインを使った解析方法を、俯角撮影しかつ９０度横倒しした画像において活用することで、撮像画像から数々の有用なデータを抽出して、交差点の信号機制御に生かそうとするものである。
遠方を電子的に拡大し、二輪車等の未検出の防止を図る様に制御することもできる。又、カメラの振動による画像のブレ防止機能を付加して計測データの安定化を図っても良い。又、検知エリアが１００メートルに満たない湾曲した道路の場合、センサ部を複数個用い全体としてカバー範囲を確保しても良い。
【発明の効果】
【０００５】
本発明により静止している物体も移動している物体も検出することができる。物体の検出後、先行技術を駆使して物体の情報を収集できこの情報を信号機制御や道路行政に利用できる。その情報は常にリアルタイムであり、最大公約数的な信号機制御にまつわる現実遊離を解消できる。画像解析手法ではないので、大掛かりな装置を必要とせず導入コストを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図３の様に、信号機手前に赤信号で停車している車両を検出することを想定して、以下説明する。ＣＣＤカメラを信号機付近の高さＨの点において、車両に対向するように設置し、図１（Ａ）に示す画像を得る。一方、この画像信号の任意の点を指定して、その点の輝度レベルを取り出せるように構成する（以下これを検出ポイントと称する）。この検出ポイントを縦方向、すなわち車両の進行方向に対して垂直となるように設定し、それを検出ラインＴ１とする（図１（Ａ）参照）。図１（Ａ）において、予め車両が存在しない状態でＴ１を左から右にピクセル単位でスキャンし、順次得られる路面の輝度データを基準データメモリに記憶しておく。この路面輝度データ（Ｒ）は、適宜更新させ時々刻々と変化する路面輝度の最新データが記憶されるように構成する。車両検出の要となるものである。
【０００７】
次に図１（Ｂ）において、Ｔ１を左から右へピクセル単位でスキャン順次輝度データ（Ｋ）を取得すると共に、Ｔ１のスキャンに同期してメモリに記憶しておいた路面輝度データ（Ｒ）を読み出し、前記（Ｋ）と比較し変化の有無を調べる。（Ｒ）と（Ｋ）の比較の結果、変化が無い場合は車両が存在しないと判断し、Ｔ１を同方向にスキャンし前記と同様に（Ｒ）と（Ｋ）の比較を行い車両の有無を調べる。以上の動作を繰り返し、（Ｒ）と（Ｋ）の比較を行い変化が有る点を検出した場合、車両が存在すると判断する事が出来、画像データ上での位置Ｌｂｉが特定できる。
【０００８】
地上高Ｈの位置から、カメラ画角θのＣＣＤカメラで路面を撮像する場合（図３参照）、ＣＣＤカメラの画像は図１（Ａ）となる。画像データを左側からスキャンして検出する画像上の最後尾車両の位置（カメラからの距離）Ｌｂｉから実際の路面上の距離Ｌａｒを求めるには
【数１】
から換算することができる。
【０００９】
図３（実際の路面上の位置関係）、図１（Ａ）（画像上の位置関係）において、被写体の高さの影響で車列最後尾としてカメラに映るポイント地点までの距離Ｌａｉは、
【数１】
▲１▼となる。被写体となる車両の高さｈによる死角分の長さＬａｅは、
【数１】
▲２▼となる。従って、実際の距離Ｌａｒは、
【数１】
▲３▼となる。又、θ、θ１、Ｌａ、Ｌａｉの間には、
【数１】
▲４▼の比例関係式が成り立つ。一方、画像上での位置Ｌｂ、Ｌｂｉは、実際の路面上の距離Ｌａ、Ｌａｉと比例関係にある。従って、前記の
【数１】
▲４▼のＬａをＬｂに、またＬａｉをＬｂｉに置き換えることができ
【数１】
▲５▼▲６▼の様になる。
【数１】
▲１▼▲６▼から
【数１】
▲７▼、また
【数１】
▲３▼▲７▼から
【数１】
▲８▼となる。従って画像上の検出距離Ｌｂｉを知る事によって、
【数１】
▲８▼より実際の距離Ｌａｒを求めることが出来る。以上が停止車両位置を検出する原理である。
【実施例１】
【００１０】
図２にＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４及びＴ５が１本線のように描かれているが、ともに複数線群の検出ラインにすることにより、変化検出要素が多くなり検出の信頼性を上げることもできる。勿論シングルでも構わない。Ｔ６群（Ｔ６−１、Ｔ６−２、Ｔ６−３及びＴ６−Ｎ）は、右折待ち車両のみの検出用とし、Ｔ７群は歩行者の検出用とする。又、Ｔ７群の車道にかかる部分βをβ１（車道の左端から主道路の中央まで）とβ２（主道路の中央から車道の右端まで）に分ける。ここで、β１を主道路の中央までとしたのは、主道路の中央を走行する車両の方向指示器の点滅が右であるか左であるかを峻別させるための手段である。β１で方向指示器の点滅検出がない場合、直進車と判別できるが、β２においても方向指示器の点滅があるかないかを読み取らせて、β１とβ２共に方向指示器のない車両について直進車であるとより確実に判定（峻別化）できる。
本発明の要諦は検出ラインを複数個に分割して、１本の検出ラインから違う個性を読み取ろうとするところにあり、この技術的思想を利用して、例えば、片側１車線の場合、その片側通行帯の半分のところから分割することで、半分からどっちよりの方向指示器点滅かによって前記演算的認識方法から結果的に直進車であるか、右折車であるか、左折車であるかを判別できることは言うまでもない。
【００１１】
Ｔ７群の車道に係る部分βは、横断中歩行者の検出と車両の方向別検出の両方を兼ねる。即ち、車両の進行方向の信号が赤のときは、Ｔ７群のβ１、β２は共に横断中の歩行者の検出用として機能する。一方、車両の進行方向の信号が青の時はＴ７群のβ１、β２がそれぞれ左折、右折の方向指示器の検出用として機能する。
【００１２】
図２のＴ１〜Ｔ７は、車線の進行方向正面の信号によって動作が切り替わる。すなわち、赤表示の間はＴ１の移動スキャンによる信号待ち車列の最後尾の検出及びＴ７群による横断待ちと横断中の歩行者の検出がアクティブになり、青表示の間はＴ２−Ｔ３間とＴ４−Ｔ５間の通過速度の計測、Ｔ７による左折車両、直進車両及び右折車両それぞれのカウント、Ｔ６群による右折待ち車両の検出及びＴ７群による横断待ち歩行者の検出がアクティブになる。尚、黄表示の間はＴ７群α１、α２による横断待ち歩行者の検出のみがアクティブになる（表１参照）。
【００１３】
移動車両の速度を以下に示す２箇所で計測し、制御パラメータに用いる。
（１） 車両停止線から距離Ｌ（図２参照）のある固定した地点（Ｔ３）を定め、その固定化地点の輝度変化から車両の通過を検出し、その車両における単位時間あたりの移動距離Ｌ３から通過速度を算出する。また、車両停止線から距離Ｌのある固定した同じ地点（Ｔ３）で通過車両速度を算出する方法として、先ず、Ｔ１で特定車両の検出を行い、固定した検出ラインＴ２とＴ３の検出範囲Ｌ２において、その特定車両をＴ２とＴ３で検出した時間差から通過速度を算出する方法もある。算出した速度は交差点に進入する車両の流れを得る情報となり、信号時間を決めるパラメータになる。一例として、Ｔ３又はＴ２−Ｔ３間を通過した車両が６０ｋｍ／ｈ以上の速度で検出されたときは、急減速させない安全策として最大青時間までの範囲内で青表示を２秒延長させるというようなことができる。このとき、Ｔ３の設定位置となる停止線からの距離Ｌは６０ｋｍ／ｈの車両が２秒間に進む距離である約３３ｍに設定する。
（２） 固定した検出ラインＴ４とＴ５との検出範囲Ｌ１において、Ｔ４とＴ５に検知された時の検出時間差から速度の算出をする。算出した速度は交差点より先の混雑状況を得る情報となり、信号時間を決めるパラメータになる。
【００１４】
横断待ちエリアにいる横断待ち待機者と横断中の歩行者の検出には、Ｔ７の複数検出ライン群が受け持つα１及びα２の範囲を左右の横断待ち待機者検出用とし、βの範囲を横断歩道幅に割り振り横断中の歩行者検出用とする。横断待ち待機者と横断中歩行者の検出を信号制御パラメータに反映させる。横断待ち待機者の検出は歩行者用押しボタンスイッチの代用となる。また、既に押しボタンスイッチがある場合は併用できる。
