車両計測装置、車両計測方法および車両計測プログラム
【課題】簡易な構成によって高精度に車両の外形寸法を計測することができなかった。
【解決手段】画像に基づいて車両を計測するにあたり、路面を走行する車両の進行方向に対して垂直な方向の所定範囲を１次元画像取得手段によって撮影して有彩色の背景部の前を横切る車両の画像を取得し、取得した画像から有彩色の背景を除去することによって車両の画像を抽出し、当該抽出した画像に基づいて車両の外形寸法を計測する。
【解決手段】画像に基づいて車両を計測するにあたり、路面を走行する車両の進行方向に対して垂直な方向の所定範囲を１次元画像取得手段によって撮影して有彩色の背景部の前を横切る車両の画像を取得し、取得した画像から有彩色の背景を除去することによって車両の画像を抽出し、当該抽出した画像に基づいて車両の外形寸法を計測する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の外形寸法を計測する車両計測装置、車両計測方法および車両計測プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の外形寸法を計測する技術として、車両を撮影し、その画像から車両の外形寸法を計測する車両計測装置が知られている。例えば、特許文献１においては、路面に赤色と緑色の周期パターンを設置し、路面の上方に周期パターンを撮影できるようにカメラを設置している。この技術においては、撮影結果から赤色と緑色との比を算出することで、車両の影と車両以外による影を区別し、車両の影から車幅を算出している。
【特許文献１】特許第３０９５６５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した技術においては、外形寸法の計測精度が低かった。すなわち、上述した技術においては、赤色と緑色との比が予め決められた周期と一致するか否かで車両の影の有無を検出しているので、赤色と緑色のパターンの周期を超えた分解能で車両の外形寸法を計測することはできない。従って、高精度の計測が必要とされる場合、例えば、車検場にて車体の寸法を計測する装置として利用することはできなかった。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、簡易な構成によって高精度に車両の外形寸法を計測することの可能な技術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】
【０００４】
上記目的を達成するため、本発明においては、１次元画像取得手段の撮影範囲に有彩色の背景を設置しておき、車両の進行方向に対して垂直な方向から１次元の画像を撮影する。そして、撮影した画像から前記有彩色の背景を除去することで車両の画像を抽出し、抽出した車両の画像に基づいて車両の外形寸法（車長、車高、車幅のいずれかまたは組み合わせ）を計測する。
【０００５】
すなわち、車両の進行方向に対して垂直な方向から１次元的に配置された撮像素子によって背景と撮像素子との間を横切る車両を撮影すれば、車両の進行方向に対して平行な方向から車両を眺めた２次元画像を取得することができ、この画像に基づいて車長（車体の進行方向の長さ），車高（路面に対して垂直な方向の車体の長さ），車幅（車体左右方向の長さ）を計測することが可能になる。
【０００６】
本発明においては、背景を特定の有彩色で構成しているので、前記２次元画像から特定の有彩色を抽出するのみで車両の画像ではない背景と車両の画像とを分けることができる。従って、極めて容易かつ正確に車両の画像を抽出することができ、車両の画像から正確に車長，車高，車幅を算出することが可能になる。
【０００７】
なお、１次元画像取得手段の撮像素子と任意の背景（車両計測装置の設置場所の背景をそのまま撮影する状態）との間を車両が横切るように構成し、得られた２次元画像から車両の画像を抽出することも可能であるが、このような構成では車両の画像であることと背景の画像であることとの区別が極めて困難となる。従って、特定の有彩色で構成した背景部を背景にして１次元画像取得手段の撮影系を構成することで、極めて容易に車両の画像以外の背景を抽出することが可能になる。
【０００８】
また、この有彩色は特定の１色（色差が所定の範囲内に収まる色）で構成すればよく、その色相や彩度が限定されるわけではない。ただし、車両の色として白や黒は頻繁に使用されるので、白や黒などの無彩色の背景は好ましくない。すなわち、有彩色にて背景部を構成することによって多くの車両において、その車両本体と背景とを区別することが可能になる。
【０００９】
ここで、前記有彩色としては、車両の色として使用されている頻度が他の色と比較して相対的に小さい有彩色を採用するのが好ましい。すなわち、車両の色と背景の色とが近い場合には、前記２次元画像において背景の画像と車両の画像とを区別することは困難である。しかし、車両の色として使用されている頻度が他の色と比較して相対的に小さい有彩色で背景を構成すれば、背景の画像と車両の画像とを区別できなくなる状況の発生頻度が極めて小さくなり、エラーの発生頻度の極めて少ない車両計測装置を実現することができる。
【００１０】
なお、車両の色として使用されている頻度が他の色と比較して相対的に小さい有彩色としては、例えば、車両計測装置を運用する国で走行している車両の色について統計を取り、使用されている頻度が"０"あるいは使用されている頻度が他の色と比較して小さい色を採用すればよい。使用されている頻度が"０"の色であれば、エラーの発生頻度を実質的に"０"にすることができる。なお、色の区別としては、予め決められた色差を超える色同士を異なる色と定義すればよい。
【００１１】
ここで、予め決められた色差としては、前記２次元画像にて背景の画像と車両の画像とを区別する際に、異なる色として区別可能な色差の値を採用することができる。むろん、色差を評価する際には、明度と色相と彩度との全てを含めた色差を評価してもよいし、明度と色相と彩度とのいずれかまたは任意の２つの組み合わせで評価してもよい。
【００１２】
前記１次元画像取得手段は、少なくとも車両の進行方向に対して垂直な方向で所定範囲を撮影することができればよく、例えば、カラーラインセンサカメラ（以下、ラインセンサと呼ぶ）を採用可能である。むろん、２次元センサを利用し、その画像から特定の方向の撮影結果を抽出してもよく、種々の構成を採用可能である。ただし、一般に、ラインセンサを利用すれば２次元センサを利用する場合と比較して高速に画像を取得する処理を行うことができ、短いサンプリング周期で画像を取得することができる。
【００１３】
また、本発明においては画像の色を評価するので、１次元画像取得手段においては色情報を取得可能であることが必要とされる。色情報を取得するセンサとしては、種々のセンサを採用可能であり、例えば、１画素毎にＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）やＣＭＹ（シアン、マゼンタ、イエロー）等の３色のセンサを備えた撮像素子等を採用可能である。むろん、色は前記の色に限られず、例えば、ＣＭＹの３色に緑色のセンサを加えて１画素を構成するセンサや明度，彩度，色相を検出するセンサ等であってもよい。
【００１４】
さらに、１次元画像取得手段においては、車両の進行方向に対して垂直な方向の所定範囲を撮影することができればよいので、車両の進行を妨げない位置に撮像素子を配置し、かつその視野に背景を含めるように設置できればよい。従って、路面の脇に設置された柱や路面の脇に設置された柱の上部から路面方向に延びる梁等にセンサを設置する構成等を採用可能である。
