車両ナンバー撮影システム、車両ナンバー撮影方法
【課題】定点監視カメラの設置場所において撮影環境の変化に対応して、常に安定した明るさで、通行車両のナンバープレートを撮影および認識できるようにする。
【解決手段】この車両ナンバー撮影システムは、撮影方向を道路に向け、少なくとも視野の一部に道路を走行する車両２１のナンバープレート２２が入るように路側部に配設され、外部から制御を受けて受光量を可変して映像を撮影する動画撮影用のカメラ２ａと、このカメラ２ａからナンバープレート２２の位置の奥手に配設され、所定の反射率を持つ基準面１ａを有する基準板１と、カメラ２ａで撮影された基準板１を含む範囲の光量を所定期間サンプリングして得た明度値の中から、通過した車両のナンバープレート２２の明度値を除外した明度値を得る基準明度算出部４と、取得された明度値と予め設定された明度値との差分に応じてカメラ２ａの受光量を制御する制御部５とを備える。
【解決手段】この車両ナンバー撮影システムは、撮影方向を道路に向け、少なくとも視野の一部に道路を走行する車両２１のナンバープレート２２が入るように路側部に配設され、外部から制御を受けて受光量を可変して映像を撮影する動画撮影用のカメラ２ａと、このカメラ２ａからナンバープレート２２の位置の奥手に配設され、所定の反射率を持つ基準面１ａを有する基準板１と、カメラ２ａで撮影された基準板１を含む範囲の光量を所定期間サンプリングして得た明度値の中から、通過した車両のナンバープレート２２の明度値を除外した明度値を得る基準明度算出部４と、取得された明度値と予め設定された明度値との差分に応じてカメラ２ａの受光量を制御する制御部５とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば道路に設置される車両ナンバー撮影システム、車両ナンバー撮影方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有料道路には、道路の周辺に定点設置したカメラで道路を通行する車両のナンバープレートを撮影して車両のナンバーを逐次識別する車両ナンバー撮影システム（以下「車番認識システム」と称す）が導入されている。
【０００３】
この種のシステムでは、カメラで撮影した映像を、記録媒体などに保管しておき、例えば有料道路であれば、料金所などで料金未払いの不正通行や事故などのトラブルが生じた際に、保管したおいた映像を証拠資料として利用する。
【０００４】
このため、通常、オートアイリス制御機能を搭載したカメラを利用し、道路の明るさに応じてリアルタイムにオートアイリス制御をかけ、被写体を撮影するようにしている。
【０００５】
オートアイリス制御により車番認識を行う従来の技術としては、カメラの視野に車両のナンバープレートが入ったときはその明度値にしたがってオートアイリスの補正をかける一方、視野にナンバープレートが入っていないときは道路の明度値にしたがって、ナンバープレートの明度値を類推しながらオートアイリス制御により明るさの補正をかける車番認識システムの技術が公開されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２０２５９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、道路を通行する車両を定点カメラが映す際に、リアルタイムにオートアイリス制御を行うと、車両が移動体であることから、そのナンバープレートの色や太陽光の反射等の状態によって撮影された映像の明るさにムラが発生する。
【０００７】
また、被写体の撮影環境が屋外であることから、設置場所や時間帯によって背景の濃度が変化し、撮影される映像に、ばらつきがでる場合がある。例えば、車両のナンバーの読み取りを行う際に、明るい色の車両が視野全体に入った場合には、アイリス制御（明るさ補正）によって、ナンバープレートの映っている画像が暗くなりすぎる場合があった。このように一瞬の状況変化にアイリス制御（明るさ補正）を追従させてしまうと、撮影された映像は証拠能力に欠ける場合があるという問題がある。
【０００８】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、定点監視カメラの設置場所において撮影環境の変化に対応して常に適切な明るさで映像を撮影することのできる車両ナンバー撮影システム、車両ナンバー撮影方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために本発明の車両ナンバー撮影システムは、撮影方向を道路に向け、少なくとも視野の一部に前記道路を走行する車両のナンバープレートが入るように路側部に配設され、外部から制御を受けて受光量を可変して映像を撮影する動画撮影用のカメラと、前記カメラから前記ナンバープレートの奥手に配設され、所定の反射率を持つ明度測定用の基準面を有する基準部材と、前記カメラにより撮影される前記ナンバープレートと同等のエリアの光量を所定期間サンプリングして得た前記ナンバープレートおよび前記基準面の明度値のうち、少なくとも前記基準面の明度値を含む複数の明度値の中から、前記ナンバープレートの明度値を除外した明度値を得る基準明度取得部と、前記基準明度取得部により取得された明度値と予め前記ナンバープレートの撮影に適するように設定された明度値との差分に応じて前記カメラの受光量を制御する制御部とを具備することを特徴とする。
【００１０】
本発明の車両ナンバー撮影方法は、撮影方向を道路に向け、少なくとも視野の一部に前記道路を走行する車両のナンバープレートが入るように路側部に配設された動画撮影用のカメラが、外部から制御を受けて受光量を可変して、前記カメラから前記ナンバープレートの奥手に配設され、所定の反射率を持つ明度測定用の基準面を有する基準部材を含む映像を撮影するステップと、前記カメラにより撮影される前記ナンバープレートと同等のエリアの光量を基準明度取得部が所定期間サンプリングして前記ナンバープレートおよび前記基準面のうち、少なくとも前記基準面の明度値を含む複数の明度値を得て、前記複数の明度値の中から、前記ナンバープレートの明度値を除外して残った明度値を前記基準面の明度値として得るステップと、前記基準明度取得部により取得された前記基準面の明度値と予め前記ナンバープレートの撮影に適するように設定された明度値との差分に応じて制御部が前記カメラの受光量を制御するステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、定点監視カメラの設置場所において撮影環境の変化に対応して常に適切な明るさで映像を撮影することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る車両ナンバー撮影システムの構成を示すブロック図、図２は道路上の機器設置例を示す図である。
【００１３】
（第１実施形態）
図１，図２に示すように、この第１実施形態の車両ナンバー撮影システムは、基準板１、エリアカメラ２ａ（以下「カメラ２ａ」と称す）、保存装置８、映像処理装置１０などを有している。
【００１４】
基準板１は、カメラ２ａの視野Ｗに入るような位置関係にて路側帯に設けられており、撮影方向（カメラ２ａのレンズの光軸方向Ｓ）を車道（車線）に向けて配置されるものである。基準板１は、反射率が一定の値に管理された所定の色の基準板である。所定の色とは例えば白色などである。車両２１の走行方向を符号Ｘで示す。
【００１５】
基準板１は、カメラ２ａの視野Ｗに車両２１が入ったときに、車両後部のナンバープレート２２が視野Ｗ内のほぼ中央付近に位置するように配設されている。なお基準板１は、車両のナンバープレートの撮影位置の延長線上の路側部に配置することが好ましい。
【００１６】
すなわち、基準板１は、カメラ２ａからナンバープレート２２が映される範囲の奥手に配設されている。基準板１は、所定の反射率を持つ明度測定用の基準面１ａを有している。基準板１は、この基準面１ａを、通行する車両２１のナンバープレート２２の面とほぼ同じ方向（ほぼ平行）に向けて配置されている。
【００１７】
カメラ２ａは、例えばＮＴＳＣ方式のカメラである。カメラ２ａは、撮影対象物（被写体である車両およびそのナンバープレートや基準板１等）に反射した光を受光して映像を撮影しアナログ映像信号を映像処理装置１０へ出力する。
【００１８】
保存装置８は、メモリ３に一時記憶された映像（画像）が保存される補助記憶装置であり、メモリ３に比べて記憶容量が大きく、電源供給なしでもデータが保持される例えばハードディスク装置、フラッシュメモリなどが用いられる。
【００１９】
映像処理装置１０は、アナログ／デジタル変換部２ｂ（以下「Ａ／Ｄ変換部２ｂ」と称す）、画像メモリ３、基準明度算出部４、制御部５、認識部６等を有している。制御部５は、制御信号作成部５ａと露出制御部５ｂを有している。
【００２０】
Ａ／Ｄ変換部２ｂは、カメラ２ａから入力されたアナログ映像信号をデジタル映像データに変換する。Ａ／Ｄ変換部２ｂとカメラ２ａとで映像入力部２が構成される。