右折車の検出においては、右折道にある道路に対して複数の検出ラインＴ６−１、Ｔ６−２、Ｔ６−３及びＴ６−Ｎを設け、右折の車両の有り、無しの検出を行う。また、Ｔ７の計測ラインβ１とβ２で左折車、直進車及び右折車の走行車両カウントを行う。右折しようとする車両と対向する直進車両の検出は、対向する車線側の設置カメラで捉えているため、そこでカウントした対向側の直進車両の量により右折信号時間の長短を決めることが出来るようにする。並びに、系統路線（自線）にある直進車（同一カメラによって検出しカウントした）数量をパラメータとし、右折信号時間の長短を決めることもできる。
計測道路において、Ｔ１がスキャンして最後尾検出を行っているが、車列の停止又は移動中に車列の中に大型車がある場合、カメラアングルから大きな死角が生じるが、車列が移動するに伴って死角の大きさは刻々と変わり、死角があっても常に最後部を検出するように働いている。同時に青現示に対し時々刻々の更新された最後部のデータは、制御パラメータとなる。
【００１５】
Ｔ１のスキャンによる信号待ち車列の最後尾検出には待機車両を車両台数から計測する方式とは異なり、車両最後尾を見て車列長より待機車両数の多さを判定する方式であるから、カメラを設置する交差点側から見て遠方の画像を用いることが可能となる。
これまでの従来例にはないはるか遠方の最後尾を検出できるということが、今回の発明で可能になったが、より精度アップを図るために、路面データを先ずカメラのシャッタースピードやその他のパラメータ条件を変えた組み合わせで複数回取り込み、その複数回のサンプル個性それぞれに対して、Ｔ１のスキャンデータと照会して車両と見抜く精度を向上させる。更には、Ｔ１のスキャンデータについても閾値を変えて複数個性のデータを得、これらのデータを前記複数回のサンプル個性に照会して車両と見抜くことで、さらに精度が向上する。
【００１６】
車両の最後尾を検出するには、路面上輝度データと車両の輝度データの差（コントラスト）が必要である。そこで、系統路線（自線）だけでなく対向の車線も含めて路面上の輝度データをサンプリングする構成が本発明に適する。そのサンプリングは車両がない時が最良である。路面上の輝度データを検出する際には、広い検出エリアとすることにより誤差を少なくできる。又、輝度レベルの基準データは、常に直前の検出値を基準値として用いる。
【００１７】
前段落は、路面上の輝度データを主眼にしているが、検出車両の場合、Ｔ１がスキャンし車両の後尾の一部を捉えた時、果たしてこれが本当に車両の一部なのかどうか問題になることが起こり得る。車両の識別度をより確実なものとする手段は、ある複数の条件下で検証を繰り返すことである。Ｔ１が車両の後尾であるとする信号をＰ１で得、次のスキャンでＰ２、Ｐ３、Ｐ４と順次信号を得る（任意数）が、この同じ信号を条件を複数回変えながら更に計測ラインのスキャンを複数回行い真値を導きだすようにする。又、最後尾を検出する時は、正面の信号機が赤の時に行う。同時に右折車両の検出と歩行者の検出も行う必要があり、これに要する時間が必要である。現在のＮＴＳＣ方式の水平走査線の左から右に走査する１本の所要時間は約６３．５μＳと規格化されているから、繰り返す回数と右折車両や歩行者の検出に要する合計時間は規格化された範囲内で行う必要がある。
又、路面上の輝度データも前記と同じ方法で真値を導き出すようにする。
【００１８】
各条件を３回変えてそれを４回繰り返す１例を以下に説明する。先ず、車両を検出するに、閾値を▲１▼、▲２▼及び▲３▼、シャッタースピードをＡ、Ｂ及びＣと変化させた時、▲１▼−Ａ、▲１▼−Ｂ及び▲１▼−ＣをＳ１、並びに▲２▼−Ａ、▲２▼−Ｂ及び▲２▼−ＣをＳ２、並びに▲３▼−Ａ、▲３▼−Ｂ及び▲３▼−ＣをＳ３とする。これを４回繰り返しその平均値のＳ１、Ｓ２、Ｓ３を求めこれを用いる。
次に道路の検出で基準値を得ることを説明する。シャッタースピードＡ、Ｂ及びＣの時の検出レベル、繰り返し回数、繰り返して得られた値の様子を
【表２】
に示す。而して、
Ｌ１とＳ１、Ｓ２及びＳ３とを比較し差の大小を得る。
Ｌ２とＳ１、Ｓ２及びＳ３とを比較し差の大小を得る。
Ｌ３とＳ１、Ｓ２及びＳ３とを比較し差の大小を得る。
この３通りから一番差の大きいものを選び真値に近いものと判定し採用する。
【００１９】
長距離にわたり最後尾の検出をすることから、曲がった車道への対処として、曲がった輪郭に沿って計測ラインの有効長を設定したり、曲がった輪郭に沿って車道以外は電気的にマスクをかけ誤検出を防ぐようにする。
【００２０】
本発明の実施は既設信号機の制御パラメータの補完用として用いることもできるが、本発明の実施を信号機の主制御とし、既設の信号機制御をバックアップ用とする位置付けも可能である。本発明の実施におけるカメラ部及び処理工程も１つの筺体に収容され、現存する信号機近辺の高い位置に設置され、又は併設され、当該装置で得た処理信号は近距離無線通信機（例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ、無線ＬＡＮ、光通信等）或いは有線、或いは搬送波通信などにより、４差路であれば４箇所より現存の信号機制御ＢＯＸに併設された専用の制御ＢＯＸの１箇所に送受信され、統合処理され、処理された信号は有線で現存制御ＢＯＸ内に接続され、現在使用されている制御パラメータの補完パラメータ又は主導的パラメータとして用いる。又、新規に増設する信号機にも適用できる。
【００２１】
本発明による制御思想は、既存の信号機制御の一種であるプログラム形成制御と同一であるが、本発明は感知情報がＣＣＤカメラの面でとらえた情報に基づいている。又、カメラの面でとらえても、停止線より８０ｍ〜１００ｍ遠方の最後尾までとらえ、遠方画像が故の課題が出てくるが、前述したような各手法を用いて信頼性を高めることができる。
【００２２】
本発明の実施による信号機制御の例を図４で説明すると、信号機において、ＣＣＤカメラの画像信号から検出ライン（図２参照）をスキャンし、検出エリア内の輝度変化を検知し、それを路面（基準）輝度レベルと比較し、最後尾停止車両を検出すると共に、スキャンアドレスから最後尾停止車両の位置を特定し、停止車線からの車両滞留数又は滞留長を求めることのできる最後尾停止車両検出器と、特定車両を認識する為の特定エリアを設け、そのエリアに車両が存在すれば特定車両と認識し、その車両の速度、移動距離を検知することが出来る特定車両追尾検出器と、交差点での車両の停止位置（右折レーン等）或いは方向指示器を検出し、直進、右折、左折車両の有り無しと、それぞれの台数を検出する事が出来る方向別車両検出器と、横断待ち歩行者及び横断中歩行者を検出する歩行者検出器とを具備した車両センサ部を交差点の各レーンごとに車両に対向し、横断歩道及び停止車線後方の状態を検出出来る様に適度な高さに設置する。前記車両センサ部によって得られた車両滞留数又は滞留長と、特定車両の追尾による速度、移動距離の計測値と、交差点での車両の停止位置又は方向指示器を検出して直進、右折、左折車両の有り無しと、歩行者データとを各レーンごとに信号機制御演算部に入力し、各レーンの滞留数が最小で通過車両台数が最大になる様に、各レーンの信号灯の青点灯時間を、道路優先順位（幹線支線）や最大許容待ち時間及び歩行者が渡り終わる時間等を考慮しながら制御することになる。
【００２３】
図５はセンサ・ハード構成図である。これによれば交差点において横断歩道及び停止線より後方をＣＣＤカメラで撮影しその画像信号からビデオデコーダでＡ／Ｄ変換され画像データを得、ＣＰＵ制御によって実現されるものである。得られた画像データから車両データを検出するに有効なエリア、即ち道路上で現在計測を行う車線のみを検知エリアとして設定する（検知エリア設定処理）。