【００１５】
背景部は、１次元画像取得手段の撮影範囲に設置され、車両が路面を走行する際に車両の画像の背景となればよい。従って、路面上に背景を設置してもよいし、路面に対して垂直な方向に延びる柱等に設置してもよく、むろん、双方に設置してもよい。また、背景部を形成する有彩色は、少なくとも１次元画像取得手段の撮影範囲においてその色であればよく、部材に対して塗料を塗布してもよいし、この有彩色の表面を有するシート等を柱等に貼り付けてもよいし、発光素子によってこの有彩色を表示してもよく、種々の構成を採用可能である。
【００１６】
画像抽出手段においては、１次元の撮影範囲を横切る車両を撮影して蓄積したデータから２次元画像を形成し、前記有彩色を除去することができればよい。この際、前記有彩色であるか否かを判断するためには、２次元画像を構成する各画素において予め決められた色のデータが存在するか否かによって判断すればよい。むろん、車両計測装置の運用開始時や始動時、あるいは一定時間毎に背景部のみを撮影し、その撮影結果に基づいて前記有彩色を示す色のデータを特定してもよい。
【００１７】
また、計測手段においては、車両の画像から車両の進行方向における長さを算出することができればよい。すなわち、車両の画像においてその進行方向の画素数はその車両の長さに対応しているので、当該進行方向の画素数から車長を算出すればよい。
【００１８】
また、１次元画像取得手段は種々の向きに配置することができるが、路面に対して垂直な方向の所定範囲を撮影するように配置すれば、車両の進行方向に対して垂直かつ路面に対して垂直な方向の所定範囲を撮影することになり、車長と車高とを同時に測定することが可能になる。すなわち、車両の進行方向に対して垂直かつ路面に対して垂直な方向を撮影すれば、１次元の撮影範囲に車両の高さが含まれる。この構成は、例えば、路面の脇に垂直に立てた柱に対して路面方向が視野になるように１次元画像取得手段を取り付ければよい。
【００１９】
さらに、１次元画像取得手段を路面に対して平行な方向の所定範囲を撮影するように配置すれば、車両の進行方向に対して垂直かつ路面に対して平行な方向の所定範囲を撮影することになり、車長と車幅とを同時に測定することが可能になる。すなわち、車両の進行方向に対して垂直かつ路面に対して平行な方向を撮影すれば、１次元の撮影範囲に車両の幅が含まれる。この構成は、例えば、路面の脇に垂直に立てた柱に対して路面方向に延びる梁を取り付け、この梁に対して路面方向が視野になるように１次元画像取得手段を取り付ければよい。
【００２０】
さらに、計測手段においては、車両の画像における車両の進行方向の画素数から車長を算出することができればよい。例えば、車両の速度に基づいて車長を計測することが可能である。この場合、車両の速度を計測する速度計測部によって車両の速度を取得し、１次元画像取得手段のサンプリング周期と前記車両の速度とから１ラインにおける車両進行方向の長さを算出する。１ラインにおける車両進行方向の長さを算出することができれば、車両の画像における車長方向のライン数から車長を算出可能である。なお、車両の進行方向のライン数を取得する際には、前記２次元画像から背景を除去した車両の画像において、進行方向の両端に位置するライン（画素）を抽出し、両ラインを含めてその間にあるラインの数を算出すればよい。
【００２１】
なお、車速計測部においては車両の速度を取得することができればよく、種々のセンサを採用可能である。例えば、車両の通過の有無を判定するセンサを路面の進行方向に並べて設置し、車両が通過している間の時間を計測して、当該時間の計測値で両センサ間の距離を除すればよい。
【００２２】
また、車両に取り付けられた標識に基づいて車両の速度を計測してもよい。すなわち、車両の外面に長さが既知の標識を取り付けておき、１次元画像取得手段においてこの標識を含めて車両の画像を撮影し、画像抽出手段でこの標識を含めた車両の画像を取得する。こうして得られた車両の画像において、標識の画像は長さの指標になるので、標識の画像と車両の画像との比を用いれば車長を算出することができる。
【００２３】
具体的には、標識の画像における車両の進行方向のライン数を取得し、車両の画像における車両の進行方向のライン数を取得して、両者の比（車両のライン数／標識のライン数）を算出する。標識の長さは既知であるので、当該既知の長さにこの比を乗じれば、車長を算出することができる。なお、標識の画像を抽出するためには、種々の処理を採用可能であり、例えば、標識の色を予め決められた色としておき、画像内からこの色と同じ色となっている部分を抽出する構成や、標識の形状を既知の形状としておき、パターンマッチングによって標識を抽出する構成等を採用可能である。
【００２４】
ここで、標識は円形であることが好ましい。すなわち、円形の標識であれば、この標識をどのように傾けて車両に貼り付けたとしても、車両の進行方向の長さは常にこの円の直径となり、標識の貼り付け方に依存せずに前記既知の長さを評価することができる。従って、容易に高精度の車長計測を実施することができる。
【００２５】
なお、上述した車両計測装置は、本願特有の手順で処理を進めていくことから、その手順を特徴とした方法の発明としても実現可能である。また、その手順をコンピュータに実現させるためのプログラムの発明としても実現可能である。むろん、車両計測装置、方法、プログラムは他の装置、方法、プログラムの一部として実現されていてもよいし、複数の装置、方法、プログラムの一部を組み合わせることによって実現されていてもよく、種々の態様を採用可能である。むろん、前記プログラムを記録した記録媒体として本発明を実現することも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
（１）車両計測装置の構成：
（２）車両計測処理：
（３）他の実施形態：
【００２７】
（１）車両計測装置の構成：
図１は、本発明の一実施形態に係る車両計測装置１０を示す斜視図である。車両計測装置１０は、路面の脇に設置された柱に取り付けられたセンサとセンサの背景となる背景部とデータ処理を行うコンピュータとを備えている。すなわち、計測対象の車両が走行可能な路面１１の両脇には、複数の柱２０ａ〜２０ｅが設置されており、これらの柱２０ａ〜２０ｅにはセンサが取り付けられている。また、柱２０ｃには梁２０ｆが取り付けられており、この梁２０ｆにもセンサが取り付けられている。さらに、路面１１を挟んで柱２０ｃの反対側には柱２１が立てられており、柱２１における路面側の一面と柱２１，２０ｃの間における路面１１は有彩色（例えば緑色）に着色されており背景部２１ａ，２１ｂを形成している。
【００２８】
柱２０ａ，２０ｂのそれぞれには一対のセンサからなる進入センサ３０ａ，３０ｂが取り付けられている。進入センサ３０ｂは進入センサ３０ａに向けて電磁波（可視光や赤外線等）を出力しており、進入センサ３０ａはこの電磁波を検出している。従って、車両１２が路面１１を走行し、進入センサ３０ｂからの電磁波を遮ると進入センサ３０ａにおいて電磁波が検出されなくなり、車両１２が車両計測装置１０の計測系に進入したことを検出することができる。
【００２９】