【００２１】
すなわち、映像入力部２は、カメラ２ａにより撮影された映像を映像処理装置１０にて加工するためのインターフェースであり、映像信号の受け付けと、受け付けた映像信号のデジタル変換を行う。
【００２２】
映像処理装置１０のメモリ３は、例えばＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等が利用される。メモリ３は、映像入力部２により受け付けられたデジタル映像データ（毎秒数十コマの画像データ）を記憶容量の範囲（カメラ２ａの映像を数分程度保存可能な記憶容量）で、繰り返し記憶するものである。
【００２３】
基準明度算出部４は、セントラルプロセッシングユニット（以下「ＣＰＵ」と称す）やデジタルシグナルプロセッサ（以下「ＤＳＰ」と称す）とそれを動作させるプログラムにて実現される。
【００２４】
基準明度算出部４は、入力画像毎に積分エリアＰ（図６参照）の積分値をとることで、基準板１の基準面１ａの明度値を求める。
【００２５】
基準明度算出部４は、例えば連続する１０フレーム（これを１ユニットと定義する）に対して明度値の平均を求め、その平均値を基準板１の明度値の候補とする。
【００２６】
ここで、１０フレーム分としたのは、１台の車両がカメラ２ａの位置を標準速度で通過する時間に撮影可能なフレーム数にほぼ等しいことに起因する。したがって、フレーム数は、所望により変更してもよい。
【００２７】
明度値候補を例えば連続１分間程度の間算出し、その最頻値を計算する。この最頻値を基準板１の明度値とする。最頻値を基準板１の明度値とする理由は、視野Ｗ内を通過する車両２１が映されているフレームの明度値を無視（除外）して基準板１が映されているフレームの明度値を残すためである。
【００２８】
基準明度算出部４は、カメラ２ａにより撮影される映像の中のナンバープレート２２とほぼ同等の積分エリアＰ（図６参照）の光量を所定期間サンプリングして得たナンバープレート２２および基準面１ａのうち、少なくとも基準面１ａの明度値を含む複数の明度値の中から、ナンバープレート２２の明度値を除外して残った明度値を、基準面１ａの明度値として得る基準明度取得部として機能する。
【００２９】
制御信号作成部５ａは、ＣＰＵやＤＳＰとそのプログラムにて実現される。制御信号作成部５ａは、基準明度算出部４により算出された基準板明度値を予めメモリ３に設定された基準板１の絶対明度値と比較し、その比較結果に応じて制御信号を露出制御部５ｂへ出力または非出力とする。
【００３０】
例えば基準板明度値が絶対明度値よりも小さい場合、つまり基準板明度値の変化が少ない場合、制御信号作成部５ａは、アイリス制御をしないため、制御信号を露出制御部５ｂへ出力しない。
【００３１】
制御信号作成部５ａは、基準板１の基準面１ａの明度値が絶対明度値よりも大きい場合、つまり互いに有意な差がある場合に制御信号を露出制御部５ｂへ出力する。
【００３２】
なお、絶対明度値は、道路事業者との協議で決定された仕様にて決めておくものとし、設置の環境によらず一定の値とする。
【００３３】
露出制御部５ｂは、制御信号作成部５ａから入力された制御信号によって、カメラ２ａに対してアイリス制御（露出制御）を行う。
【００３４】
露出制御部５ｂは、アイリス制御を行う際に、制御信号によって、例えばカメラ２ａの絞り値であるアイリス値を可変（例えば±１）する、もしくはカメラ２ａのシャッタースピードを±方向に段階的に切り換える。一例として、アイリスは例えば１２段階の可変範囲、シャッタースピードは、例えば４段階（１／４０００、１／２０００、１／１０００、１／５００）の可変範囲に設定されているものとする。
【００３５】
すなわち、制御信号作成部５ａおよび露出制御部５ｂは、基準明度算出部４により取得された基準板１の基準面１ａの明度値と予めナンバープレート２２の撮影に適するように設定された明度値との差分に応じてカメラ２ａの受光量を制御する制御部として機能する。
【００３６】
認識部６は、メモリ３と保存装置８への各種データ（映像（画像）、認識結果のデータ、測定または演算された明度値等）の記憶および読み出し等を制御する。
【００３７】
また、認識部６は、所定のトリガの発生により、メモリ３に記憶された映像（画像）を読み出して画像からナンバープレート部分の画像を切り出して、その部分の文字認識を行い、得られた車両のナンバーのテキストデータと、認識元の画像（切り出したナンバープレートの部分画像または映像そのもの）とを対応付けて、保存装置８に保存する。保存装置８に保存されたデータは、不正行為が発生したときに証拠などに利用される。
【００３８】
以下、図３乃至図８を参照してこの車両ナンバー撮影システムの動作を説明する。
高速道路などの有料道路の料金所において、例えば出口ＥＴＣ車線を通行する車両（自動車）のナンバー（車両番号）をカメラ２ａで読み取る場合の動作例を説明する。
【００３９】
この場合、図４に示すように、通行する車両２１の後部のナンバープレート２２がカメラ２ａの視野Ｗのほぼ中央部に位置するようにカメラ２ａを配設し、通行する車両２１がないときは、カメラ２ａの視野Ｗに、図５に示すように、基準板１とその基準面１ａが入る。
【００４０】
上記設置条件の場合、車両２１が視野Ｗ内に存在するときは、カメラ２ａによって、図４のように映されて、車両２１が視野Ｗ内に存在しないときは、図５のようにカメラ２ａによって映されて、その映像がＡ／Ｄ変換器２ｂを通じてメモリ３に記憶される（図３のステップＳ１０１）。
【００４１】
図６にカメラ２ａが有するエリア型ＣＣＤセンサの有効画素数が、例えば６４０画素×４８０画素である場合のメモリ３内のイメージを示す。
【００４２】
カメラ２ａの映像が、例えば８ビットにてＡ／Ｄ変換された場合、図６に示すように、各々の画素の明度値ｃ（ｘ、ｙ）は０〜２５５のいずれかの値をとる。この例では映像の各フレームを（１／３０）秒の間隔で、メモリ３に画像として保存するものとする。なお、１／３０秒間隔で得られる画像を１フレームと呼ぶ。
【００４３】
続いて、基準明度算出部４は、メモリ３のデータを用いて基準板１の基準面１ａの平均明度値を算出する。
【００４４】
この算出処理では、基準明度算出部４は、基準板１のみの明るさの平均を求め、メモリに逐次蓄積される１０フレーム分の明度の平均値を算出することで、基準面１ａの明度値の平均値を求め、メモリ３に記憶する。
【００４５】
この処理動作は、図７、図８に示すように、１０フレーム毎に順次行うものとする。動作説明をわかりやすくするために、図７（Ａ）に映像の一部に車両２１が映し出されている場合の明度値を示し、図７（Ｂ）に映像に車両２１が映し出されていない場合の明度値を示す。
【００４６】
ここで、基準面１ａの明度値の平均値を求める具体的な動作を説明する。図６に示したように、画像のほぼ中央部に位置する基準面１ａの明度値は、メモリ３におけるａ≦ｘ＜ｂ、ｃ≦ｙ＜ｄの範囲、つまり積分エリアＰである。
【００４７】
基準明度算出部４は、この積分エリアＰに対して、下記（式１）に示すような関数式で演算を行い、基準面１ａの明度値の平均値（これを平均明度値という）を算出する。
【００４８】
Ｅ（ｔ）＝ Σｃ （ｘ、ｙ）／（（ｂ−ａ）×（ｄ−ｃ））…（式１）
ａ≦ｘ＜ｂ、ｃ≦ｙ＜ｄ
但し、Ｃ（ｘ、ｙ）はｘ、ｙ座標の明度値を表す。
【００４９】
基準明度算出部４は、求めた平均明度値をメモリ３に一時的に記憶する。それぞれの場合に、基準明度算出部４は、下記（式２）により１０フレーム分の平均値を求める（ステップＳ１０２）。
【００５０】
Ｅavg（ｔ）＝ΣＥ（ｔｉ）／１０…（式２）
ｉ
但しｉは１〜１０のフレーム数である。
【００５１】
図７（Ａ）、図７（Ｂ）では、説明を簡単にするために５フレーム分で明度値を計算する。
図７（Ａ）のように車両２１が存在する場合の明度値は、
１０４．８＝（１２８＋１２８＋６０＋８０＋１２８）／５
図７（Ｂ）のように車両２１が存在しない場合の明度値は、
１２８＝（１２８＋１２８＋１２８＋１２８＋１２８）／５
【００５２】
となる。これら２つの例で、車両２１が存在する場合と存在しないの場合とを比較すると、車両２１が存在しない場合の方が、車両２１が存在する場合に比べて明度値が大きいことが分かる。
【００５３】
基準明度算出部４は、求めた１０フレーム毎の平均明度値を順次メモリ３に記憶する。
続いて、基準明度算出部４は、メモリ３に記憶された約１分間分の平均明度値から最頻値を求めることによって、車両２１が通行した場合の積分値を除去し、標準面１ａの明度値の平均値を算出する（ステップＳ１０３）。
【００５４】
１分間とは画像のフレーム数に直すと、６０Ｓ／（１／３０）＝１８０フレームであり、基準明度算出部４は、１８０個のデータに対して最頻値を求める。ここで示した「１分間」とは明るさを制御するのに好適な間隔である。
【００５５】
すなわち、基準明度算出部４は、メモリ３に１８０ユニット分記憶された平均明度値の統計をとり、最も多く登場する値を最頻値として選定する。