【００２４】
次に車両が存在しない状態での道路面輝度データを検出ラインをスキャンする事によって取得し、メモリ上に基準データとして記憶させる。この場合、雲や建物の影等の影響が考えられるが、計測ラインをスキャンし停止車両の検出中でも車両が存在しない部分の路面輝度データを逐次更新する事によって、その影響を無くす様にする（検出ラインスキャン処理、基準データ設定処理）。
【００２５】
次に、信号機が赤の時、前記停止車両検出方法により、検出ラインをスキャンする事で、最後尾停止車両を検出し、その位置をスキャンアドレスから特定して停止車両滞留長を求める（最後尾車両の検出、計測処理）。そのデータを信号機制御演算部に送る。
【００２６】
又、計測ラインの検出ポイント位置から交差点付近の車両の停止位置のずれ（右折車両の場合センターラインより）又は右折レーンの車両を検出し（図２のＴ６群による）右折車両の有無を検知し補助信号機を含めた信号機制御のパラメータとする。又、歩行者が横断歩道を横断中かどうかＴ７群のβ部（β１とβ２）で検出し信号機制御のパラメータとする。次に信号機が青の時、Ｔ７群のα１及びα２によって横断待ちの歩行者が存在するかどうか検出し、これを信号機制御のパラメータとする。又、特定エリア距離間隔Ｌ１のＴ４−Ｔ５間を通過する車両のスピードを計測しこの速度を制御のパラメータとする。即ち青信号にも拘わらず速度が遅い又は停止状態の場合、前方に右折車両の存在、或いは渋滞の可能性が有り信号機制御のパラメータとして利用する。又、停止線位置から距離ＬにあるＴ３とＴ２による速度検出は、その速度と距離Ｌとの関係から、ある速度（任意）以上の時、青現示時間を延長し現示切り替えに伴う車両の急ブレーキ等を防止するような制御のパラメータとする。又、検出ラインＴ７の検出ポイントβ１、β２のどちらで車両の方向指示器の点滅を検出したかによって、右折、左折を判定しその台数を計測する（方向指示器の点滅検出がない場合は直進車として台数を計測）。或いは車両停止線からある固定化した距離地点までの距離Ｌを定め、その固定化地点を通過する車両を特定し、単位時間当たりの移動距離Ｌ３からスピードを計測し同様に青現示時間の決定パラメータとする。この様にして得られた各レーンごとの情報即ち、赤信号時の、停止車両滞留長、待ち時間、右折、左折車両情報、横断中の歩行者情報、青信号時の車両速度、左折車、直進車及び右折車の車両情報、横断待ち歩行者の有無を基に、信号機制御演算部が、各レーンの車両滞留数が最小で、通過車両台数が最大となるように、各レーンの信号灯の青及び赤現示時間、スプリット及びサイクル時間、歩行者用信号機を道路優先順位（幹線、支線）や最大許容時間等を考慮しながらリアルタイムに制御する。又、歩行者横断がボタン式の場合、ボタン割込信号を取り込み、信号機制御演算部が、各レーンのデータに基づき歩行者用信号機を制御する。又、Ｔ７群のα１及びα２による横断待ち歩行者が検出された場合、ボタンは割込信号の代わりとして利用できる。この信号機は、一週間の２４時間通行量の学習機能をもち、曜日による時間帯の通行状況パターンを記録し更に季節変動によるパターンをも記録し、センサ部等の故障の場合、一時的にタイマーによるパターン制御を行うことができる（信号機制御演算部）。又、この信号機は独立信号機として動作する事は無論、路線系統制御あるいは面制御を行う場合、隣接した信号機間のオフセットの設定や外部ネット接続により上位（中央指令）からの指令による信号機制御と各種パラメータを得る条件設定の変更が可能である。又。各センサ部の画像及び動作状態等の情報を伝達する事ができる（隣接する信号機との路線系統制御１／Ｆ）。信号機制御１／Ｆとは信号機制御演算部での演算結果を信号灯に出力するインターフェイスである。各種設定部とは信号機の動作モードを設定する部分である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ０３／０９６１６移動物体の解析方法を基礎に、改良に改良を加えた発明であり、車列量の大きさに応じて、青現示延長の具合を制御できる。
即ち、自路線及びそれと交差する他路線において、最後尾検出位置が常時又は一時的に長い時は、その路線に多量の車があると判断し、その路線の青現示を長くしたりすることもできる。又、検出速度から車列の流れを判断し、青現示延長の具合を制御できる。ある区間（Ｔ２とＴ３の間）での検出時間差と間隔長から速度を計測し、直後に赤現示へ変わった場合の急制動をさせないよう青現示延長の具合を制御できる。又、ある区間（Ｔ４とＴ５の間）での検出時間差と間隔長から速度を計測し、交差点より先の混雑状況の判断をし、青現示延長の具合を制御できる。横断待ちの歩行者が比較的多い場合は、車両用信号の青現示時間を比較的短くなるように制御し、横断待ちの歩行者がいない場合は、車両用信号の青現示時間を比較的長くなるように制御できる。一方、横断中の歩行者が比較的多い場合は、歩行者用信号の青現示時間を比較的長くなるように制御できる。横断中の歩行者がいなくなった場合は、歩行者用信号の青現示時間を比較的短くなるように制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（Ａ）説明図である。（Ｂ）説明図である。
【図２】平面図である。
【図３】立面図である。
【図４】信号概念図である。
【図５】センサ・ハード構成図である。
【図６】システム構成図である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路交通情報や道路整備情報に活用するために、走行車両をＣＣＤカメラで撮像し、その画像を画像処理して走行車両を解析するのではなく、特定絵素ポイントの輝度変化をきっかけとして数々の解析を自動処理するという新規・ユニーク・安価な方法（国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ０３／０９６１６移動物体の解析方法 以下、先行技術と称する）を利用した交差点の信号機制御方法及び方向別交通量測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、地点制御式の信号機において従来は、地点感応式又は周期タイマー制御方式の信号機が使用されているが、タイマー式においては、交差点における交通パターンを予め測定し、そのデータを基にタイマー制御を行うもので、時々刻々と変化する交通状況に応じた最適制御はそれらの技術では達成できない。この状況下では交通渋滞等を生じ、車両運転者のいらいらを招くなどして交通事故の原因となる事があった。例えば、バイパスに取って代わられた旧道路や僻地では、はるか彼方まで車両が全くいない主道路の信号機が長時間青のままで、主道路と交差する道路の渋滞に信号機は気づいてくれない。
又、地点感応式信号機においては、車両感知器として超音波、赤外線、電波等を使用したセンサが用いられている為、検知エリアが交差点付近に限られた狭い範囲となり、停止車線後方に停止している車両数、又は滞留車両長を前もって感知することができないため、精度の高い信号機制御ができない。