なお、進入センサ３０ａの路面１１からの高さｈａと進入センサ３０ｂの路面１１からの高さｈｂとは異なっている。従って、進入センサ３０ｂからの電磁波は上方から下方に向けて進行しながら路面１１上を横切ることになる。この結果、どのような高さの車両１２であっても路面１１を走行する際に進入センサ３０ｂからの電磁波を遮ることになり、同じ高さに配置された進入センサを利用する場合と比較して広い範囲の高さの車両１２について進入検知が可能である。
【００３０】
柱２０ｄ，２０ｅのそれぞれには一対のセンサからなる退出センサ３０ｃ，３０ｄが取り付けられている。これらの退出センサ３０ｃ，３０ｄは、前記進入センサ３０ａ，３０ｂと同様の構成であり、退出センサ３０ｄは退出センサ３０ｃに向けて電磁波を出力し、退出センサ３０ｃはこの電磁波を検出している。従って、車両１２が路面１１を走行し、一旦遮られた退出センサ３０ｄからの電磁波が再び退出センサ３０ｃに到達すると、車両１２が車両計測装置１０の計測系を通過したことを検出することができ、車両計測装置１０からの退出を検出することができる。
【００３１】
退出センサ３０ｃ，３０ｄにおいても、退出センサ３０ｃの路面１１からの高さｈｃと退出センサ３０ｄの路面１１からの高さｈｄとは異なっている。従って、同じ高さに配置された退出センサを利用する場合と比較して広い範囲の高さの車両１２について退出検知が可能である。また、進入センサ３０ａ，３０ｂと退出センサ３０ｃ，３０ｄとは車両１２の速度を検出するためにも利用されており、センサ３０ａ，３０ｃの距離Ｄが既知であるとともに進入センサ３０ａの高さｈａと退出センサ３０ｃの高さｈｃが同じ高さ、かつ、進入センサ３０ｂの高さｈｂと退出センサ３０ｄの高さｈｄが同じ高さとなるように設置されている。
【００３２】
柱２０ｃは路面１１に対して垂直に延びており、その上端には路面に平行かつ路面側に延びる梁２０ｆが取り付けられている。これらの柱２０ｃ，梁２０ｆには、車両１２を撮影するためのラインセンサ３１ａ〜３１ｄが取り付けられている。すなわち、柱２０ｃに２つのラインセンサ３１ａ，３１ｂが取り付けられ、梁２０ｆに２つのラインセンサ３１ｃ，３１ｄが取り付けられており、これらのラインセンサ３１ａ〜３１ｄによって路面１１を走行する車両を撮影する。
【００３３】
本実施形態におけるラインセンサ３１ａ〜３１ｄは、１方向に長い視野を備えたセンサであり、１方向に並べられた複数の画素毎に３色の色成分値（本実施形態では、ＲＧＢの階調値）を取得する。本実施形態においては、所定の時間間隔（サンプリング周期）毎に１ラインのデータを取得するようになっている。また、柱２０ｃに取り付けられたラインセンサ３１ａ，３１ｂにおける視野は共通の直線上に存在し、この直線は背景部２１ａの中央の直線２１ａ１および背景部２１ｂの中央の直線２１ｂ１に一致している。従って、ラインセンサ３１ａ，３１ｂは、直線２１ａ１，２１ｂ１を含む平面上の所定範囲を視野にしてその画像を撮影することができる。
【００３４】
梁２０ｆに取り付けられたラインセンサ３１ｃ，３１ｄにおける視野も共通の直線上に存在し、この直線は背景部２１ｂの中央の直線２１ｂ１および背景部２１ａの中央の直線２１ａ１に一致している。従って、ラインセンサ３１ｃ，３１ｄは、直線２１ａ１，２１ｂ１を含む平面上の所定範囲を視野にしてその画像を撮影することができる。
【００３５】
また、この直線２１ａ１，２１ｂ１を含む平面は、車両１２の進行方向Ｇに対して垂直であり、ラインセンサ３１ａ，３１ｂは柱２１に向けられているので、当該ラインセンサ３１ａ，３１ｂは路面１１を通過する車両１２の側面を撮影する。ラインセンサ３１ｃ，３１ｄは路面１１に向けられているので、当該ラインセンサ３１ｃ，３１ｄは路面１１を通過する車両１２の上面を撮影する。
【００３６】
さらに、ラインセンサ３１ａ，３１ｂは双方とも車両の側面を撮影しており、同じ対象を撮影しているので、各ラインセンサ３１ａ，３１ｂの撮影画像はレンズの収差を補正して結合される。ラインセンサ３１ｃ，３１ｄにおいても同様に、双方とも車両の上面を撮影しているので、各ラインセンサ３１ｃ，３１ｄの撮影画像はレンズの収差を補正して結合される。
【００３７】
なお、ラインセンサ３１ａの視野の略中央は車両１２の下端、ラインセンサ３１ｂの視野の略中央は車両１２の上端にほぼ一致するように構成することが好ましく、ラインセンサ３１ｃの視野の略中央は車両１２の左端、ラインセンサ３１ｄの視野の略中央は車両１２の右端にほぼ一致するように構成することが好ましい。この構成であれば、車両１２における上下左右の端部においてレンズの収差による誤差が小さくなるように構成することができる。
【００３８】
本実施形態において、車両計測装置１０はコンピュータ４０を備えており、当該コンピュータ４０は、ケーブルを介して前記ラインセンサ３１ａ〜３１ｄと進入センサ３０ａ，３０ｂと退出センサ３０ｃ，３０ｄとに接続されている。従って、コンピュータ４０においては、これらのセンサの出力信号を取得し、その出力信号に基づく解析を行うことができる。
【００３９】
図２は、コンピュータ４０の構成を示すブロック図である。同図２に示すように、コンピュータ４０は、ＣＰＵ４１，ＲＯＭ４２，ＲＡＭ４３，ＨＤＤ４４，Ｉ／Ｆ４５ａ〜４５ｃを備えている。Ｉ／Ｆ４５ａは前記ラインセンサ３１ａ〜３１ｄと進入センサ３０ａ，３０ｂと退出センサ３０ｃ，３０ｄとのインタフェースであり、ＣＰＵ４１は当該Ｉ／Ｆ４５ａを介して各センサを制御し、その出力信号を取得する。
【００４０】
Ｉ／Ｆ４５ｂはディスプレイ４０ａとの接続インタフェースであり、ＣＰＵ４１は当該Ｉ／Ｆ４５ｂを介して各種の表示を行わせるためのデータをディスプレイ４０ａに対して出力する。ディスプレイ４０ａはこのデータを取得して各種の表示を行う。Ｉ／Ｆ４５ｃは入力機器とのインタフェースであり、ＣＰＵ４１はキーボード４０ｂおよびマウス４０ｃからの信号を取得して当該キーボード４０ｂおよびマウス４０ｃにおける操作内容を把握する。
【００４１】
ＣＰＵ４１は、ＲＡＭ４３をワークエリアとしてＲＯＭ４２，ＨＤＤ４４に記録されたプログラムを実行可能である。本実施形態においては、このプログラムの一つとして車両計測プログラムを実行可能であり、当該車両計測プログラムは、センサ制御部４１ａ，画像抽出部４１ｂ，車両計測部４１ｃの各モジュールを備えている。この車両計測プログラムは、ＨＤＤ４４に予め記録された各種データに基づいて車両１２の車長，車高，車幅を計測するためのプログラムであり、その実行過程で画像データを生成し、その解析を行う。
【００４２】
すなわち、ＨＤＤ４４には、予め有彩色データ４４ｃとセンサ間距離データ４４ｅとサンプリング周期データ４４ｆと高さライン長データ４４ｇと幅ライン長データ４４ｈが記録されている。また、ＨＤＤ４４には車両計測プログラムの実行過程で生成されたデータも記録され、本実施形態では、１次元画像データ４４ａと２次元画像データ４４ｂと車両画像データ４４ｄとが当該実行過程で生成され、記録される。
【００４３】
有彩色データ４４ｃは、背景部２１ａ，２１ｂをラインセンサ３１ａ〜３１ｄで撮影したときに得られる色を示すデータであり、所定のマージンの範囲内に収まるＲＧＢデータを背景と判定するためのデータである。マージンは、同色で着色された背景部２１ａ，２１ｂを同色と判定するための範囲であればよく、例えば、屋内など外光が少ない場合に色差がプラスマイナス１の範囲をマージンとする構成等、種々の構成を採用可能である。センサ間距離データ４４ｅは、前記センサ３０ａ，３０ｃの距離Ｄを示すデータである。サンプリング周期データ４４ｆは、前記ラインセンサ３１ａ〜３１ｄのサンプリング周期を示すデータである。