【００５６】
車両２１が車線に時々進入し、カメラ２ａの前を時々通過するシーンを考える。なお、ここでは、実施例の説明を簡略化するため１８０個のデータ数を１０個として説明する。
【００５７】
図８に示すように、車線を走行する車両２１がカメラ２ａの前を通過したときにカメラ２ａによって撮像された映像は１０フレーム間隔でメモリ３に保存される。あるタイミングで撮影された１８０個のフレームの明度値の実測値が、１２８，４９，１２８，１２８，１２７，１２８，１２８，５０，１２８であったものとすると、明度値対度数の関係からとった統計では、１２８の明度値が最も多く出現しており、最頻値は１２８となり、車両通過時のフレームの明度値の４９や５０などの値は無視される。この最頻値の１２８が現在の基準板１の基準面１ａの明度値として求められる。
【００５８】
このように、最頻値を求めることによって、車両などの基準板１以外の物体がカメラ２ａに映り込んだときの明度値を除外（無視）することができる。
【００５９】
続いて、制御信号作成部５ａは、基準明度算出部４により求められた基準面１ａの明度値と予めメモリ３に設定されていたナンバープレート２２の明度値（閾値）とを比較して露出制御するか否かの判定を繰り替えし行う（ステップＳ１０４）。
【００６０】
例えば制御信号作成部５ａは、基準明度算出部４により求められた基準面１ａの明度値と予めメモリ３に設定されていたナンバープレート２２の明度値とを比較して露出を制御するか否かを判定する（ステップＳ１０５）。
【００６１】
具体的には、明度値が８ビットで得られる場合、制御信号作成部５ａは、互いの明度値の差が３以上あれば有意、つまり制御するものと判定し（ステップＳ１０５のＹｅｓ）、明度値の差に応じた露出補正値を含む露出制御信号（＋１，＋２…，−１，−２…）を出力するように露出制御部５ｂに指示する。
【００６２】
この指示を受けた露出制御部５ｂは、露出補正値を含む露出制御信号をカメラ２ａへ出力し露出を制御する（ステップＳ１０６）。すなわち、露光制御部５ｂは、カメラ２ａへ直接制御信号を与え、受光量の調整（露出補正）を行う。
【００６３】
時間Ｔにおける最頻値をＭ（Ｔ）とし、基準板１の絶対明度値をＬとすると、
Ｍ（Ｔ）−Ｌ≧３であれば、アイリスを一つ閉じて暗くするように変更する。
Ｍ（Ｔ）−Ｌ≦−３であれば、アイリスを一つ開いて明るくするように変更する。
【００６４】
このようなアルゴリズムを用いることによって、基準板１の明るさを一定に保ち、安定な画質にてナンバー（車両番号）の認識を行うことが可能になる。また、基準板１を明るさの指標にすることによって、天候や時間帯の変化により周囲の明るさの環境が変化した場合にも、常に安定した画質の画像を得ることが可能になる。
【００６５】
一方、露出制御の状況にかかわらず、カメラ２ａにより映像が撮影され、メモリ３に記憶される。
そして、認識部６は、メモリ３に逐次記憶される映像（画像）のうち、車両２１が視野に入ったときの画像を読み出して、その画像からナンバープレート２１の文字を認識して得た車両２１のナンバー（テキストデータ）と、認識したナンバープレート２１の画像とを対応付けて保存装置８に保存する。
【００６６】
このときのトリガは、例えば視野Ｗ内に車両２１が入ったことが検知されたとき等であり、認識部６は、メモリ３の映像を読み出して文字認識し、認識結果の車両のナンバーを認識元の画像と共に保存装置８に記憶する。
【００６７】
なお、視野Ｗ内に車両２１が入ったことを検知するのは、例えば基準明度算出部４により求められた明度値が急激に変化したとき等である。
この他、車線のカメラ２ａの取り付け位置に赤外線の遮蔽センサを設置しておき、料金未収受のまま、車両２１が遮蔽センサに検知された場合などをトリガにしてもよい。また、車両が車線出口に設置されている開閉機に衝突センサを取り付けておき、衝突センサが車両２１の衝突を検知して不正突破を試みたときなどをトリガにしてもよい。さらに、ブースにいる収受員が車両通行履歴記録用のボタンを押したときをトリガにしてもよい。
【００６８】
このように第１実施形態の車両ナンバー撮影システムによれば、カメラ２ａからナンバープレート２２の位置の奥手に基準板１を配設し、カメラ２ａで撮影された基準板１を含む範囲の光量を所定期間サンプリングして得た明度値の中から、基準明度算出部４が、視野Ｗを通過した車両２１のナンバープレート２２の明度値を除外した明度値を得て、制御部５が、取得された明度値と予め撮影に適するように設定された明度値との差分に応じて、任意の時間間隔（例えば１分間隔等）でカメラ２ａの受光量を制御するので、料金所に設けた定点監視カメラで車両２１のナンバープレート２２を撮影する際に、撮影環境の変化に対応して常に安定した明るさで車両２１のナンバープレート２２を撮影および認識することができる。
【００６９】
統計的算出に用いる時間の最小単位を移動物体である車両の通過時間とすることで、限られた記憶資源（メモリ３の記憶領域）を有効に使いつつ、車両の通過をもれなく検出することができる。
【００７０】
基準板１の基準面１ａを、ナンバープレート２２の面とほぼ平行に配置することで、ナンバープレート２２の撮像角度と同じ条件で基準面１ａからの反射光が得られ、ナンバープレート２２と同じ条件で撮影できる。
【００７１】
なお、上記した説明では、カメラ２ａから入力される映像の中から、ある第１の期間（（１／３０）秒）に得られた画像フレームの中の特定範囲（積分エリアＰ）の明度値を積分して得た積分値を基準面１ａの明度値の候補とし、第２期間分（１０フレームを取得する期間）連続して取得した複数の明度値の候補の平均値を算出し、その平均明度値を、１８０フレーム分（例えば１分程度）蓄積しておき、その中から、統計的に最も出現頻度の多い値を基準板１の明度値としたが、基準板１の明度値を得るためには、上記全てのステップを行わずに基準板１の明度値を求めてもよい。
【００７２】
例えば、カメラ２ａから入力される映像の中から、ある第１の期間に得られた画像フレームの中の特定範囲（積分エリアＰ）の明度値を積分して得た積分値を基準面１の明度値の候補とし、第２期間分連続して取得した複数の明度値の候補の平均値（平均明度値）を算出し、その平均明度値を基準板１の明度値としてもよい。
【００７３】
また、カメラ２ａから入力される映像の中から、ある第１の期間に得られた画像フレームの中の特定範囲（積分エリアＰ）の明度値を積分して得た積分値を基準面１ａの明度値の候補とし、明度値の候補を第２期間分連続して取得し、その中から最も出現頻度の多い値（最頻値）を基準板１の明度値としてもよい。
【００７４】
さらに、上記実施形態では、受光量を制御する一例として絞りを変化させるアイリス補正の例を示したが、シャッタースピードを変えても同じような効果を得ることができる。
【００７５】
（第２実施形態）
次に、図９乃至図１２を参照して第２実施形態について説明する。図９は第２実施形態の車両ナンバー撮影システムの構成を概略的に示す図である。
【００７６】
この第２実施形態は、第１実施形態の構成（映像入力部２、メモリ３、基準明度算出部４、制御部５、認識部６）に、カメラ２ａとは別に明るさ情報入力部７を追加したものである。この追加に伴い明るさ情報入力部７には明るさセンサ７ａとＡ／Ｄ変換器７ｂを備える。
【００７７】
すなわち、この第２実施形態では、カメラ２ａとは別の明るさ情報入力部７から得られる明るさ情報（明度値）を用いてカメラ２ａの露出制御を行う。なお、この第２実施形態において、第１実施形態と同じ構成には同一の符号を付しその説明は省略する。
【００７８】
図９に示すように、明るさ情報入力部７は、明るさセンサ７ａとＡ／Ｄ変換器７ｂとを有する。
明るさセンサ７ａは、フォトセンサなどを光学素子として使用した結像系光学機器である。明るさセンサ７ａは、基準板１の基準面１ａの明るさを直接測定して基準板１の明度値を得るものである。
【００７９】
図１０に示すように、明るさセンサ７ａは、電源回路７１、スリット７２、集光レンズ７３、フォトセンサ回路７４等を有している。電源回路７１は、フォトセンサ回路７４に電源を供給し回路を機能させる。スリット７２は、フォトセンサ回路７４と集光レンズ７３との間に配置されており、絞りの役目をする。
【００８０】
集光レンズ７３は、基準板１からの反射光を受光し、フォトセンサ回路７４上に集光させる。フォトセンサ回路７４は、受光した光量に応じて明度値を示す信号（以下「明度信号」と称す）を出力する。
【００８１】
すなわち、明るさセンサ７ａは、集光レンズ７３のフォーカスとスリット７２を利用して、基準板１のみがカメラ２ａの視野に収まるように取り付け場所、取り付け角度等が設定されている。明るさセンサ７ａは、基準板１からの反射光を受光して明度信号を出力する。
【００８２】
明るさセンサ７ａから出力された明度信号は、Ａ／Ｄ変換器７ｂによって８ビットの明るさ情報（明度値）に変換されてメモリ３に記憶される。
【００８３】