又、予測制御が可能な交通信号制御装置が平１１−１２６２９６、平１１−３５３５８４で提案されているが、カメラの性能によるが、停止車両の個々の位置を個別的に識別できる範囲が数十メートルとなり、車両台数に換算して４〜５台の車両数で、それぞれの位置、速度又は台数を計測し、信号機制御に必要なパラメータを予測演算するもので、的確な予測演算ができない場合が生じ、信号機の最適制御が万全ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで、本発明は停止車両の個々の位置、速度又は台数を個別的に識別し、車両待ち時間、通過車両台数、残留車両台数を予測演算するのではなく、又、前記停止物体検出方法をもつて画像処理手法で個々の車両を認識するでもなく、新規な視点から課題を解決するものである。それは、停止車両の最後尾を検出し、実際の停止車両滞留長及び速度を算出することによって、交通信号機をリアルタイムに制御する方法である。この方法は車両の個別測定を行うものでないので、カメラから遠方（１００メートル先）の小さな物体（最後尾車両）を検出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
課題を解決するために、画像信号の任意の検出ポイントを指定してその点の輝度レベルを取り出せるように構成した先行技術を利用する。その検出ポイントを縦方向に並べてできる一本の縦線を検出ラインとする。当該検出ラインを人から見てモニターの左端から右端に向けてあたかも平行移動走査するかのように動かす。向かって来る走行車両に対して対向又は斜め上空から俯角撮影した車両が、人から見てモニター画面の左から右へ走行して見えるカメラアングルの撮影状況下において、前記検出ラインをモニター画面上左から右へスキャンさせ、メモリー上にある最新の道路輝度レベルと異なる輝度レベルを検出した時点で、その検出ポイントを信号待ちで停車中の車両の最後尾であると決定する。
車両の最後尾であると決定した後、当該モニター上における検出ポイントは現地換算して何メートル先の点であるとする距離から、当該検出された車両の高さ係る死角分の差を三角関数演算にて処理して最後尾車両までの距離を演算する。
先行技術にかかる検出ラインを使った解析方法を、俯角撮影しかつ９０度横倒しした画像において活用することで、撮像画像から数々の有用なデータを抽出して、交差点の信号機制御に生かそうとするものである。
遠方を電子的に拡大し、二輪車等の未検出の防止を図る様に制御することもできる。又、カメラの振動による画像のブレ防止機能を付加して計測データの安定化を図っても良い。又、検知エリアが１００メートルに満たない湾曲した道路の場合、センサ部を複数個用い全体としてカバー範囲を確保しても良い。
【発明の効果】
【０００５】
本発明により静止している物体も移動している物体も検出することができる。物体の検出後、先行技術を駆使して物体の情報を収集できこの情報を信号機制御や道路行政に利用できる。その情報は常にリアルタイムであり、最大公約数的な信号機制御にまつわる現実遊離を解消できる。画像解析手法ではないので、大掛かりな装置を必要とせず導入コストを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図３の様に、信号機手前に赤信号で停車している車両を検出することを想定して、以下説明する。ＣＣＤカメラを信号機付近の高さＨの点において、車両に対向するように設置し、図１（Ａ）に示す画像を得る。一方、この画像信号の任意の点を指定して、その点の輝度レベルを取り出せるように構成する（以下これを検出ポイントと称する）。この検出ポイントを縦方向、すなわち車両の進行方向に対して垂直となるように設定し、それを検出ラインＴ１とする（図１（Ａ）参照）。 図１（Ａ）において、予め車両が存在しない状態でＴ１を左から右にピクセル単位でスキャンし、順次得られる路面の輝度データを基準データメモリに記憶しておく。この路面輝度データ（Ｒ）は、適宜更新させ時々刻々と変化する路面輝度の最新データが記憶されるように構成する。車両検出の要となるものである。
【０００７】
次に図１（Ｂ）において、Ｔ１を左から右へピクセル単位でスキャン順次輝度データ（Ｋ）を取得すると共に、Ｔ１のスキャンに同期してメモリに記憶しておいた路面輝度データ（Ｒ）を読み出し、前記（Ｋ）と比較し変化の有無を調べる。（Ｒ）と（Ｋ）の比較の結果、変化が無い場合は車両が存在しないと判断し、Ｔ１を同方向にスキャンし前記と同様に（Ｒ）と（Ｋ）の比較を行い車両の有無を調べる。以上の動作を繰り返し、（Ｒ）と（Ｋ）の比較を行い変化が有る点を検出した場合、車両が存在すると判断する事が出来、画像データ上での位置Ｌｂｉが特定できる。
【０００８】
地上高Ｈの位置から、カメラ画角θのＣＣＤカメラで路面を撮像する場合（図３参照）、ＣＣＤカメラの画像は図１（Ａ）となる。画像データを左側からスキャンして検出する画像上の最後尾車両の位置（カメラからの距離）Ｌｂｉから実際の路面上の距離Ｌａｒを求めるには数１
【数１】
Ｌａｉ＝Ｈｔａｎθ１
から換算することができる。
【０００９】
図３（実際の路面上の位置関係）、図１（Ａ）（画像上の位置関係）において、被写体の高さの影響で車列最後尾としてカメラに映るポイント地点までの距離Ｌａｉは、数１
【数１】
Ｌａｉ＝Ｈｔａｎθ１
となる。
被写体となる車両の高さｈによる死角分の長さＬａｅは、数２
【数２】
Ｌａｅ＝ｈｔａｎθ１
となる。
従って、実際の距離Ｌａｒは、数３
【数３】
Ｌａｒ＝Ｌａｉ−Ｌａｅ＝（Ｈｔａｎθ１）−（ｈｔａｎθ１）＝（Ｈ−ｈ）ｔａｎθ１
となる。
又、θ、θ１、Ｌａ、Ｌａｉの間には、数４
【数４】
の比例関係式が成り立つ。
一方、画像上での位置Ｌｂ、Ｌｂｉは、実際の路面上の距離Ｌａ、Ｌａｉと比例関係にある。従って、前記の数４のＬａをＬｂに、またＬａｉをＬｂｉに置き換えることができ、数５
【数５】
数６
【数６】
の様になる。数１と数６から数７
【数７】
また、数３と数７から数８
【数８】
となる。従って画像上の検出距離Ｌｂｉを知る事によって、数８より実際の距離Ｌａｒを求めることが出来る。以上が停止車両位置を検出する原理である。
【実施例１】
【００１０】
図２にＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４及びＴ５が１本線のように描かれているが、ともに複数線群の検出ラインにすることにより、変化検出要素が多くなり検出の信頼性を上げることもできる。勿論シングルでも構わない。Ｔ６群（Ｔ６−１、Ｔ６−２、Ｔ６−３及びＴ６−Ｎ）は、右折待ち車両のみの検出用とし、Ｔ７群は歩行者の検出用とする。又、Ｔ７群の車道にかかる部分βをβ１（車道の左端から主道路の中央まで）とβ２（主道路の中央から車道の右端まで）に分ける。ここで、β１を主道路の中央までとしたのは、主道路の中央を走行する車両の方向指示器の点滅が右であるか左であるかを峻別させるための手段である。β１で方向指示器の点滅検出がない場合、直進車と判別できるが、β２においても方向指示器の点滅があるかないかを読み取らせて、β１とβ２共に方向指示器のない車両について直進車であるとより確実に判定（峻別化）できる。
本発明の要諦は検出ラインを複数個に分割して、１本の検出ラインから違う個性を読み取ろうとするところにあり、この技術的思想を利用して、例えば、片側１車線の場合、その片側通行帯の半分のところから分割することで、半分からどっちよりの方向指示器点滅かによって前記演算的認識方法から結果的に直進車であるか、右折車であるか、左折車であるかを判別できることは言うまでもない。
【００１１】
Ｔ７群の車道に係る部分βは、横断中歩行者の検出と車両の方向別検出の両方を兼ねる。即ち、車両の進行方向の信号が赤のときは、Ｔ７群のβ１、β２は共に横断中の歩行者の検出用として機能する。一方、車両の進行方向の信号が青の時はＴ７群のβ１、β２がそれぞれ左折、右折の方向指示器の検出用として機能する。
【００１２】
図２のＴ１〜Ｔ７は、車線の進行方向正面の信号によって動作が切り替わる。すなわち、赤表示の間はＴ１の移動スキャンによる信号待ち車列の最後尾の検出及びＴ７群による横断待ちと横断中の歩行者の検出がアクティブになり、青表示の間はＴ２−Ｔ３間とＴ４−Ｔ５間の通過速度の計測、Ｔ７による左折車両、直進車両及び右折車両それぞれのカウント、Ｔ６群による右折待ち車両の検出及びＴ７群による横断待ち歩行者の検出がアクティブになる。尚、黄表示の間はＴ７群α１、α２による横断待ち歩行者の検出のみがアクティブになる。表１