【００４４】
高さライン長データ４４ｇは、ラインセンサ３１ａ，３１ｂによって撮影された１次元の画像において、その高さ方向の一画素に相当する長さを示すデータであり、既知の長さの基準サンプルを撮影することによって予め取得されている。幅ライン長データ４４ｈは、ラインセンサ３１ｃ，３１ｄによって撮影された１次元の画像において、その幅方向（車体の左右方向）の一画素に相当する長さを示すデータであり、既知の長さの基準サンプルを撮影することによって予め取得されている。
【００４５】
前記センサ制御部４１ａは、前記ラインセンサ３１ａ〜３１ｄと進入センサ３０ａ，３０ｂと退出センサ３０ｃ，３０ｄとを制御するモジュールであり、各センサからの信号に基づく判断と、ラインセンサ３１ａ〜３１ｄによる撮影画像の取得を行う。画像抽出部４１ｂは、撮影画像に基づく２次元画像の生成および当該２次元画像から背景を除去し車両の画像を抽出する処理を行う。車両計測部４１ｃは、車長算出部４１ｃ１と車高算出部４１ｃ２と車幅算出部４１ｃ３とを備えており、車長算出部４１ｃ１にて車両１２の車長、車高算出部４１ｃ２にて車両１２の車高、車幅算出部４１ｃ３にて車両１２の車幅を算出し、ディスプレイ４０ａに表示する処理を行う。
【００４６】
（２）車両計測処理：
次に、上述の構成において車両計測プログラムの各部が行う処理を詳細に説明する。図３は、当該車両計測プログラムの処理を示すフローチャートである。同図に示すように車両計測プログラムが実行されると、センサ制御部４１ａが進入センサ３０ａからの信号に基づいて進入センサ３０ａがオンとなっているか否かを判別する（ステップＳ１００）。ここでは、車両１２が進入センサ３０ｂからの電磁波を遮って進入センサ３０ａに電磁波が到達しなくなっている状態を進入センサ３０ａがオンであると呼ぶ。
【００４７】
センサ制御部４１ａは、ステップＳ１００において進入センサ３０ａがオンになったと判別されるまで進入センサ３０ａからの信号検出を続けており、進入センサ３０ａがオンになったと判別されたときにラインセンサ３１ａ〜３１ｄによる撮影を行う（ステップＳ１０５）。ここでは、センサ制御部４１ａが、所定のサンプリング周期の間に各ラインセンサ３１ａ〜３１ｄで撮影した１次元画像のデータを取得し、１次元画像データ４４ａとしてＨＤＤ４４に記録する。
【００４８】
次に、センサ制御部４１ａは、退出センサ３０ｃからの信号に基づいて退出センサ３０ｃがオンとなっているか否かを判別する（ステップＳ１１０）。ここでも、車両１２が退出センサ３０ｄからの電磁波を遮って退出センサ３０ｃに電磁波が到達しなくなっている状態を退出センサ３０ｃがオンであると呼ぶ。
【００４９】
ステップＳ１１０にて退出センサ３０ｃがオンであると判別されたときには、車両１２が退出センサ３０ｃ，３０ｄの間に到達しているので、センサ制御部４１ａは、進入センサ３０ａがステップＳ１００にてオンとなったときから退出センサ３０ｃがオンとなったときまでの時間Ｔを取得する（ステップＳ１１５）。すなわち、進入センサ３０ａと退出センサ３０ｃとの距離Ｄは既知であるため、距離Ｄに基づいて車両１２の速度を算出するために時間Ｔを取得しておく。なお、この処理は車両１台に付き一度実行すればよいため、各車両について時間Ｔを取得済であれば、ステップＳ１１５をスキップする。また、車両１２の退出を判定するためのカウンタＣ（デフォルト値は０）を１に設定しておく（ステップＳ１１７）。
【００５０】
ステップＳ１１０にて退出センサ３０ｃがオンであると判別されないとき、および、ステップＳ１１７を実行した後、センサ制御部４１ａは退出センサ３０ｃがオフかつカウンタＣが１であるか否かを判別する（ステップＳ１２０）。ここでは、車両１２が退出センサ３０ｃ，３０ｄの間を通過し終えて、車両１２によって遮られていた退出センサ３０ｄからの電磁波が再び退出センサ３０ｃに到達した状態を退出センサ３０ｃがオフであると呼ぶ。すなわち、車両１２が退出センサ３０ｃに達したときカウンタＣが１になっているので、カウンタＣが１でありかつ退出センサ３０ｃがオフであることを判別することによって車両１２の通過完了を判定している。
【００５１】
ステップＳ１２０において、退出センサ３０ｃがオフかつカウンタＣが１になったと判別されないときには、ステップＳ１０５に戻り、ラインセンサ３１ａ〜３１ｄによる１次元画像データ４４ａの取得を続ける。従って、以上の処理により、センサ制御部４１ａは、車両１２が進入センサ３０ａ，３０ｂの間に進入してから退出センサ３０ｃ，３０ｄの間を通過し終えるまで１次元画像データ４４ａを撮影および蓄積し、同時に前記時間Ｔを取得する処理を行うことになる。
【００５２】
ステップＳ１２０において退出センサ３０ｃがオフになったと判別されると、画像抽出部４１ｂが１次元画像データ４４ａから２次元画像データ４４ｂを生成する（ステップＳ１２５）。すなわち、１次元画像データ４４ａは、各ラインセンサ３１ａ〜３１ｄによって撮影された１次元画像であるため、まず、同じサンプリングタイミングで撮影された各１次元画像を合成する。すなわち、ラインセンサ３１ａ，３１ｂによる撮影画像は車両１２の側面の画像であるため、双方にて共通する部位の画素同士が重なるように１次元画像を結合する。同様に、ラインセンサ３１ｃ，３１ｄによる撮影画像は車両１２の上面の画像であるため、双方にて共通する部位の画素同士が重なるように１次元画像を結合する。この結合に際しては種々の公知技術を採用可能である。
【００５３】
以上のようにして、車両１２における側面の１次元画像と上面の１次元画像が生成されると、さらに、画像抽出部４１ｂがこれらの１次元画像を結合して２次元画像を生成する。すなわち、前記結合を行った後には、サンプリングタイミングが異なる車両側面の１次元画像と車両上面の１次元画像とが得られているので、これらをサンプリングの順に並べる。この結果、車両１２における側面の２次元画像と上面の２次元画像が生成されることになる。
【００５４】
図４（ａ）は、ステップＳ１２５にて生成される車両１２の側面の２次元画像を示す図である。同図４（ａ）に示すように車両１２の背景は一様であり、その全てが背景部２１ａ，２１ｂの画像となっている。すなわち、ラインセンサ３１ａ〜３１ｄの視野は直線２１ａ１，２１ｂ１を含む１次元の範囲であるので、各ラインセンサ３１ａ〜３１ｄにおいて撮影する背景は全てのサンプルタイミングにおいて直線２１ａ１，２１ｂ１となり同じ背景である。従って、車両１２の側面の２次元画像において、車両１２の画像以外の背景は極めて均質な画像となっている。むろん、車両１２の上面の２次元画像においても同様であり、その背景は極めて均質な画像となっている。
【００５５】
そこで、画像抽出部４１ｂは、これらの２次元画像データ４４ｂから背景を除去することによって車両１２の画像を抽出し、車両画像データ４４ｄとしてＨＤＤ４４に記録する（ステップＳ１３０）。すなわち、上述のように、背景部２１ａ，２１ｂは、特定の有彩色で着色されており、ＨＤＤ４４には予め有彩色データ４４ｃが記録されているので、この有彩色データ４４ｃが示すマージンの範囲内にある色を２次元画像データ４４ｂから除去することで背景を除去することができる。
【００５６】