明るさセンサ７ａは、図１１に示すように、車両２１が通過しても基準板１からの反射光を検知するための空間がさえぎられないように支柱２３の上部に取り付けられている。明るさセンサ７ａは、基準板１が車両２１の影にならない角度、すなわち、車両２１が基準板１を遮らない角度で光軸を基準板１に向けて配置されている。つまり、明るさセンサ７ａは、基準板１の基準面１ａの明るさを測定するためのエリアが、道路（車線）を走行する車両２１によって遮られない位置に設置される。
【００８４】
この例では、支柱２３にカメラ２ａも取り付けられている。カメラ２ａは、道路を走行してきた車両２１のナンバープレート２２が視野のほぼ中央付近に映るように視野や設置角度等を調整した上で支柱２３に固定されている。
【００８５】
なお、明るさセンサ７ａを設置するにあたり、車両２１が被らない位置に設置することが不可能な場合がある。この場合、第１実施形態で示したカメラ２ａの設置位置とほぼ同じ位置にで、基準板１に照準を合わせられる位置に明るさセンサ７ａを配置することで、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８６】
メモリ３は、明るさ情報入力部７から出力された明るさ情報（明度値）と、カメラ２ａにより撮影された映像（画像）が記憶されるものであり、例えばＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等が用いられる。
【００８７】
続いて、この第２実施形態の動作を説明する。この場合、明るさセンサ７ａは、常に基準面１ａからの反射光を受光し、明度信号を映像処理装置１０に出力している。
映像処理装置１０では、Ａ／Ｄ変換器７ｂを通じて明るさ情報（明度値）がメモリ３に記憶される（図１２のステップＳ２０１）。
【００８８】
基準明度算出部４は、メモリ３に記憶された複数の明るさ情報（明度値）を読み出して、第１実施形態と同様に、基準板の明度の平均値（平均明度値）を算出する（ステップＳ２０２）。以下、第１実施形態と同様に、基準明度算出部４は、求めた平均明度値から最頻値を求め（ステップＳ２０３）、制御信号作成部５ａが、求められた最頻値と予め設定された明度値とを比較し差分がある場合、その差分に応じて露出制御判定を行う（ステップＳ２０４）。
【００８９】
そして、判定結果が「制御する」という場合（ステップＳ２０５のＹｅｓ）、制御信号作成部５ａは、制御信号を露出制御部５ｂへ出力し、露出制御部５ｂは、入力された制御信号にしたがってカメラ２ａの露出（受光量）を制御する（ステップＳ２０６）。
【００９０】
一方、上記露出制御の状況にかかわらず、カメラ２ａにより映像が撮影され、メモリ３に記憶される。
そして、所定のトリガ、例えば視野Ｗ内に車両２１が入ったことが検知されたとき等に、メモリ３の映像が読み出されてナンバープレートの部分領域が切り出されて、文字認識され、車両２１のナンバーが保存装置８に記憶される。
なお、トリガの発生条件は、第１実施形態で示した条件と同じである。
【００９１】
このようにこの第２実施形態によれば、カメラ２ａとは別に、例えば車両２１の通過で基準板１が遮られない位置に明るさセンサ７ａを配置し、基準板１の明るさ（明度）を常に測定することで、車両ありなしに応じた基準明度算出部４の演算（視野に車両２１が存在するフレームを除外する処理等）が不要になり、より誤差の少ない露出補正を行うことができる。
【００９２】
なお、本願発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形してもよい。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより、種々の発明を構成できる。
【００９３】
例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の第１実施形態の車両ナンバー撮影システムの構成を示す図である。
【図２】道路上の機器設置例を示す図である。
【図３】第１実施形態の車両ナンバー撮影システムの動作を示すフローチャートである。
【図４】視野内の車両を示す図である。
【図５】視野内の基準板を示す図である。
【図６】メモリの明度検出対象の積分エリアを示す図である。
【図７】（Ａ）車両が存在するときに計算された明度値を示す図である。（Ｂ）車両が存在しないときに計算された明度値を示す図である。
【図８】所定の間隔でサンプリングして得た明度値の候補の中から選出される最頻値を示す図である。
【図９】第２実施形態の車両ナンバー撮影システムの構成を示す図である。
【図１０】明るさセンサを示す図である。
【図１１】明るさセンサの設置例を示す図である。
【図１２】第２実施形態の車両ナンバー撮影システムの動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９５】
１…基準板、１ａ…基準面、２…映像入力部、２ａ…カメラ、３…メモリ、４…基準明度算出部、５…制御部、５ａ…制御信号作成部、５ｂ…露出制御部、６…認識部、７…明るさ情報入力部、７ａ…明るさセンサ、２ｂ，７ｂ…Ａ／Ｄ変換器、８…保存装置、１０…映像処理装置、２１…車両、２２…ナンバープレート、２３…支柱、７１…電源回路、７２…スリット、７３…集光レンズ、７４…フォトセンサ回路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば道路に設置される車両ナンバー撮影システム、車両ナンバー撮影方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有料道路には、道路の周辺に定点設置したカメラで道路を通行する車両のナンバープレートを撮影して車両のナンバーを逐次識別する車両ナンバー撮影システム（以下「車番認識システム」と称す）が導入されている。
【０００３】
この種のシステムでは、カメラで撮影した映像を、記録媒体などに保管しておき、例えば有料道路であれば、料金所などで料金未払いの不正通行や事故などのトラブルが生じた際に、保管したおいた映像を証拠資料として利用する。
【０００４】
このため、通常、オートアイリス制御機能を搭載したカメラを利用し、道路の明るさに応じてリアルタイムにオートアイリス制御をかけ、被写体を撮影するようにしている。
【０００５】
オートアイリス制御により車番認識を行う従来の技術としては、カメラの視野に車両のナンバープレートが入ったときはその明度値にしたがってオートアイリスの補正をかける一方、視野にナンバープレートが入っていないときは道路の明度値にしたがって、ナンバープレートの明度値を類推しながらオートアイリス制御により明るさの補正をかける車番認識システムの技術が公開されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２０２５９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、道路を通行する車両を定点カメラが映す際に、リアルタイムにオートアイリス制御を行うと、車両が移動体であることから、そのナンバープレートの色や太陽光の反射等の状態によって撮影された映像の明るさにムラが発生する。
【０００７】
また、被写体の撮影環境が屋外であることから、設置場所や時間帯によって背景の濃度が変化し、撮影される映像に、ばらつきがでる場合がある。例えば、車両のナンバーの読み取りを行う際に、明るい色の車両が視野全体に入った場合には、アイリス制御（明るさ補正）によって、ナンバープレートの映っている画像が暗くなりすぎる場合があった。このように一瞬の状況変化にアイリス制御（明るさ補正）を追従させてしまうと、撮影された映像は証拠能力に欠ける場合があるという問題がある。
【０００８】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、定点監視カメラの設置場所において撮影環境の変化に対応して常に適切な明るさで映像を撮影することのできる車両ナンバー撮影システム、車両ナンバー撮影方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために本発明の車両ナンバー撮影システムは、撮影方向を道路に向け、少なくとも視野の一部に前記道路を走行する車両のナンバープレートが入るように路側部に配設され、外部から制御を受けて受光量を可変して映像を撮影する動画撮影用のカメラと、前記カメラから前記ナンバープレートの奥手に配設され、所定の反射率を持つ明度測定用の基準面を有する基準部材と、前記カメラにより撮影される前記ナンバープレートと同等のエリアの光量を所定期間サンプリングして得た前記ナンバープレートおよび前記基準面の明度値のうち、少なくとも前記基準面の明度値を含む複数の明度値の中から、前記ナンバープレートの明度値を除外した明度値を得る基準明度取得部と、前記基準明度取得部により取得された明度値と予め前記ナンバープレートの撮影に適するように設定された明度値との差分に応じて前記カメラの受光量を制御する制御部とを具備することを特徴とする。