【表１】
参照）。
【００１３】
移動車両の速度を以下に示す２箇所で計測し、制御パラメータに用いる。
（１） 車両停止線から距離Ｌ（図２参照）のある固定した地点（Ｔ３）を定め、その固定化地点の輝度変化から車両の通過を検出し、その車両における単位時間あたりの移動距離Ｌ３から通過速度を算出する。また、車両停止線から距離Ｌのある固定した同じ地点（Ｔ３）で通過車両速度を算出する方法として、先ず、Ｔ１で特定車両の検出を行い、固定した検出ラインＴ２とＴ３の検出範囲Ｌ２において、その特定車両をＴ２とＴ３で検出した時間差から通過速度を算出する方法もある。算出した速度は交差点に進入する車両の流れを得る情報となり、信号時間を決めるパラメータになる。一例として、Ｔ３又はＴ２−Ｔ３間を通過した車両が６０ｋｍ／ｈ以上の速度で検出されたときは、急減速させない安全策として最大青時間までの範囲内で青表示を２秒延長させるというようなことができる。このとき、Ｔ３の設定位置となる停止線からの距離Ｌは６０ｋｍ／ｈの車両が２秒間に進む距離である約３３ｍに設定する。
（２） 固定した検出ラインＴ４とＴ５との検出範囲Ｌ１において、Ｔ４とＴ５に検知された時の検出時間差から速度の算出をする。算出した速度は交差点より先の混雑状況を得る情報となり、信号時間を決めるパラメータになる。
【００１４】
横断待ちエリアにいる横断待ち待機者と横断中の歩行者の検出には、Ｔ７の複数検出ライン群が受け持つα１及びα２の範囲を左右の横断待ち待機者検出用とし、βの範囲を横断歩道幅に割り振り横断中の歩行者検出用とする。横断待ち待機者と横断中歩行者の検出を信号制御パラメータに反映させる。横断待ち待機者の検出は歩行者用押しボタンスイッチの代用となる。また、既に押しボタンスイッチがある場合は併用できる。
右折車の検出においては、右折道にある道路に対して複数の検出ラインＴ６−１、Ｔ６−２、Ｔ６−３及びＴ６−Ｎを設け、右折の車両の有り、無しの検出を行う。また、Ｔ７の計測ラインβ１とβ２で左折車、直進車及び右折車の走行車両カウントを行う。右折しようとする車両と対向する直進車両の検出は、対向する車線側の設置カメラで捉えているため、そこでカウントした対向側の直進車両の量により右折信号時間の長短を決めることが出来るようにする。並びに、系統路線（自線）にある直進車（同一カメラによって検出しカウントした）数量をパラメータとし、右折信号時間の長短を決めることもできる。
計測道路において、Ｔ１がスキャンして最後尾検出を行っているが、車列の停止又は移動中に車列の中に大型車がある場合、カメラアングルから大きな死角が生じるが、車列が移動するに伴って死角の大きさは刻々と変わり、死角があっても常に最後部を検出するように働いている。同時に青現示に対し時々刻々の更新された最後部のデータは、制御パラメータとなる。
【００１５】
Ｔ１のスキャンによる信号待ち車列の最後尾検出には待機車両を車両台数から計測する方式とは異なり、車両最後尾を見て車列長より待機車両数の多さを判定する方式であるから、カメラを設置する交差点側から見て遠方の画像を用いることが可能となる。
これまでの従来例にはないはるか遠方の最後尾を検出できるということが、今回の発明で可能になったが、より精度アップを図るために、路面データを先ずカメラのシャッタースピードやその他のパラメータ条件を変えた組み合わせで複数回取り込み、その複数回のサンプル個性それぞれに対して、Ｔ１のスキャンデータと照会して車両と見抜く精度を向上させる。更には、Ｔ１のスキャンデータについても閾値を変えて複数個性のデータを得、これらのデータを前記複数回のサンプル個性に照会して車両と見抜くことで、さらに精度が向上する。
【００１６】
車両の最後尾を検出するには、路面上輝度データと車両の輝度データの差（コントラスト）が必要である。そこで、系統路線（自線）だけでなく対向の車線も含めて路面上の輝度データをサンプリングする構成が本発明に適する。そのサンプリングは車両がない時が最良である。路面上の輝度データを検出する際には、広い検出エリアとすることにより誤差を少なくできる。又、輝度レベルの基準データは、常に直前の検出値を基準値として用いる。
【００１７】
前段落は、路面上の輝度データを主眼にしているが、検出車両の場合、Ｔ１がスキャンし車両の後尾の一部を捉えた時、果たしてこれが本当に車両の一部なのかどうか問題になることが起こり得る。車両の識別度をより確実なものとする手段は、ある複数の条件下で検証を繰り返すことである。Ｔ１が車両の後尾であるとする信号をＰ１で得、次のスキャンでＰ２、Ｐ３、Ｐ４と順次信号を得る（任意数）が、この同じ信号を条件を複数回変えながら更に計測ラインのスキャンを複数回行い真値を導きだすようにする。又、最後尾を検出する時は、正面の信号機が赤の時に行う。同時に右折車両の検出と歩行者の検出も行う必要があり、これに要する時間が必要である。現在のＮＴＳＣ方式の水平走査線の左から右に走査する１本の所要時間は約６３．５μＳと規格化されているから、繰り返す回数と右折車両や歩行者の検出に要する合計時間は規格化された範囲内で行う必要がある。
又、路面上の輝度データも前記と同じ方法で真値を導き出すようにする。
【００１８】
各条件を３回変えてそれを４回繰り返す１例を以下に説明する。先ず、車両を検出するに、閾値を三つのタイプ、イ、ロ及びハ、シャッタースピードをＡ、Ｂ及びＣと変化させた時、イ−Ａ、イ−Ｂ及びイ−Ｃをｓ１、並びにロ−Ａ、ロ−Ｂ及びロ−Ｃをｓ２、並びにハ−Ａ、ハ−Ｂ及びハ−Ｃをｓ３とする。これを４回繰り返しその平均値のＳ１、Ｓ２、Ｓ３を求めこれを用いる。
次に道路の検出で基準値を得ることを説明する。シャッタースピードＡ、Ｂ及びＣの時の検出レベル、繰り返し回数、繰り返して得られた値の様子を表２
【表２】
に示す。而して、
Ｌ１とＳ１、Ｓ２及びＳ３とを比較し差の大小を得る。
Ｌ２とＳ１、Ｓ２及びＳ３とを比較し差の大小を得る。
Ｌ３とＳ１、Ｓ２及びＳ３とを比較し差の大小を得る。
この３通りから一番差の大きいものを選び真値に近いものと判定し採用する。
【００１９】
長距離にわたり最後尾の検出をすることから、曲がった車道への対処として、曲がった輪郭に沿って計測ラインの有効長を設定したり、曲がった輪郭に沿って車道以外は電気的にマスクをかけ誤検出を防ぐようにする。
【００２０】
本発明の実施は既設信号機の制御パラメータの補完用として用いることもできるが、本発明の実施を信号機の主制御とし、既設の信号機制御をバックアップ用とする位置付けも可能である。本発明の実施におけるカメラ部及び処理工程も１つの筐体に収容され、現存する信号機近辺の高い位置に設置され、又は併設され、当該装置で得た処理信号は近距離無線通信機（例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ、無線ＬＡＮ、光通信等）或いは有線、或いは搬送波通信などにより、４差路であれば４箇所より現存の信号機制御ＢＯＸに併設された専用の制御ＢＯＸの１箇所に送受信され、統合処理され、処理された信号は有線で現存制御ＢＯＸ内に接続され、現在使用されている制御パラメータの補完パラメータ又は主導的パラメータとして用いる。又、新規に増設する信号機にも適用できる。
【００２１】
本発明による制御思想は、既存の信号機制御の一種であるプログラム形成制御と同一であるが、本発明は感知情報がＣＣＤカメラの面でとらえた情報に基づいている。又、カメラの面でとらえても、停止線より８０ｍ〜１００ｍ遠方の最後尾までとらえ、遠方画像が故の課題が出てくるが、前述したような各手法を用いて信頼性を高めることができる。
【００２２】