この背景は、上述のように極めて均質な画像であることから、極めて容易かつ正確に背景を除去することができる。また、本実施形態において、背景部２１ａ，２１ｂの有彩色は車両１２の外面の色として使用されている頻度の低い色となっている。例えば、車両計測装置１０を設置する国や地方において走行中の車両について、その外面の色の統計を取り、使用される頻度が他の色に比較して相対的に低い色を特定し、この色によって背景部２１ａ，２１ｂを着色する。車両の色として使用される頻度がほぼ"０"の色を特定することができれば、この色を背景部２１ａ，２１ｂの色として採用することで、背景を除去する際に車両１２と背景との区別ができないというエラーの発生率をほぼ"０"にすることができる。
【００５７】
さらに、当該背景部２１ａ，２１ｂを着色する際には、光沢感のない塗料（着色面が乱反射する塗料）を使用することが好ましい。すなわち、光沢感のある塗料や反射板を利用して背景部を構成した場合には、背景部に特定の方向から光が特定の方向へ反射するが、反射光がラインセンサに入射しなければ背景部からの反射光を的確に捉えることができない。また、反射光がラインセンサに入射した場合には光量が多くなるのでラインセンサによる検出値が飽和し（いわゆる白飛び）、背景の色を検出できない場合もある。
【００５８】
さらに、反射板を利用することでラインセンサに入射する反射光の光量を多くした場合、画像の明度変化を検出しやすくなるというメリットはあるが、近年の車両においてはメタリック塗装（光沢のある塗装）を行っている車両も多く、車体の外面も種々の形状であるため、車両における反射光がラインセンサに入射し得る。さらに、車両のガラスからの反射光もラインセンサに入射し得る。従って、明度情報に基づく判別では、車両からの反射と反射板からの反射とを区別できないこともある。しかし、光沢感のない塗料によって背景部を構成し、色相や彩度を含めて背景を抽出すれば、車両と背景とを正確に区別することが可能になる。
【００５９】
なお、本実施形態においては、ラインセンサ３１ａ〜３１ｄによって車両を撮影するため、背景部２１ａ，２１ｂにおける車両進行方向の長さは各ラインセンサ３１ａ〜３１ｄの視野範囲に含まれるように必要充分な長さとしてあればよく、極めて短い長さで構成することができる。従って、装置構成をコンパクトにすることが可能である。
【００６０】
図４（ｂ）においては、上述のステップＳ１３０にて除去された背景をハッチングによって示している。背景を除去した後の車両画像データ４４ｄにおいては、車両１２の画像のみを含んでいてもよいが、コンピュータ４０によるデータの扱いやすさを考慮すれば、除去した背景のデータを例えば黒（ＲＧＢの階調値が全て"０"）に置換する構成等を採用してもよい。
【００６１】
車両計測部４１ｃは、以上のようにして生成された車両画像データ４４ｄに基づいて車長，車高，車幅の算出を行う。本実施形態においては、まず、車長の算出処理を行う（ステップＳ１３５）。図５は、当該車長の算出処理を示すフローチャートである。本実施形態においては、車両１２の速度の実測値に基づいて車長を計測するようになっており、車両計測部４１ｃの車長算出部４１ｃ１は、まず車速を算出する（ステップＳ２００）。ここで、車速は前記距離Ｄと時間Ｔとを利用し、Ｄ／Ｔによって算出される。
【００６２】
次に、車長算出部４１ｃ１は、ラインセンサ３１ａ，３１ｂにおける１ライン分の車長方向の長さを算出する（ステップＳ２１０）。すなわち、ラインセンサ３１ａ，３１ｂにおける１ライン分の画像は前記サンプリング周期で撮影されるため、車両１２の２次元画像における車長方向の１ライン分は、ラインセンサ３１ａ，３１ｂのサンプリング周期の間に車両１２が移動する距離に対応している。そこで、サンプリング周期と車速とを乗じれば、１ライン分の車長方向の長さを算出することができる。
【００６３】
１ライン分の車長方向の長さを算出したら、車長算出部４１ｃ１は、車両１２の側面の画像から車両の先端と終端とを検出する（ステップＳ２２０）。すなわち、図４（ｂ）に示す車両１２の画像において、画像の先端と終端との間の距離Ｌは車長に相当するので、これらの先端と終端とを検出する。例えば、車両１２の側面の２次元画像において、最も左側にある画素と最も右側にある画素とを抽出すればよい。上述のように背景を黒にした場合には、黒ではない画素で最も左側にある画素と最も右側にある画素とを抽出する。
【００６４】
２次元画像内で車両１２の先端と終端とを検出したら、車両１２における車体進行方向のライン数（サンプリング回数）を取得し（ステップＳ２３０）、これらのライン数に基づいて車長を算出する（ステップＳ２４０）。すなわち、ステップＳ２３０においては、前記先端と終端とのラインを含めて、先端から終端までのライン数を取得する。１ラインにおける車両進行方向の長さはステップＳ２１０にて算出済であるので、当該１ラインの長さと前記先端から終端までのライン数とを乗じれば、車長Ｌを算出することができる。
【００６５】
以上のようにして車長Ｌを算出したら、ステップＳ１３０にて抽出した車両１２の側面画像に基づいて、車高算出部４１ｃ２が車高を算出する（ステップＳ１４０）。すなわち、ラインセンサ３１ａ，３１ｂにおいて撮影された１次元の画像において、その高さ方向の一画素に相当する長さは、高さライン長データ４４ｇにて記述されているので、車高算出部４１ｃ２は、車両１２の側面画像から上端の画素と下端の画素とを抽出し、それらの間の画素数と前記高さ方向の一画素に相当する長さとを乗じることで車高（図４（ｂ）のＨ）を算出する。
【００６６】
車幅算出部４１ｃ３においても同様に、ステップＳ１３０にて抽出した車両１２の上面画像に基づいて車幅を算出する（ステップＳ１４５）。すなわち、ラインセンサ３１ｃ，３１ｄにおいて撮影された１次元の画像において、その幅方向の一画素に相当する長さは、幅ライン長データ４４ｈにて記述されているので、車幅算出部４１ｃ３は、車両１２の上面画像から左端の画素と右端の画素とを抽出し、それらの間の画素数と前記幅方向の一画素に相当する長さとを乗じることで車幅を算出する。
【００６７】
以上の処理によって、車長，車高，車幅が算出されたことになるので、本実施形態においては車両計測部４１ｃがＩ／Ｆ４５ｂを介して制御信号を出力し、ディスプレイ４０ａ上に車長，車高，車幅を表示させる（ステップＳ１５０）。この結果、車両計測装置１０を利用する利用者が、全く人為的な作業する必要はなく、車両１２にて路面１１上を走行するのみで車長，車高，車幅を計測することができる。
【００６８】
（３）他の実施形態：
上述の実施形態は本発明の一実施形態であり、本発明の実施形態は前記の実施形態に限定されない。例えば、車長の算出方法は、上述の図５に示す処理に限定されず、長さおよび色が既知の標識を車両１２に取り付けてラインセンサによる撮影を行い、その画像に基づいて車長を算出してもよい。図６は、標識が取り付けられた車両１２を撮影した画像を示す図であり、図７は車長を算出する際のフローチャートである。
【００６９】
この実施形態は、図１に示す車両計測装置１０から柱２０ａ，２０ｂ，２０ｄ，２０ｅと進入センサ３０ａ，３０ｂと退出センサ３０ｃ，３０ｄとを除外した装置によって実現可能である。むろん、これらを除外することなく、進入センサ３０ａ，３０ｂと退出センサ３０ｃ，３０ｄとをラインセンサ３１ａ〜３１ｄによる撮影タイミングを特定するために利用してもよいが、少なくとも車速を検出するためにこれらのセンサは不要である。
【００７０】
また、コンピュータ４０における構成も図２に示す構成とほぼ同様であるが、車長算出部４１ｃ１における処理が図５に示す処理ではなく図７に示す処理となる他、予め用意するデータとして、センサ間距離データ４４ｅとサンプリング周期データ４４ｆは不要である。また、上述のように進入センサ３０ａ，３０ｂと退出センサ３０ｃ，３０ｄとコンピュータ４０を接続する構成は必須とはならない。