【００１０】
本発明の車両ナンバー撮影方法は、撮影方向を道路に向け、少なくとも視野の一部に前記道路を走行する車両のナンバープレートが入るように路側部に配設された動画撮影用のカメラが、外部から制御を受けて受光量を可変して、前記カメラから前記ナンバープレートの奥手に配設され、所定の反射率を持つ明度測定用の基準面を有する基準部材を含む映像を撮影するステップと、前記カメラにより撮影される前記ナンバープレートと同等のエリアの光量を基準明度取得部が所定期間サンプリングして前記ナンバープレートおよび前記基準面のうち、少なくとも前記基準面の明度値を含む複数の明度値を得て、前記複数の明度値の中から、前記ナンバープレートの明度値を除外して残った明度値を前記基準面の明度値として得るステップと、前記基準明度取得部により取得された前記基準面の明度値と予め前記ナンバープレートの撮影に適するように設定された明度値との差分に応じて制御部が前記カメラの受光量を制御するステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、定点監視カメラの設置場所において撮影環境の変化に対応して常に適切な明るさで映像を撮影することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る車両ナンバー撮影システムの構成を示すブロック図、図２は道路上の機器設置例を示す図である。
【００１３】
（第１実施形態）
図１，図２に示すように、この第１実施形態の車両ナンバー撮影システムは、基準板１、エリアカメラ２ａ（以下「カメラ２ａ」と称す）、保存装置８、映像処理装置１０などを有している。
【００１４】
基準板１は、カメラ２ａの視野Ｗに入るような位置関係にて路側帯に設けられており、撮影方向（カメラ２ａのレンズの光軸方向Ｓ）を車道（車線）に向けて配置されるものである。基準板１は、反射率が一定の値に管理された所定の色の基準板である。所定の色とは例えば白色などである。車両２１の走行方向を符号Ｘで示す。
【００１５】
基準板１は、カメラ２ａの視野Ｗに車両２１が入ったときに、車両後部のナンバープレート２２が視野Ｗ内のほぼ中央付近に位置するように配設されている。なお基準板１は、車両のナンバープレートの撮影位置の延長線上の路側部に配置することが好ましい。
【００１６】
すなわち、基準板１は、カメラ２ａからナンバープレート２２が映される範囲の奥手に配設されている。基準板１は、所定の反射率を持つ明度測定用の基準面１ａを有している。基準板１は、この基準面１ａを、通行する車両２１のナンバープレート２２の面とほぼ同じ方向（ほぼ平行）に向けて配置されている。
【００１７】
カメラ２ａは、例えばＮＴＳＣ方式のカメラである。カメラ２ａは、撮影対象物（被写体である車両およびそのナンバープレートや基準板１等）に反射した光を受光して映像を撮影しアナログ映像信号を映像処理装置１０へ出力する。
【００１８】
保存装置８は、メモリ３に一時記憶された映像（画像）が保存される補助記憶装置であり、メモリ３に比べて記憶容量が大きく、電源供給なしでもデータが保持される例えばハードディスク装置、フラッシュメモリなどが用いられる。
【００１９】
映像処理装置１０は、アナログ／デジタル変換部２ｂ（以下「Ａ／Ｄ変換部２ｂ」と称す）、画像メモリ３、基準明度算出部４、制御部５、認識部６等を有している。制御部５は、制御信号作成部５ａと露出制御部５ｂを有している。
【００２０】
Ａ／Ｄ変換部２ｂは、カメラ２ａから入力されたアナログ映像信号をデジタル映像データに変換する。Ａ／Ｄ変換部２ｂとカメラ２ａとで映像入力部２が構成される。
【００２１】
すなわち、映像入力部２は、カメラ２ａにより撮影された映像を映像処理装置１０にて加工するためのインターフェースであり、映像信号の受け付けと、受け付けた映像信号のデジタル変換を行う。
【００２２】
映像処理装置１０のメモリ３は、例えばＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等が利用される。メモリ３は、映像入力部２により受け付けられたデジタル映像データ（毎秒数十コマの画像データ）を記憶容量の範囲（カメラ２ａの映像を数分程度保存可能な記憶容量）で、繰り返し記憶するものである。
【００２３】
基準明度算出部４は、セントラルプロセッシングユニット（以下「ＣＰＵ」と称す）やデジタルシグナルプロセッサ（以下「ＤＳＰ」と称す）とそれを動作させるプログラムにて実現される。
【００２４】
基準明度算出部４は、入力画像毎に積分エリアＰ（図６参照）の積分値をとることで、基準板１の基準面１ａの明度値を求める。
【００２５】
基準明度算出部４は、例えば連続する１０フレーム（これを１ユニットと定義する）に対して明度値の平均を求め、その平均値を基準板１の明度値の候補とする。
【００２６】
ここで、１０フレーム分としたのは、１台の車両がカメラ２ａの位置を標準速度で通過する時間に撮影可能なフレーム数にほぼ等しいことに起因する。したがって、フレーム数は、所望により変更してもよい。
【００２７】
明度値候補を例えば連続１分間程度の間算出し、その最頻値を計算する。この最頻値を基準板１の明度値とする。最頻値を基準板１の明度値とする理由は、視野Ｗ内を通過する車両２１が映されているフレームの明度値を無視（除外）して基準板１が映されているフレームの明度値を残すためである。
【００２８】
基準明度算出部４は、カメラ２ａにより撮影される映像の中のナンバープレート２２とほぼ同等の積分エリアＰ（図６参照）の光量を所定期間サンプリングして得たナンバープレート２２および基準面１ａのうち、少なくとも基準面１ａの明度値を含む複数の明度値の中から、ナンバープレート２２の明度値を除外して残った明度値を、基準面１ａの明度値として得る基準明度取得部として機能する。
【００２９】
制御信号作成部５ａは、ＣＰＵやＤＳＰとそのプログラムにて実現される。制御信号作成部５ａは、基準明度算出部４により算出された基準板明度値を予めメモリ３に設定された基準板１の絶対明度値と比較し、その比較結果に応じて制御信号を露出制御部５ｂへ出力または非出力とする。
【００３０】
例えば基準板明度値が絶対明度値よりも小さい場合、つまり基準板明度値の変化が少ない場合、制御信号作成部５ａは、アイリス制御をしないため、制御信号を露出制御部５ｂへ出力しない。
【００３１】
制御信号作成部５ａは、基準板１の基準面１ａの明度値が絶対明度値よりも大きい場合、つまり互いに有意な差がある場合に制御信号を露出制御部５ｂへ出力する。
【００３２】
なお、絶対明度値は、道路事業者との協議で決定された仕様にて決めておくものとし、設置の環境によらず一定の値とする。
【００３３】
露出制御部５ｂは、制御信号作成部５ａから入力された制御信号によって、カメラ２ａに対してアイリス制御（露出制御）を行う。
【００３４】
露出制御部５ｂは、アイリス制御を行う際に、制御信号によって、例えばカメラ２ａの絞り値であるアイリス値を可変（例えば±１）する、もしくはカメラ２ａのシャッタースピードを±方向に段階的に切り換える。一例として、アイリスは例えば１２段階の可変範囲、シャッタースピードは、例えば４段階（１／４０００、１／２０００、１／１０００、１／５００）の可変範囲に設定されているものとする。
【００３５】
すなわち、制御信号作成部５ａおよび露出制御部５ｂは、基準明度算出部４により取得された基準板１の基準面１ａの明度値と予めナンバープレート２２の撮影に適するように設定された明度値との差分に応じてカメラ２ａの受光量を制御する制御部として機能する。
【００３６】
認識部６は、メモリ３と保存装置８への各種データ（映像（画像）、認識結果のデータ、測定または演算された明度値等）の記憶および読み出し等を制御する。
【００３７】
また、認識部６は、所定のトリガの発生により、メモリ３に記憶された映像（画像）を読み出して画像からナンバープレート部分の画像を切り出して、その部分の文字認識を行い、得られた車両のナンバーのテキストデータと、認識元の画像（切り出したナンバープレートの部分画像または映像そのもの）とを対応付けて、保存装置８に保存する。保存装置８に保存されたデータは、不正行為が発生したときに証拠などに利用される。
【００３８】
以下、図３乃至図８を参照してこの車両ナンバー撮影システムの動作を説明する。
高速道路などの有料道路の料金所において、例えば出口ＥＴＣ車線を通行する車両（自動車）のナンバー（車両番号）をカメラ２ａで読み取る場合の動作例を説明する。
【００３９】
この場合、図４に示すように、通行する車両２１の後部のナンバープレート２２がカメラ２ａの視野Ｗのほぼ中央部に位置するようにカメラ２ａを配設し、通行する車両２１がないときは、カメラ２ａの視野Ｗに、図５に示すように、基準板１とその基準面１ａが入る。
【００４０】