本発明の実施による信号機制御の例を図４で説明すると、信号機において、ＣＣＤカメラの画像信号から検出ライン（図２参照）をスキャンし、検出エリア内の輝度変化を検知し、それを路面（基準）輝度レベルと比較し、最後尾停止車両を検出すると共に、スキャンアドレスから最後尾停止車両の位置を特定し、停止車線からの車両滞留数又は滞留長を求めることのできる最後尾停止車両検出器と、特定車両を認識する為の特定エリアを設け、そのエリアに車両が存在すれば特定車両と認識し、その車両の速度、移動距離を検知することが出来る特定車両追尾検出器と、交差点での車両の停止位置（右折レーン等）或いは方向指示器を検出し、直進、右折、左折車両の有り無しと、それぞれの台数を検出する事が出来る方向別車両検出器と、横断待ち歩行者及び横断中歩行者を検出する歩行者検出器とを具備した車両センサ部を交差点の各レーンごとに車両に対向し、横断歩道及び停止車線後方の状態を検出出来る様に適度な高さに設置する。前記車両センサ部によって得られた車両滞留数又は滞留長と、特定車両の追尾による速度、移動距離の計測値と、交差点での車両の停止位置又は方向指示器を検出して直進、右折、左折車両の有り無しと、歩行者データとを各レーンごとに信号機制御演算部に入力し、各レーンの滞留数が最小で通過車両台数が最大になる様に、各レーンの信号灯の青点灯時間を、道路優先順位（幹線支線）や最大許容待ち時間及び歩行者が渡り終わる時間等を考慮しながら制御することになる。
【００２３】
図５はセンサ・ハード構成図である。これによれば交差点において横断歩道及び停止線より後方をＣＣＤカメラで撮影しその画像信号からビデオデコーダでＡ／Ｄ変換され画像データを得、ＣＰＵ制御によって実現されるものである。得られた画像データから車両データを検出するに有効なエリア、即ち道路上で現在計測を行う車線のみを検知エリアとして設定する（検知エリア設定処理）。
【００２４】
次に車両が存在しない状態での道路面輝度データを検出ラインをスキャンする事によって取得し、メモリ上に基準データとして記憶させる。この場合、雲や建物の影等の影響が考えられるが、計測ラインをスキャンし停止車両の検出中でも車両が存在しない部分の路面輝度データを逐次更新する事によって、その影響を無くす様にする（検出ラインスキャン処理、基準データ設定処理）。
【００２５】
次に、信号機が赤の時、前記停止車両検出方法により、検出ラインをスキャンする事で、最後尾停止車両を検出し、その位置をスキャンアドレスから特定して停止車両滞留長を求める（最後尾車両の検出、計測処理）。そのデータを信号機制御演算部に送る。
【００２６】
又、計測ラインの検出ポイント位置から交差点付近の車両の停止位置のずれ（右折車両の場合センターラインより）又は右折レーンの車両を検出し（図２のＴ６群による）右折車両の有無を検知し補助信号機を含めた信号機制御のパラメータとする。又、歩行者が横断歩道を横断中かどうかＴ７群のβ部（β１とβ２）で検出し信号機制御のパラメータとする。次に信号機が青の時、Ｔ７群のα１及びα２によって横断待ちの歩行者が存在するかどうか検出し、これを信号機制御のパラメータとする。又、特定エリア距離間隔Ｌ１のＴ４−Ｔ５間を通過する車両のスピードを計測しこの速度を制御のパラメータとする。即ち青信号にも拘わらず速度が遅い又は停止状態の場合、前方に右折車両の存在、或いは渋滞の可能性が有り信号機制御のパラメータとして利用する。又、停止線位置から距離ＬにあるＴ３とＴ２による速度検出は、その速度と距離Ｌとの関係から、ある速度（任意）以上の時、青現示時間を延長し現示切り替えに伴う車両の急ブレーキ等を防止するような制御のパラメータとする。又、検出ラインＴ７の検出ポイントβ１、β２のどちらで車両の方向指示器の点滅を検出したかによって、右折、左折を判定しその台数を計測する（方向指示器の点滅検出がない場合は直進車として台数を計測）。或いは車両停止線からある固定化した距離地点までの距離Ｌを定め、その固定化地点を通過する車両を特定し、単位時間当たりの移動距離Ｌ３からスピードを計測し同様に青現示時間の決定パラメータとする。この様にして得られた各レーンごとの情報即ち、赤信号時の、停止車両滞留長、待ち時間、右折、左折車両情報、横断中の歩行者情報、青信号時の車両速度、左折車、直進車及び右折車の車両情報、横断待ち歩行者の有無を基に、信号機制御演算部が、各レーンの車両滞留数が最小で、通過車両台数が最大となるように、各レーンの信号灯の青及び赤現示時間、スプリット及びサイクル時間、歩行者用信号機を道路優先順位（幹線、支線）や最大許容時間等を考慮しながらリアルタイムに制御する。又、歩行者横断がボタン式の場合、ボタン割込信号を取り込み、信号機制御演算部が、各レーンのデータに基づき歩行者用信号機を制御する。又、Ｔ７群のα１及びα２による横断待ち歩行者が検出された場合、ボタンは割込信号の代わりとして利用できる。この信号機は、一週間の２４時間通行量の学習機能をもち、曜日による時間帯の通行状況パターンを記録し更に季節変動によるパターンをも記録し、センサ部等の故障の場合、一時的にタイマーによるパターン制御を行うことができる（信号機制御演算部）。又、この信号機は独立信号機として動作する事は無論、路線系統制御あるいは面制御を行う場合、隣接した信号機間のオフセットの設定や外部ネット接続により上位（中央指令）からの指令による信号機制御と各種パラメータを得る条件設定の変更が可能である。又。各センサ部の画像及び動作状態等の情報を伝達する事ができる（隣接する信号機との路線系統制御Ｉ／Ｆ）。信号機制御Ｉ／Ｆとは信号機制御演算部での演算結果を信号灯に出力するインターフェイスである。各種設定部とは信号機の動作モードを設定する部分である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ０３／０９６１６移動物体の解析方法を基礎に、改良に改良を加えた発明であり、車列量の大きさに応じて、青現示延長の具合を制御できる。
即ち、自路線及びそれと交差する他路線において、最後尾検出位置が常時又は一時的に長い時は、その路線に多量の車があると判断し、その路線の青現示を長くしたりすることもできる。又、検出速度から車列の流れを判断し、青現示延長の具合を制御できる。ある区間（Ｔ２とＴ３の間）での検出時間差と間隔長から速度を計測し、直後に赤現示へ変わった場合の急制動をさせないよう青現示延長の具合を制御できる。又、ある区間（Ｔ４とＴ５の間）での検出時間差と間隔長から速度を計測し、交差点より先の混雑状況の判断をし、青現示延長の具合を制御できる。横断待ちの歩行者が比較的多い場合は、車両用信号の青現示時間を比較的短くなるように制御し、横断待ちの歩行者がいない場合は、車両用信号の青現示時間を比較的長くなるように制御できる。一方、横断中の歩行者が比較的多い場合は、歩行者用信号の青現示時間を比較的長くなるように制御できる。横断中の歩行者がいなくなった場合は、歩行者用信号の青現示時間を比較的短くなるように制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（Ａ）説明図である。（Ｂ）説明図である。
【図２】平面図である。
【図３】立面図である。
【図４】信号概念図である。
【図５】センサ・ハード構成図である。
【図６】システム構成図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号の任意の検出ポイントを指定してその点の輝度レベルを取り出せるように構成した先行技術を利用して、その検出ポイントを縦方向に並べてできる縦線を検出ラインとする。ここで、向かって来る走行車両に対して対向又は斜め上空から俯角撮影した車両がモニター画面の左から右へ走行して見えるカメラアングルの撮影状況下において、その検出ラインをモニター画面上、左から右へスキャンさせて最新の道路輝度レベルと異なる輝度レベルを検出した時点で、その検出ポイントを信号待ちで停車中の車両の最後尾であると決定し、当該モニター上における検出ポイントは現地換算して何メートル先の点であるとする距離から、当該検出された車両の高さ係る死角分の差を三角関数演算にて処理して最後尾車両までの距離を演算し、その距離により車列量を算出して情報化しこの情報を信号機の青現示に影響を及ぼすパラメータとすることを特徴とする交差点の信号機制御方法。