【００７１】
以上の構成において、車両計測プログラムは図４に示す処理と同様の処理を実行するが、ステップＳ１３５において図７に示す処理を実行する。また、この前提として車両１２２は長さが既知の標識を取り付けている。さらに、この標識は円形の標識であり、その直径が既知である。このように、円形の標識であれば、標識をどのように貼り付けたとしても標識の車長方向における長さが常に一定の長さ（直径と一致）となり、標識を取り付ける作業において慎重さが全く不要になり、極めて容易に取り付け作業を行うことができる。
【００７２】
図６（ａ）は、当該円形の標識を取り付けた車両１２をラインセンサ３１ａ，３１ｂで撮影して生成された２次元画像を示しており、この画像においては車両１２の側面に取り付けられた円形の標識Ｍが含まれている。この画像に対して、上述の実施形態と同様に背景を除去する処理を行うと、図６（ｂ）のように、標識Ｍの画像を含めた車両１２の画像が抽出される。
【００７３】
ここでは、車両１２の画像を抽出した後、ステップＳ１３５において図７に示す車長の算出処理を実施する。上述のように、標識Ｍにおいてはその長さに加えて色も既知である。そこで、図７に示す処理においては、車長算出部４１ｃ１が、車両１２の画像から標識Ｍの色を検出することによって標識の画像を抽出する（ステップＳ３００）。なお、標識Ｍの画像を抽出するためには標識Ｍの色が既知であればよいが、車両１２の画像と容易かつ確実に区別するという意味では、車両１２の色として使用される頻度が低い色を採用するのが好ましく、背景部２１ａ，２１ｂと同じ色を採用してもよい。
【００７４】
標識Ｍの画像を抽出すると、当該抽出した画像から標識の先端と終端とを検出し（ステップＳ３１０）、抽出した標識の画像においてその車長方向のライン数（ａ）を取得する（ステップＳ３２０）。すなわち、図６（ｂ）に示す車両１２の画像に含まれる標識Ｍの画像において、その先端と終端との間の距離は標識の直径に相当するので、ライン数（ａ）を取得すれば１ラインあたりの長さが判明する。
【００７５】
そこで、車長算出部４１ｃ１においては、さらに、前記ステップＳ２２０，２３０と同じ処理を行って（ステップＳ３３０，３４０）、車両進行方向のライン数（ｂ）を取得する。そして、車長算出部４１ｃ１は、標識の直径と（ｂ／ａ）とを乗じることによって車長を算出する（ステップＳ３５０）。以上の構成においては、車速を計測するために進入センサ３０ａ，３０ｂと退出センサ３０ｃ，３０ｄとを設けることが必須ではなくなるので、車両計測装置１０を簡易な構成によって実現することができる。
【００７６】
なお、以上の車長計測において、車両１２に取り付ける標識の数が１個に限定されるわけではなく、２個以上の標識を車両１２に取り付けて車長を計測してもよい。この場合、各標識に基づいて個別に車長を算出して平均を算出することで車長を取得してもよいし、標識のライン数について平均を取得してから車長を算出してもよく、種々の構成が採用可能である。なお、標識の数が少ない方が準備に手間がかからないが、標識の数が多い方が正確に車長を算出可能である。
【００７７】
また、上述の例においては、車両１２の側面の画像に基づいて車長を算出していたが、車両１２の上面の画像に基づいて車長を算出してもよい。すなわち、車両１２の上面の画像に基づいて先端と終端との間のライン数を取得し、車速に基づいて車両１２の車長を算出すればよい。むろん、車両１２の側面図および上面図の双方に基づいて車長を算出し、両者の平均によって車長を決定してもよい。
【００７８】
さらに、有彩色データ４４ｃは、背景部２１ａ，２１ｂの色を示すデータであればよいが、このデータを実際の撮影データから取得してもよい。すなわち、車両１２が視野内に含まれない状況においてラインセンサ３１ａ〜３１ｄによる撮影を行うと、背景のみの画像になるので、その画像におけるデータの平均値を取得すれば、有彩色データ４４ｃとすることができる。
【００７９】
この構成は、特に屋外に設置された車両計測装置１０に適用するのが好ましい。すなわち、屋外に設置された車両計測装置１０においては、天候や時刻に応じて周囲の明るさが変わるので、背景部２１ａ，２１ｂの色が変動し得る。しかし、車両の計測を実施する前に、背景部２１ａ，２１ｂのみの撮影を行って、有彩色データ４４ｃを取得すれば、常に正確に背景を除去することが可能になり、正確に車両の計測を実施することが可能である。
【００８０】
さらに、上述の実施形態においては、柱２０ｃに２個のラインセンサ３１ａ，３１ｂが取り付けられ、梁２０ｆに２個のラインセンサ３１ｃ，３１ｄが取り付けられていた。しかし、車長や車高，車幅を計測するために柱２０ｃや梁２０ｆに２個のラインセンサを取り付けることは必須ではない。従って、１個のラインセンサを利用してもよいし、３個以上のラインセンサを利用してもよい。むろん、ラインセンサの数を増加させた方が車両計測の精度向上が容易であるが、ラインセンサの数が少なければ装置構成が簡易であり、コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両計測装置を示す斜視図である。
【図２】コンピュータの構成を示すブロック図である。
【図３】車両計測プログラムの処理を示すフローチャートである。
【図４】車両の画像を示す図である。
【図５】車長の算出処理を示すフローチャートである。
【図６】車両の画像を示す図である。
【図７】車長の算出処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８２】
１０…車両計測装置
１１…路面
１２…車両
２０ａ〜２０ｅ…柱
２０ｆ…梁
２１ａ，２１ｂ…背景部
３０ａ，３０ｂ…進入センサ
３０ｃ，３０ｄ…退出センサ
３１ａ〜３１ｄ…ラインセンサ
４０…コンピュータ
４０ａ…ディスプレイ
４０ｂ…キーボード
４０ｃ…マウス
４１…ＣＰＵ
４１ａ…センサ制御部
４１ｂ…画像抽出部
４１ｃ…車両計測部
４１ｃ１…車長算出部
４１ｃ２…車高算出部
４１ｃ３…車幅算出部
４２…ＲＯＭ
４３…ＲＡＭ
４４…ＨＤＤ
４４ａ…１次元画像データ
４４ｂ…２次元画像データ
４４ｃ…有彩色データ
４４ｄ…車両画像データ
４４ｅ…センサ間距離データ
４４ｆ…サンプリング周期データ
４４ｇ…高さライン長データ
４４ｈ…幅ライン長データ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の外形寸法を計測する車両計測装置、車両計測方法および車両計測プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の外形寸法を計測する技術として、車両を撮影し、その画像から車両の外形寸法を計測する車両計測装置が知られている。例えば、特許文献１においては、路面に赤色と緑色の周期パターンを設置し、路面の上方に周期パターンを撮影できるようにカメラを設置している。この技術においては、撮影結果から赤色と緑色との比を算出することで、車両の影と車両以外による影を区別し、車両の影から車幅を算出している。