上記設置条件の場合、車両２１が視野Ｗ内に存在するときは、カメラ２ａによって、図４のように映されて、車両２１が視野Ｗ内に存在しないときは、図５のようにカメラ２ａによって映されて、その映像がＡ／Ｄ変換器２ｂを通じてメモリ３に記憶される（図３のステップＳ１０１）。
【００４１】
図６にカメラ２ａが有するエリア型ＣＣＤセンサの有効画素数が、例えば６４０画素×４８０画素である場合のメモリ３内のイメージを示す。
【００４２】
カメラ２ａの映像が、例えば８ビットにてＡ／Ｄ変換された場合、図６に示すように、各々の画素の明度値ｃ（ｘ、ｙ）は０〜２５５のいずれかの値をとる。この例では映像の各フレームを（１／３０）秒の間隔で、メモリ３に画像として保存するものとする。なお、１／３０秒間隔で得られる画像を１フレームと呼ぶ。
【００４３】
続いて、基準明度算出部４は、メモリ３のデータを用いて基準板１の基準面１ａの平均明度値を算出する。
【００４４】
この算出処理では、基準明度算出部４は、基準板１のみの明るさの平均を求め、メモリに逐次蓄積される１０フレーム分の明度の平均値を算出することで、基準面１ａの明度値の平均値を求め、メモリ３に記憶する。
【００４５】
この処理動作は、図７、図８に示すように、１０フレーム毎に順次行うものとする。動作説明をわかりやすくするために、図７（Ａ）に映像の一部に車両２１が映し出されている場合の明度値を示し、図７（Ｂ）に映像に車両２１が映し出されていない場合の明度値を示す。
【００４６】
ここで、基準面１ａの明度値の平均値を求める具体的な動作を説明する。図６に示したように、画像のほぼ中央部に位置する基準面１ａの明度値は、メモリ３におけるａ≦ｘ＜ｂ、ｃ≦ｙ＜ｄの範囲、つまり積分エリアＰである。
【００４７】
基準明度算出部４は、この積分エリアＰに対して、下記（式１）に示すような関数式で演算を行い、基準面１ａの明度値の平均値（これを平均明度値という）を算出する。
【００４８】
Ｅ（ｔ）＝ Σｃ （ｘ、ｙ）／（（ｂ−ａ）×（ｄ−ｃ））…（式１）
ａ≦ｘ＜ｂ、ｃ≦ｙ＜ｄ
但し、Ｃ（ｘ、ｙ）はｘ、ｙ座標の明度値を表す。
【００４９】
基準明度算出部４は、求めた平均明度値をメモリ３に一時的に記憶する。それぞれの場合に、基準明度算出部４は、下記（式２）により１０フレーム分の平均値を求める（ステップＳ１０２）。
【００５０】
Ｅavg（ｔ）＝ΣＥ（ｔｉ）／１０…（式２）
ｉ
但しｉは１〜１０のフレーム数である。
【００５１】
図７（Ａ）、図７（Ｂ）では、説明を簡単にするために５フレーム分で明度値を計算する。
図７（Ａ）のように車両２１が存在する場合の明度値は、
１０４．８＝（１２８＋１２８＋６０＋８０＋１２８）／５
図７（Ｂ）のように車両２１が存在しない場合の明度値は、
１２８＝（１２８＋１２８＋１２８＋１２８＋１２８）／５
【００５２】
となる。これら２つの例で、車両２１が存在する場合と存在しないの場合とを比較すると、車両２１が存在しない場合の方が、車両２１が存在する場合に比べて明度値が大きいことが分かる。
【００５３】
基準明度算出部４は、求めた１０フレーム毎の平均明度値を順次メモリ３に記憶する。
続いて、基準明度算出部４は、メモリ３に記憶された約１分間分の平均明度値から最頻値を求めることによって、車両２１が通行した場合の積分値を除去し、標準面１ａの明度値の平均値を算出する（ステップＳ１０３）。
【００５４】
１分間とは画像のフレーム数に直すと、６０Ｓ／（１／３０）＝１８０フレームであり、基準明度算出部４は、１８０個のデータに対して最頻値を求める。ここで示した「１分間」とは明るさを制御するのに好適な間隔である。
【００５５】
すなわち、基準明度算出部４は、メモリ３に１８０ユニット分記憶された平均明度値の統計をとり、最も多く登場する値を最頻値として選定する。
【００５６】
車両２１が車線に時々進入し、カメラ２ａの前を時々通過するシーンを考える。なお、ここでは、実施例の説明を簡略化するため１８０個のデータ数を１０個として説明する。
【００５７】
図８に示すように、車線を走行する車両２１がカメラ２ａの前を通過したときにカメラ２ａによって撮像された映像は１０フレーム間隔でメモリ３に保存される。あるタイミングで撮影された１８０個のフレームの明度値の実測値が、１２８，４９，１２８，１２８，１２７，１２８，１２８，５０，１２８であったものとすると、明度値対度数の関係からとった統計では、１２８の明度値が最も多く出現しており、最頻値は１２８となり、車両通過時のフレームの明度値の４９や５０などの値は無視される。この最頻値の１２８が現在の基準板１の基準面１ａの明度値として求められる。
【００５８】
このように、最頻値を求めることによって、車両などの基準板１以外の物体がカメラ２ａに映り込んだときの明度値を除外（無視）することができる。
【００５９】
続いて、制御信号作成部５ａは、基準明度算出部４により求められた基準面１ａの明度値と予めメモリ３に設定されていたナンバープレート２２の明度値（閾値）とを比較して露出制御するか否かの判定を繰り替えし行う（ステップＳ１０４）。
【００６０】
例えば制御信号作成部５ａは、基準明度算出部４により求められた基準面１ａの明度値と予めメモリ３に設定されていたナンバープレート２２の明度値とを比較して露出を制御するか否かを判定する（ステップＳ１０５）。
【００６１】
具体的には、明度値が８ビットで得られる場合、制御信号作成部５ａは、互いの明度値の差が３以上あれば有意、つまり制御するものと判定し（ステップＳ１０５のＹｅｓ）、明度値の差に応じた露出補正値を含む露出制御信号（＋１，＋２…，−１，−２…）を出力するように露出制御部５ｂに指示する。
【００６２】
この指示を受けた露出制御部５ｂは、露出補正値を含む露出制御信号をカメラ２ａへ出力し露出を制御する（ステップＳ１０６）。すなわち、露光制御部５ｂは、カメラ２ａへ直接制御信号を与え、受光量の調整（露出補正）を行う。
【００６３】
時間Ｔにおける最頻値をＭ（Ｔ）とし、基準板１の絶対明度値をＬとすると、
Ｍ（Ｔ）−Ｌ≧３であれば、アイリスを一つ閉じて暗くするように変更する。
Ｍ（Ｔ）−Ｌ≦−３であれば、アイリスを一つ開いて明るくするように変更する。
【００６４】
このようなアルゴリズムを用いることによって、基準板１の明るさを一定に保ち、安定な画質にてナンバー（車両番号）の認識を行うことが可能になる。また、基準板１を明るさの指標にすることによって、天候や時間帯の変化により周囲の明るさの環境が変化した場合にも、常に安定した画質の画像を得ることが可能になる。
【００６５】
一方、露出制御の状況にかかわらず、カメラ２ａにより映像が撮影され、メモリ３に記憶される。
そして、認識部６は、メモリ３に逐次記憶される映像（画像）のうち、車両２１が視野に入ったときの画像を読み出して、その画像からナンバープレート２１の文字を認識して得た車両２１のナンバー（テキストデータ）と、認識したナンバープレート２１の画像とを対応付けて保存装置８に保存する。
【００６６】
このときのトリガは、例えば視野Ｗ内に車両２１が入ったことが検知されたとき等であり、認識部６は、メモリ３の映像を読み出して文字認識し、認識結果の車両のナンバーを認識元の画像と共に保存装置８に記憶する。
【００６７】
なお、視野Ｗ内に車両２１が入ったことを検知するのは、例えば基準明度算出部４により求められた明度値が急激に変化したとき等である。
この他、車線のカメラ２ａの取り付け位置に赤外線の遮蔽センサを設置しておき、料金未収受のまま、車両２１が遮蔽センサに検知された場合などをトリガにしてもよい。また、車両が車線出口に設置されている開閉機に衝突センサを取り付けておき、衝突センサが車両２１の衝突を検知して不正突破を試みたときなどをトリガにしてもよい。さらに、ブースにいる収受員が車両通行履歴記録用のボタンを押したときをトリガにしてもよい。
【００６８】
このように第１実施形態の車両ナンバー撮影システムによれば、カメラ２ａからナンバープレート２２の位置の奥手に基準板１を配設し、カメラ２ａで撮影された基準板１を含む範囲の光量を所定期間サンプリングして得た明度値の中から、基準明度算出部４が、視野Ｗを通過した車両２１のナンバープレート２２の明度値を除外した明度値を得て、制御部５が、取得された明度値と予め撮影に適するように設定された明度値との差分に応じて、任意の時間間隔（例えば１分間隔等）でカメラ２ａの受光量を制御するので、料金所に設けた定点監視カメラで車両２１のナンバープレート２２を撮影する際に、撮影環境の変化に対応して常に安定した明るさで車両２１のナンバープレート２２を撮影および認識することができる。
【００６９】
統計的算出に用いる時間の最小単位を移動物体である車両の通過時間とすることで、限られた記憶資源（メモリ３の記憶領域）を有効に使いつつ、車両の通過をもれなく検出することができる。
【００７０】
基準板１の基準面１ａを、ナンバープレート２２の面とほぼ平行に配置することで、ナンバープレート２２の撮像角度と同じ条件で基準面１ａからの反射光が得られ、ナンバープレート２２と同じ条件で撮影できる。