【請求項２】
画像信号の任意の検出ポイントを指定してその点の輝度レベルを取り出せるように構成した先行技術を利用して、その検出ポイントを縦方向に並べてできる縦線を検出ラインとする。ここで、向かって来る走行車両に対して対向又は斜め上空から俯角撮影した車両がモニター画面の左から右へ走行して見えるカメラアングルの撮影状況下において、車両停止線から任意距離のある固定化した地点を定め、その固定化地点を通過する車両を特定し、その車両における単位時間あたりの移動距離からその車両のスピードを計測し、このスピードに係る情報を信号機の青現示に影響を及ぼすパラメータとすることを特徴とする交差点の信号機制御方法。
【請求項３】
画像信号の任意の検出ポイントを指定してその点の輝度レベルを取り出せるように構成した先行技術を利用して、その検出ポイントを縦方向に並べてできる縦線を検出ラインとする。ここで、向かって来る走行車両に対して対向又は斜め上空から俯角撮影した車両がモニター画面の左から右へ走行して見えるカメラアングルの撮影状況下において、単位時間あたりの車両の移動距離を計測する区間を決めて、車両がその区間を超えた時点で、次の車両を特定し新たな計測を行うというサイクルで最新の計測データを得て、その情報を信号機の青現示に影響を及ぼすパラメータとすることを特徴とする交差点の信号機制御方法。
【請求項４】
画像信号の任意の検出ポイントを指定してその点の輝度レベルを取り出せるように構成した先行技術を利用して、その検出ポイントを縦方向に並べてできる縦線を検出ラインとする。ここで、向かって来る走行車両に対して対向又は斜め上空から俯角撮影した車両がモニター画面の左から右へ走行して見えるカメラアングルの撮影状況下において、その検出ラインを二本一対としこれを検出ラインＴ２（後記Ｔ３から適宜距離後退した位置）、Ｔ３（道路上の車両停止線相当位置から適宜距離後退した位置）とする。このＴ２、Ｔ３間を走行する車両の速度を算出できる先行技術を利用して、走行車両が所定の速度を超える際この情報を信号機の青現示に影響を及ぼすパラメータとすることを特徴とする交差点の信号機制御方法。
【請求項５】
画像信号の任意の検出ポイントを指定してその点の輝度レベルを取り出せるように構成した先行技術を利用して、その検出ポイントを縦方向に並べてできる縦線を検出ラインとする。ここで、向かって来る走行車両に対して対向又は斜め上空から俯角撮影した車両がモニター画面の左から右へ走行して見えるカメラアングルの撮影状況下において、その検出ラインを二本一対二組としこれを検出ラインＴ２（後記Ｔ３から適宜距離後退した位置）及びＴ３（道路上の車両停止線相当位置から適宜距離後退した位置）並びにＴ４（前記Ｔ３と後記Ｔ５の略中間位置）及びＴ５（道路上の車両停止線相当位置）として設け、Ｔ２及びＴ３間並びにＴ４及びＴ５間のそれぞれの区間における特定車両の走行速度を先行技術を利用して算出し、前記走行車両の加減速動向を把握して、その加減速動向を情報化しこの情報を信号機の青現示に影響を及ぼすパラメータとすることを特徴とする交差点の信号機制御方法。
【請求項６】
画像信号の任意の検出ポイントを指定してその点の輝度レベルを取り出せるように構成した先行技術を利用して、その検出ポイントを縦方向に並べてできる縦線を検出ラインとする。ここで、向かって来る走行車両に対して対向又は斜め上空から俯角撮影した車両がモニター画面の左から右へ走行して見えるカメラアングルの撮影状況下において、その検出ポイントを縦方向に並べてできる縦線を検出ラインとし、この検出ラインを複数個に分割してその分割した各部分をセンサーとして割り振りし、各センサーが検知する輝度変化を基に、走行車両が直進車であるか右折車であるか又は左折車であるかといった走行車両の個性を判別し而して前記先行技術を利用してこれらをカウントすることを特徴とする交差点における方向別交通量測定方法。
【請求項７】
画像信号の任意の検出ポイントを指定してその点の輝度レベルを取り出せるように構成した先行技術を利用して、その検出ポイントを縦方向に並べてできる縦線を検出ラインとする。ここで、向かって来る走行車両に対して対向又は斜め上空から俯角撮影した車両がモニター画面の左から右へ走行して見えるカメラアングルの撮影状況下において、その検出ラインを複数本並列間隔で設けて、モニター画面に現れる右折区分帯をそれらの検出ラインで区分けし、これらの区分を走行する右折車の量及びその車両の加減速の動向を前記先行技術を利用して把握して情報化し、この情報を青現示及び右折用補助信号の青矢印現示に影響を及ぼすパラメータとすることを特徴とする交差点の信号機制御方法。
【請求項８】
画像信号の任意の検出ポイントを指定してその点の輝度レベルを取り出せるように構成した先行技術を利用して、その検出ポイントを縦方向に並べてできる縦線を検出ラインとする。ここで、向かって来る走行車両に対して対向又は斜め上空から俯角撮影した車両がモニター画面の左から右へ走行して見えるカメラアングルの撮影状況下において、その検出ラインを歩道から横断歩道、横断歩道から歩道に至るラインとする。横断歩道をカバーし尽くせるようにそのラインを複数本並列間隔で設けて歩行者待ちの検出と横断中の歩行者の検出をし、この検出情報を信号機の青現示に影響を及ぼすパラメータとすることを特徴とする交差点の信号機制御方法。
【請求項９】
画像信号の任意の検出ポイントを指定してその点の輝度レベルを取り出せるように構成した先行技術を利用して、その検出ポイントを縦方向に並べてできる縦線を検出ラインとする。ここで、向かって来る走行車両に対して対向又は斜め上空から俯角撮影した車両がモニター画面の左から右へ走行して見えるカメラアングルの撮影状況下において、路面の遠景から近景まで広い範囲での路面データを道路輝度レベルの基準値算出の基となし、絶え間なく基準値の算出と更新をなして最新の基準値をもつて道路輝度レベルの基準値とすることを特徴とする請求項１記載の交差点の信号機制御方法。
【請求項１０】
何種類かの閾値及び何種類かのシャッタースピードを組み合わせた条件を設定し、各条件の下に複数回車両の検出をさせその平均値を算出してこれをメモリーし、次に何種類かのシャッタースピードの条件を設定し、各条件の下に道路輝度レベルの平均値を各条件ごとに得てこれをメモリーし、前記車両検出に係るメモリーデータと前記道路輝度レベルに係るメモリーデータを比較して、一番差の大きいものを真値としてこれを車両の最後尾と特定することを特徴とする請求項１記載の交差点の信号機制御方法。
【請求項１】
画像信号の任意の検出ポイントを指定してその点の輝度レベルを取り出せるように構成した先行技術を利用して、その検出ポイントを縦方向に並べてできる縦線を検出ラインとする。ここで、向かって来る走行車両に対して対向又は斜め上空から俯角撮影した車両がモニター画面の左から右へ走行して見えるカメラアングルの撮影状況下において、その検出ラインをモニター画面上、左から右へスキャンさせて最新の道路輝度レベルと異なる輝度レベルを検出した時点で、その検出ポイントを信号待ちで停車中の車両の最後尾であると決定し、当該モニター上における検出ポイントは現地換算して何メートル先の点であるとする距離から、当該検出された車両の高さ係る死角分の差を三角関数演算にて処理して最後尾車両までの距離を演算し、その距離により車列量を算出して情報化しこの情報を信号機の青現示に影響を及ぼすパラメータとすることを特徴とする交差点の信号機制御方法。