【特許文献１】特許第３０９５６５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した技術においては、外形寸法の計測精度が低かった。すなわち、上述した技術においては、赤色と緑色との比が予め決められた周期と一致するか否かで車両の影の有無を検出しているので、赤色と緑色のパターンの周期を超えた分解能で車両の外形寸法を計測することはできない。従って、高精度の計測が必要とされる場合、例えば、車検場にて車体の寸法を計測する装置として利用することはできなかった。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、簡易な構成によって高精度に車両の外形寸法を計測することの可能な技術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】
【０００４】
上記目的を達成するため、本発明においては、１次元画像取得手段の撮影範囲に有彩色の背景を設置しておき、車両の進行方向に対して垂直な方向から１次元の画像を撮影する。そして、撮影した画像から前記有彩色の背景を除去することで車両の画像を抽出し、抽出した車両の画像に基づいて車両の外形寸法（車長、車高、車幅のいずれかまたは組み合わせ）を計測する。
【０００５】
すなわち、車両の進行方向に対して垂直な方向から１次元的に配置された撮像素子によって背景と撮像素子との間を横切る車両を撮影すれば、車両の進行方向に対して平行な方向から車両を眺めた２次元画像を取得することができ、この画像に基づいて車長（車体の進行方向の長さ），車高（路面に対して垂直な方向の車体の長さ），車幅（車体左右方向の長さ）を計測することが可能になる。
【０００６】
本発明においては、背景を特定の有彩色で構成しているので、前記２次元画像から特定の有彩色を抽出するのみで車両の画像ではない背景と車両の画像とを分けることができる。従って、極めて容易かつ正確に車両の画像を抽出することができ、車両の画像から正確に車長，車高，車幅を算出することが可能になる。
【０００７】
なお、１次元画像取得手段の撮像素子と任意の背景（車両計測装置の設置場所の背景をそのまま撮影する状態）との間を車両が横切るように構成し、得られた２次元画像から車両の画像を抽出することも可能であるが、このような構成では車両の画像であることと背景の画像であることとの区別が極めて困難となる。従って、特定の有彩色で構成した背景部を背景にして１次元画像取得手段の撮影系を構成することで、極めて容易に車両の画像以外の背景を抽出することが可能になる。
【０００８】
また、この有彩色は特定の１色（色差が所定の範囲内に収まる色）で構成すればよく、その色相や彩度が限定されるわけではない。ただし、車両の色として白や黒は頻繁に使用されるので、白や黒などの無彩色の背景は好ましくない。すなわち、有彩色にて背景部を構成することによって多くの車両において、その車両本体と背景とを区別することが可能になる。
【０００９】
ここで、前記有彩色としては、車両の色として使用されている頻度が他の色と比較して相対的に小さい有彩色を採用するのが好ましい。すなわち、車両の色と背景の色とが近い場合には、前記２次元画像において背景の画像と車両の画像とを区別することは困難である。しかし、車両の色として使用されている頻度が他の色と比較して相対的に小さい有彩色で背景を構成すれば、背景の画像と車両の画像とを区別できなくなる状況の発生頻度が極めて小さくなり、エラーの発生頻度の極めて少ない車両計測装置を実現することができる。
【００１０】
なお、車両の色として使用されている頻度が他の色と比較して相対的に小さい有彩色としては、例えば、車両計測装置を運用する国で走行している車両の色について統計を取り、使用されている頻度が"０"あるいは使用されている頻度が他の色と比較して小さい色を採用すればよい。使用されている頻度が"０"の色であれば、エラーの発生頻度を実質的に"０"にすることができる。なお、色の区別としては、予め決められた色差を超える色同士を異なる色と定義すればよい。
【００１１】
ここで、予め決められた色差としては、前記２次元画像にて背景の画像と車両の画像とを区別する際に、異なる色として区別可能な色差の値を採用することができる。むろん、色差を評価する際には、明度と色相と彩度との全てを含めた色差を評価してもよいし、明度と色相と彩度とのいずれかまたは任意の２つの組み合わせで評価してもよい。
【００１２】
前記１次元画像取得手段は、少なくとも車両の進行方向に対して垂直な方向で所定範囲を撮影することができればよく、例えば、カラーラインセンサカメラ（以下、ラインセンサと呼ぶ）を採用可能である。むろん、２次元センサを利用し、その画像から特定の方向の撮影結果を抽出してもよく、種々の構成を採用可能である。ただし、一般に、ラインセンサを利用すれば２次元センサを利用する場合と比較して高速に画像を取得する処理を行うことができ、短いサンプリング周期で画像を取得することができる。
【００１３】
また、本発明においては画像の色を評価するので、１次元画像取得手段においては色情報を取得可能であることが必要とされる。色情報を取得するセンサとしては、種々のセンサを採用可能であり、例えば、１画素毎にＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）やＣＭＹ（シアン、マゼンタ、イエロー）等の３色のセンサを備えた撮像素子等を採用可能である。むろん、色は前記の色に限られず、例えば、ＣＭＹの３色に緑色のセンサを加えて１画素を構成するセンサや明度，彩度，色相を検出するセンサ等であってもよい。
【００１４】
さらに、１次元画像取得手段においては、車両の進行方向に対して垂直な方向の所定範囲を撮影することができればよいので、車両の進行を妨げない位置に撮像素子を配置し、かつその視野に背景を含めるように設置できればよい。従って、路面の脇に設置された柱や路面の脇に設置された柱の上部から路面方向に延びる梁等にセンサを設置する構成等を採用可能である。
【００１５】
背景部は、１次元画像取得手段の撮影範囲に設置され、車両が路面を走行する際に車両の画像の背景となればよい。従って、路面上に背景を設置してもよいし、路面に対して垂直な方向に延びる柱等に設置してもよく、むろん、双方に設置してもよい。また、背景部を形成する有彩色は、少なくとも１次元画像取得手段の撮影範囲においてその色であればよく、部材に対して塗料を塗布してもよいし、この有彩色の表面を有するシート等を柱等に貼り付けてもよいし、発光素子によってこの有彩色を表示してもよく、種々の構成を採用可能である。
【００１６】
画像抽出手段においては、１次元の撮影範囲を横切る車両を撮影して蓄積したデータから２次元画像を形成し、前記有彩色を除去することができればよい。この際、前記有彩色であるか否かを判断するためには、２次元画像を構成する各画素において予め決められた色のデータが存在するか否かによって判断すればよい。むろん、車両計測装置の運用開始時や始動時、あるいは一定時間毎に背景部のみを撮影し、その撮影結果に基づいて前記有彩色を示す色のデータを特定してもよい。
【００１７】
また、計測手段においては、車両の画像から車両の進行方向における長さを算出することができればよい。すなわち、車両の画像においてその進行方向の画素数はその車両の長さに対応しているので、当該進行方向の画素数から車長を算出すればよい。
【００１８】
また、１次元画像取得手段は種々の向きに配置することができるが、路面に対して垂直な方向の所定範囲を撮影するように配置すれば、車両の進行方向に対して垂直かつ路面に対して垂直な方向の所定範囲を撮影することになり、車長と車高とを同時に測定することが可能になる。すなわち、車両の進行方向に対して垂直かつ路面に対して垂直な方向を撮影すれば、１次元の撮影範囲に車両の高さが含まれる。この構成は、例えば、路面の脇に垂直に立てた柱に対して路面方向が視野になるように１次元画像取得手段を取り付ければよい。