【００７１】
なお、上記した説明では、カメラ２ａから入力される映像の中から、ある第１の期間（（１／３０）秒）に得られた画像フレームの中の特定範囲（積分エリアＰ）の明度値を積分して得た積分値を基準面１ａの明度値の候補とし、第２期間分（１０フレームを取得する期間）連続して取得した複数の明度値の候補の平均値を算出し、その平均明度値を、１８０フレーム分（例えば１分程度）蓄積しておき、その中から、統計的に最も出現頻度の多い値を基準板１の明度値としたが、基準板１の明度値を得るためには、上記全てのステップを行わずに基準板１の明度値を求めてもよい。
【００７２】
例えば、カメラ２ａから入力される映像の中から、ある第１の期間に得られた画像フレームの中の特定範囲（積分エリアＰ）の明度値を積分して得た積分値を基準面１の明度値の候補とし、第２期間分連続して取得した複数の明度値の候補の平均値（平均明度値）を算出し、その平均明度値を基準板１の明度値としてもよい。
【００７３】
また、カメラ２ａから入力される映像の中から、ある第１の期間に得られた画像フレームの中の特定範囲（積分エリアＰ）の明度値を積分して得た積分値を基準面１ａの明度値の候補とし、明度値の候補を第２期間分連続して取得し、その中から最も出現頻度の多い値（最頻値）を基準板１の明度値としてもよい。
【００７４】
さらに、上記実施形態では、受光量を制御する一例として絞りを変化させるアイリス補正の例を示したが、シャッタースピードを変えても同じような効果を得ることができる。
【００７５】
（第２実施形態）
次に、図９乃至図１２を参照して第２実施形態について説明する。図９は第２実施形態の車両ナンバー撮影システムの構成を概略的に示す図である。
【００７６】
この第２実施形態は、第１実施形態の構成（映像入力部２、メモリ３、基準明度算出部４、制御部５、認識部６）に、カメラ２ａとは別に明るさ情報入力部７を追加したものである。この追加に伴い明るさ情報入力部７には明るさセンサ７ａとＡ／Ｄ変換器７ｂを備える。
【００７７】
すなわち、この第２実施形態では、カメラ２ａとは別の明るさ情報入力部７から得られる明るさ情報（明度値）を用いてカメラ２ａの露出制御を行う。なお、この第２実施形態において、第１実施形態と同じ構成には同一の符号を付しその説明は省略する。
【００７８】
図９に示すように、明るさ情報入力部７は、明るさセンサ７ａとＡ／Ｄ変換器７ｂとを有する。
明るさセンサ７ａは、フォトセンサなどを光学素子として使用した結像系光学機器である。明るさセンサ７ａは、基準板１の基準面１ａの明るさを直接測定して基準板１の明度値を得るものである。
【００７９】
図１０に示すように、明るさセンサ７ａは、電源回路７１、スリット７２、集光レンズ７３、フォトセンサ回路７４等を有している。電源回路７１は、フォトセンサ回路７４に電源を供給し回路を機能させる。スリット７２は、フォトセンサ回路７４と集光レンズ７３との間に配置されており、絞りの役目をする。
【００８０】
集光レンズ７３は、基準板１からの反射光を受光し、フォトセンサ回路７４上に集光させる。フォトセンサ回路７４は、受光した光量に応じて明度値を示す信号（以下「明度信号」と称す）を出力する。
【００８１】
すなわち、明るさセンサ７ａは、集光レンズ７３のフォーカスとスリット７２を利用して、基準板１のみがカメラ２ａの視野に収まるように取り付け場所、取り付け角度等が設定されている。明るさセンサ７ａは、基準板１からの反射光を受光して明度信号を出力する。
【００８２】
明るさセンサ７ａから出力された明度信号は、Ａ／Ｄ変換器７ｂによって８ビットの明るさ情報（明度値）に変換されてメモリ３に記憶される。
【００８３】
明るさセンサ７ａは、図１１に示すように、車両２１が通過しても基準板１からの反射光を検知するための空間がさえぎられないように支柱２３の上部に取り付けられている。明るさセンサ７ａは、基準板１が車両２１の影にならない角度、すなわち、車両２１が基準板１を遮らない角度で光軸を基準板１に向けて配置されている。つまり、明るさセンサ７ａは、基準板１の基準面１ａの明るさを測定するためのエリアが、道路（車線）を走行する車両２１によって遮られない位置に設置される。
【００８４】
この例では、支柱２３にカメラ２ａも取り付けられている。カメラ２ａは、道路を走行してきた車両２１のナンバープレート２２が視野のほぼ中央付近に映るように視野や設置角度等を調整した上で支柱２３に固定されている。
【００８５】
なお、明るさセンサ７ａを設置するにあたり、車両２１が被らない位置に設置することが不可能な場合がある。この場合、第１実施形態で示したカメラ２ａの設置位置とほぼ同じ位置にで、基準板１に照準を合わせられる位置に明るさセンサ７ａを配置することで、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８６】
メモリ３は、明るさ情報入力部７から出力された明るさ情報（明度値）と、カメラ２ａにより撮影された映像（画像）が記憶されるものであり、例えばＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等が用いられる。
【００８７】
続いて、この第２実施形態の動作を説明する。この場合、明るさセンサ７ａは、常に基準面１ａからの反射光を受光し、明度信号を映像処理装置１０に出力している。
映像処理装置１０では、Ａ／Ｄ変換器７ｂを通じて明るさ情報（明度値）がメモリ３に記憶される（図１２のステップＳ２０１）。
【００８８】
基準明度算出部４は、メモリ３に記憶された複数の明るさ情報（明度値）を読み出して、第１実施形態と同様に、基準板の明度の平均値（平均明度値）を算出する（ステップＳ２０２）。以下、第１実施形態と同様に、基準明度算出部４は、求めた平均明度値から最頻値を求め（ステップＳ２０３）、制御信号作成部５ａが、求められた最頻値と予め設定された明度値とを比較し差分がある場合、その差分に応じて露出制御判定を行う（ステップＳ２０４）。
【００８９】
そして、判定結果が「制御する」という場合（ステップＳ２０５のＹｅｓ）、制御信号作成部５ａは、制御信号を露出制御部５ｂへ出力し、露出制御部５ｂは、入力された制御信号にしたがってカメラ２ａの露出（受光量）を制御する（ステップＳ２０６）。
【００９０】
一方、上記露出制御の状況にかかわらず、カメラ２ａにより映像が撮影され、メモリ３に記憶される。
そして、所定のトリガ、例えば視野Ｗ内に車両２１が入ったことが検知されたとき等に、メモリ３の映像が読み出されてナンバープレートの部分領域が切り出されて、文字認識され、車両２１のナンバーが保存装置８に記憶される。
なお、トリガの発生条件は、第１実施形態で示した条件と同じである。
【００９１】
このようにこの第２実施形態によれば、カメラ２ａとは別に、例えば車両２１の通過で基準板１が遮られない位置に明るさセンサ７ａを配置し、基準板１の明るさ（明度）を常に測定することで、車両ありなしに応じた基準明度算出部４の演算（視野に車両２１が存在するフレームを除外する処理等）が不要になり、より誤差の少ない露出補正を行うことができる。
【００９２】
なお、本願発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形してもよい。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより、種々の発明を構成できる。
【００９３】
例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の第１実施形態の車両ナンバー撮影システムの構成を示す図である。
【図２】道路上の機器設置例を示す図である。
【図３】第１実施形態の車両ナンバー撮影システムの動作を示すフローチャートである。
【図４】視野内の車両を示す図である。
【図５】視野内の基準板を示す図である。
【図６】メモリの明度検出対象の積分エリアを示す図である。
【図７】（Ａ）車両が存在するときに計算された明度値を示す図である。（Ｂ）車両が存在しないときに計算された明度値を示す図である。
【図８】所定の間隔でサンプリングして得た明度値の候補の中から選出される最頻値を示す図である。
【図９】第２実施形態の車両ナンバー撮影システムの構成を示す図である。
【図１０】明るさセンサを示す図である。
【図１１】明るさセンサの設置例を示す図である。
【図１２】第２実施形態の車両ナンバー撮影システムの動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９５】
１…基準板、１ａ…基準面、２…映像入力部、２ａ…カメラ、３…メモリ、４…基準明度算出部、５…制御部、５ａ…制御信号作成部、５ｂ…露出制御部、６…認識部、７…明るさ情報入力部、７ａ…明るさセンサ、２ｂ，７ｂ…Ａ／Ｄ変換器、８…保存装置、１０…映像処理装置、２１…車両、２２…ナンバープレート、２３…支柱、７１…電源回路、７２…スリット、７３…集光レンズ、７４…フォトセンサ回路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影方向を道路に向け、少なくとも視野の一部に前記道路を走行する車両のナンバープレートが入るように路側部に配設され、外部から制御を受けて受光量を可変して映像を撮影する動画撮影用のカメラと、