【請求項２】
画像信号の任意の検出ポイントを指定してその点の輝度レベルを取り出せるように構成した先行技術を利用して、その検出ポイントを縦方向に並べてできる縦線を検出ラインとする。ここで、向かって来る走行車両に対して対向又は斜め上空から俯角撮影した車両がモニター画面の左から右へ走行して見えるカメラアングルの撮影状況下において、車両停止線から任意距離のある固定化した地点を定め、その固定化地点を通過する車両を特定し、その車両における単位時間あたりの移動距離からその車両のスピードを計測し、このスピードに係る情報を信号機の青現示に影響を及ぼすパラメータとすることを特徴とする交差点の信号機制御方法。
【請求項３】
画像信号の任意の検出ポイントを指定してその点の輝度レベルを取り出せるように構成した先行技術を利用して、その検出ポイントを縦方向に並べてできる縦線を検出ラインとする。ここで、向かって来る走行車両に対して対向又は斜め上空から俯角撮影した車両がモニター画面の左から右へ走行して見えるカメラアングルの撮影状況下において、単位時間あたりの車両の移動距離を計測する区間を決めて、車両がその区間を超えた時点で、次の車両を特定し新たな計測を行うというサイクルで最新の計測データを得て、その情報を信号機の青現示に影響を及ぼすパラメータとすることを特徴とする交差点の信号機制御方法。
【請求項４】
画像信号の任意の検出ポイントを指定してその点の輝度レベルを取り出せるように構成した先行技術を利用して、その検出ポイントを縦方向に並べてできる縦線を検出ラインとする。ここで、向かって来る走行車両に対して対向又は斜め上空から俯角撮影した車両がモニター画面の左から右へ走行して見えるカメラアングルの撮影状況下において、その検出ラインを二本一対としこれを検出ラインＴ２（後記Ｔ３から適宜距離後退した位置）、Ｔ３（道路上の車両停止線相当位置から適宜距離後退した位置）とする。このＴ２、Ｔ３間を走行する車両の速度を算出できる先行技術を利用して、走行車両が所定の速度を超える際この情報を信号機の青現示に影響を及ぼすパラメータとすることを特徴とする交差点の信号機制御方法。
【請求項５】
画像信号の任意の検出ポイントを指定してその点の輝度レベルを取り出せるように構成した先行技術を利用して、その検出ポイントを縦方向に並べてできる縦線を検出ラインとする。ここで、向かって来る走行車両に対して対向又は斜め上空から俯角撮影した車両がモニター画面の左から右へ走行して見えるカメラアングルの撮影状況下において、その検出ラインを二本一対二組としこれを検出ラインＴ２（後記Ｔ３から適宜距離後退した位置）及びＴ３（道路上の車両停止線相当位置から適宜距離後退した位置）並びにＴ４（前記Ｔ３と後記Ｔ５の略中間位置）及びＴ５（道路上の車両停止線相当位置）として設け、Ｔ２及びＴ３間並びにＴ４及びＴ５間のそれぞれの区間における特定車両の走行速度を先行技術を利用して算出し、前記走行車両の加減速動向を把握して、その加減速動向を情報化しこの情報を信号機の青現示に影響を及ぼすパラメータとすることを特徴とする交差点の信号機制御方法。
【請求項６】
画像信号の任意の検出ポイントを指定してその点の輝度レベルを取り出せるように構成した先行技術を利用して、その検出ポイントを縦方向に並べてできる縦線を検出ラインとする。ここで、向かって来る走行車両に対して対向又は斜め上空から俯角撮影した車両がモニター画面の左から右へ走行して見えるカメラアングルの撮影状況下において、その検出ポイントを縦方向に並べてできる縦線を検出ラインとし、この検出ラインを複数個に分割してその分割した各部分をセンサーとして割り振りし、各センサーが検知する輝度変化を基に、走行車両が直進車であるか右折車であるか又は左折車であるかといった走行車両の個性を判別し而して前記先行技術を利用してこれらをカウントすることを特徴とする交差点における方向別交通量測定方法。
【請求項７】
画像信号の任意の検出ポイントを指定してその点の輝度レベルを取り出せるように構成した先行技術を利用して、その検出ポイントを縦方向に並べてできる縦線を検出ラインとする。ここで、向かって来る走行車両に対して対向又は斜め上空から俯角撮影した車両がモニター画面の左から右へ走行して見えるカメラアングルの撮影状況下において、その検出ラインを複数本並列間隔で設けて、モニター画面に現れる右折区分帯をそれらの検出ラインで区分けし、これらの区分を走行する右折車の量及びその車両の加減速の動向を前記先行技術を利用して把握して情報化し、この情報を青現示及び右折用補助信号の青矢印現示に影響を及ぼすパラメータとすることを特徴とする交差点の信号機制御方法。
【請求項８】
画像信号の任意の検出ポイントを指定してその点の輝度レベルを取り出せるように構成した先行技術を利用して、その検出ポイントを縦方向に並べてできる縦線を検出ラインとする。ここで、向かって来る走行車両に対して対向又は斜め上空から俯角撮影した車両がモニター画面の左から右へ走行して見えるカメラアングルの撮影状況下において、その検出ラインを歩道から横断歩道、横断歩道から歩道に至るラインとする。横断歩道をカバーし尽くせるようにそのラインを複数本並列間隔で設けて歩行者待ちの検出と横断中の歩行者の検出をし、この検出情報を信号機の青現示に影響を及ぼすパラメータとすることを特徴とする交差点の信号機制御方法。
【請求項９】
画像信号の任意の検出ポイントを指定してその点の輝度レベルを取り出せるように構成した先行技術を利用して、その検出ポイントを縦方向に並べてできる縦線を検出ラインとする。ここで、向かって来る走行車両に対して対向又は斜め上空から俯角撮影した車両がモニター画面の左から右へ走行して見えるカメラアングルの撮影状況下において、路面の遠景から近景まで広い範囲での路面データを道路輝度レベルの基準値算出の基となし、絶え間なく基準値の算出と更新をなして最新の基準値をもつて道路輝度レベルの基準値とすることを特徴とする請求項１記載の交差点の信号機制御方法。
【請求項１０】
何種類かの閾値及び何種類かのシャッタースピードを組み合わせた条件を設定し、各条件の下に複数回車両の検出をさせその平均値を算出してこれをメモリーし、次に何種類かのシャッタースピードの条件を設定し、各条件の下に道路輝度レベルの平均値を各条件ごとに得てこれをメモリーし、前記車両検出に係るメモリーデータと前記道路輝度レベルに係るメモリーデータを比較して、一番差の大きいものを真値としてこれを車両の最後尾と特定することを特徴とする請求項１記載の交差点の信号機制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−３０２２２８（Ｐ２００６−３０２２２８Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１４８６９４（Ｐ２００５−１４８６９４）
【出願日】平成１７年４月１９日（２００５．４．１９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ
【出願人】（５９２２０８０９１）シグマー電機工業株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月１９日（２００５．４．１９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ
【出願人】（５９２２０８０９１）シグマー電機工業株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
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