前記カメラから前記ナンバープレートの奥手に配設され、所定の反射率を持つ明度測定用の基準面を有する基準部材と、
前記カメラにより撮影される前記ナンバープレートと同等のエリアの光量を所定期間サンプリングして得た前記ナンバープレートおよび前記基準面の明度値のうち、少なくとも前記基準面の明度値を含む複数の明度値の中から、前記ナンバープレートの明度値を除外した明度値を得る基準明度取得部と、
前記基準明度取得部により取得された明度値と予め前記ナンバープレートの撮影に適するように設定された明度値との差分に応じて前記カメラの受光量を制御する制御部と
を具備することを特徴とする車両ナンバー撮影システム。
【請求項２】
前記基準明度取得部は、
前記カメラから入力される映像の中から、ある第１の期間に得られたフレームの明度値を積分して得た積分値を前記基準面の明度値の候補とし、前記明度値の候補を第２期間分連続して取得し、その中から最も出現頻度の多い値を前記基準板の明度値とすることを特徴とする請求項１記載の車両ナンバー撮影システム。
【請求項３】
前記基準明度取得部は、
前記カメラから入力される映像の中から、ある第１の期間に得られたフレームの明度値を積分して得た積分値を前記基準面の明度値の候補とし、第２期間分連続して取得した複数の明度値の候補の平均値を算出し、その値を前記基準板の明度値とすることを特徴とする請求項１または２いずれか記載の車両ナンバー撮影システム。
【請求項４】
前記基準明度取得部は、
前記基準面の明るさを測定するためのエリアに、前記道路を走行する車両が入らない位置に設置され、前記基準面の明るさを直接測定して前記基準板の明度値を得る明るさセンサを有することを特徴とする請求項１乃至３いずれか１記載の車両ナンバー撮影システム。
【請求項５】
撮影方向を道路に向け、少なくとも視野の一部に前記道路を走行する車両のナンバープレートが入るように路側部に配設された動画撮影用のカメラが、外部から制御を受けて受光量を可変して、前記カメラから前記ナンバープレートの奥手に配設され、所定の反射率を持つ明度測定用の基準面を有する基準部材を含む映像を撮影するステップと、
前記カメラにより撮影される前記ナンバープレートと同等のエリアの光量を基準明度取得部が所定期間サンプリングして前記ナンバープレートおよび前記基準面のうち、少なくとも前記基準面の明度値を含む複数の明度値を得て、前記複数の明度値の中から、前記ナンバープレートの明度値を除外して残った明度値を前記基準面の明度値として得るステップと、
前記基準明度取得部により取得された前記基準面の明度値と予め前記ナンバープレートの撮影に適するように設定された明度値との差分に応じて制御部が前記カメラの受光量を制御するステップと
を有することを特徴とする車両ナンバー撮影方法。
【請求項６】
前記カメラから入力される映像の中から、前記基準明度取得部が、ある第１の期間に得られたフレームの明度値を積分して得た積分値を前記基準面の明度値の候補とし、前記明度値の候補を第２期間分連続して取得し、その中から最も出現頻度の多い値を前記基準板の明度値とすることを特徴とする請求項５記載の車両ナンバー撮影方法。
【請求項７】
前記カメラから入力される映像の中から、前記基準明度取得部が、ある第１の期間に得られたフレームの明度値を積分して得た積分値を前記基準面の明度値の候補とし、第２期間分連続して取得した複数の明度値の候補の平均値を算出し、その値を前記基準板の明度値とすることを特徴とする請求項５または６いずれか記載の車両ナンバー撮影方法。
【請求項８】
前記基準面の明るさを測定するためのエリアに、前記道路を走行する車両が入らない位置に設置された明るさセンサが、前記基準面の明るさを直接測定して前記基準板の明度値を得ることを特徴とする請求項５乃至７いずれか１記載の車両ナンバー撮影方法。
【請求項１】
撮影方向を道路に向け、少なくとも視野の一部に前記道路を走行する車両のナンバープレートが入るように路側部に配設され、外部から制御を受けて受光量を可変して映像を撮影する動画撮影用のカメラと、
前記カメラから前記ナンバープレートの奥手に配設され、所定の反射率を持つ明度測定用の基準面を有する基準部材と、
前記カメラにより撮影される前記ナンバープレートと同等のエリアの光量を所定期間サンプリングして得た前記ナンバープレートおよび前記基準面の明度値のうち、少なくとも前記基準面の明度値を含む複数の明度値の中から、前記ナンバープレートの明度値を除外した明度値を得る基準明度取得部と、
前記基準明度取得部により取得された明度値と予め前記ナンバープレートの撮影に適するように設定された明度値との差分に応じて前記カメラの受光量を制御する制御部と
を具備することを特徴とする車両ナンバー撮影システム。
【請求項２】
前記基準明度取得部は、
前記カメラから入力される映像の中から、ある第１の期間に得られたフレームの明度値を積分して得た積分値を前記基準面の明度値の候補とし、前記明度値の候補を第２期間分連続して取得し、その中から最も出現頻度の多い値を前記基準板の明度値とすることを特徴とする請求項１記載の車両ナンバー撮影システム。
【請求項３】
前記基準明度取得部は、
前記カメラから入力される映像の中から、ある第１の期間に得られたフレームの明度値を積分して得た積分値を前記基準面の明度値の候補とし、第２期間分連続して取得した複数の明度値の候補の平均値を算出し、その値を前記基準板の明度値とすることを特徴とする請求項１または２いずれか記載の車両ナンバー撮影システム。
【請求項４】
前記基準明度取得部は、
前記基準面の明るさを測定するためのエリアに、前記道路を走行する車両が入らない位置に設置され、前記基準面の明るさを直接測定して前記基準板の明度値を得る明るさセンサを有することを特徴とする請求項１乃至３いずれか１記載の車両ナンバー撮影システム。
【請求項５】
撮影方向を道路に向け、少なくとも視野の一部に前記道路を走行する車両のナンバープレートが入るように路側部に配設された動画撮影用のカメラが、外部から制御を受けて受光量を可変して、前記カメラから前記ナンバープレートの奥手に配設され、所定の反射率を持つ明度測定用の基準面を有する基準部材を含む映像を撮影するステップと、
前記カメラにより撮影される前記ナンバープレートと同等のエリアの光量を基準明度取得部が所定期間サンプリングして前記ナンバープレートおよび前記基準面のうち、少なくとも前記基準面の明度値を含む複数の明度値を得て、前記複数の明度値の中から、前記ナンバープレートの明度値を除外して残った明度値を前記基準面の明度値として得るステップと、
前記基準明度取得部により取得された前記基準面の明度値と予め前記ナンバープレートの撮影に適するように設定された明度値との差分に応じて制御部が前記カメラの受光量を制御するステップと
を有することを特徴とする車両ナンバー撮影方法。
【請求項６】
前記カメラから入力される映像の中から、前記基準明度取得部が、ある第１の期間に得られたフレームの明度値を積分して得た積分値を前記基準面の明度値の候補とし、前記明度値の候補を第２期間分連続して取得し、その中から最も出現頻度の多い値を前記基準板の明度値とすることを特徴とする請求項５記載の車両ナンバー撮影方法。
【請求項７】
前記カメラから入力される映像の中から、前記基準明度取得部が、ある第１の期間に得られたフレームの明度値を積分して得た積分値を前記基準面の明度値の候補とし、第２期間分連続して取得した複数の明度値の候補の平均値を算出し、その値を前記基準板の明度値とすることを特徴とする請求項５または６いずれか記載の車両ナンバー撮影方法。
【請求項８】
前記基準面の明るさを測定するためのエリアに、前記道路を走行する車両が入らない位置に設置された明るさセンサが、前記基準面の明るさを直接測定して前記基準板の明度値を得ることを特徴とする請求項５乃至７いずれか１記載の車両ナンバー撮影方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−１４６２５９（Ｐ２００９−１４６２５９Ａ）
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２４４５６（Ｐ２００７−３２４４５６）
【出願日】平成１９年１２月１７日（２００７．１２．１７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１７日（２００７．１２．１７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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