【００１９】
さらに、１次元画像取得手段を路面に対して平行な方向の所定範囲を撮影するように配置すれば、車両の進行方向に対して垂直かつ路面に対して平行な方向の所定範囲を撮影することになり、車長と車幅とを同時に測定することが可能になる。すなわち、車両の進行方向に対して垂直かつ路面に対して平行な方向を撮影すれば、１次元の撮影範囲に車両の幅が含まれる。この構成は、例えば、路面の脇に垂直に立てた柱に対して路面方向に延びる梁を取り付け、この梁に対して路面方向が視野になるように１次元画像取得手段を取り付ければよい。
【００２０】
さらに、計測手段においては、車両の画像における車両の進行方向の画素数から車長を算出することができればよい。例えば、車両の速度に基づいて車長を計測することが可能である。この場合、車両の速度を計測する速度計測部によって車両の速度を取得し、１次元画像取得手段のサンプリング周期と前記車両の速度とから１ラインにおける車両進行方向の長さを算出する。１ラインにおける車両進行方向の長さを算出することができれば、車両の画像における車長方向のライン数から車長を算出可能である。なお、車両の進行方向のライン数を取得する際には、前記２次元画像から背景を除去した車両の画像において、進行方向の両端に位置するライン（画素）を抽出し、両ラインを含めてその間にあるラインの数を算出すればよい。
【００２１】
なお、車速計測部においては車両の速度を取得することができればよく、種々のセンサを採用可能である。例えば、車両の通過の有無を判定するセンサを路面の進行方向に並べて設置し、車両が通過している間の時間を計測して、当該時間の計測値で両センサ間の距離を除すればよい。
【００２２】
また、車両に取り付けられた標識に基づいて車両の速度を計測してもよい。すなわち、車両の外面に長さが既知の標識を取り付けておき、１次元画像取得手段においてこの標識を含めて車両の画像を撮影し、画像抽出手段でこの標識を含めた車両の画像を取得する。こうして得られた車両の画像において、標識の画像は長さの指標になるので、標識の画像と車両の画像との比を用いれば車長を算出することができる。
【００２３】
具体的には、標識の画像における車両の進行方向のライン数を取得し、車両の画像における車両の進行方向のライン数を取得して、両者の比（車両のライン数／標識のライン数）を算出する。標識の長さは既知であるので、当該既知の長さにこの比を乗じれば、車長を算出することができる。なお、標識の画像を抽出するためには、種々の処理を採用可能であり、例えば、標識の色を予め決められた色としておき、画像内からこの色と同じ色となっている部分を抽出する構成や、標識の形状を既知の形状としておき、パターンマッチングによって標識を抽出する構成等を採用可能である。
【００２４】
ここで、標識は円形であることが好ましい。すなわち、円形の標識であれば、この標識をどのように傾けて車両に貼り付けたとしても、車両の進行方向の長さは常にこの円の直径となり、標識の貼り付け方に依存せずに前記既知の長さを評価することができる。従って、容易に高精度の車長計測を実施することができる。
【００２５】
なお、上述した車両計測装置は、本願特有の手順で処理を進めていくことから、その手順を特徴とした方法の発明としても実現可能である。また、その手順をコンピュータに実現させるためのプログラムの発明としても実現可能である。むろん、車両計測装置、方法、プログラムは他の装置、方法、プログラムの一部として実現されていてもよいし、複数の装置、方法、プログラムの一部を組み合わせることによって実現されていてもよく、種々の態様を採用可能である。むろん、前記プログラムを記録した記録媒体として本発明を実現することも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
（１）車両計測装置の構成：
（２）車両計測処理：
（３）他の実施形態：
【００２７】
（１）車両計測装置の構成：
図１は、本発明の一実施形態に係る車両計測装置１０を示す斜視図である。車両計測装置１０は、路面の脇に設置された柱に取り付けられたセンサとセンサの背景となる背景部とデータ処理を行うコンピュータとを備えている。すなわち、計測対象の車両が走行可能な路面１１の両脇には、複数の柱２０ａ〜２０ｅが設置されており、これらの柱２０ａ〜２０ｅにはセンサが取り付けられている。また、柱２０ｃには梁２０ｆが取り付けられており、この梁２０ｆにもセンサが取り付けられている。さらに、路面１１を挟んで柱２０ｃの反対側には柱２１が立てられており、柱２１における路面側の一面と柱２１，２０ｃの間における路面１１は有彩色（例えば緑色）に着色されており背景部２１ａ，２１ｂを形成している。
【００２８】
柱２０ａ，２０ｂのそれぞれには一対のセンサからなる進入センサ３０ａ，３０ｂが取り付けられている。進入センサ３０ｂは進入センサ３０ａに向けて電磁波（可視光や赤外線等）を出力しており、進入センサ３０ａはこの電磁波を検出している。従って、車両１２が路面１１を走行し、進入センサ３０ｂからの電磁波を遮ると進入センサ３０ａにおいて電磁波が検出されなくなり、車両１２が車両計測装置１０の計測系に進入したことを検出することができる。
【００２９】
なお、進入センサ３０ａの路面１１からの高さｈａと進入センサ３０ｂの路面１１からの高さｈｂとは異なっている。従って、進入センサ３０ｂからの電磁波は上方から下方に向けて進行しながら路面１１上を横切ることになる。この結果、どのような高さの車両１２であっても路面１１を走行する際に進入センサ３０ｂからの電磁波を遮ることになり、同じ高さに配置された進入センサを利用する場合と比較して広い範囲の高さの車両１２について進入検知が可能である。
【００３０】
柱２０ｄ，２０ｅのそれぞれには一対のセンサからなる退出センサ３０ｃ，３０ｄが取り付けられている。これらの退出センサ３０ｃ，３０ｄは、前記進入センサ３０ａ，３０ｂと同様の構成であり、退出センサ３０ｄは退出センサ３０ｃに向けて電磁波を出力し、退出センサ３０ｃはこの電磁波を検出している。従って、車両１２が路面１１を走行し、一旦遮られた退出センサ３０ｄからの電磁波が再び退出センサ３０ｃに到達すると、車両１２が車両計測装置１０の計測系を通過したことを検出することができ、車両計測装置１０からの退出を検出することができる。
【００３１】
退出センサ３０ｃ，３０ｄにおいても、退出センサ３０ｃの路面１１からの高さｈｃと退出センサ３０ｄの路面１１からの高さｈｄとは異なっている。従って、同じ高さに配置された退出センサを利用する場合と比較して広い範囲の高さの車両１２について退出検知が可能である。また、進入センサ３０ａ，３０ｂと退出センサ３０ｃ，３０ｄとは車両１２の速度を検出するためにも利用されており、センサ３０ａ，３０ｃの距離Ｄが既知であるとともに進入センサ３０ａの高さｈａと退出センサ３０ｃの高さｈｃが同じ高さ、かつ、進入センサ３０ｂの高さｈｂと退出センサ３０ｄの高さｈｄが同じ高さとなるように設置されている。
【００３２】
柱２０ｃは路面１１に対して垂直に延びており、その上端には路面に平行かつ路面側に延びる梁２０ｆが取り付けられている。これらの柱２０ｃ，梁２０ｆには、車両１２を撮影するためのラインセンサ３１ａ〜３１ｄが取り付けられている。すなわち、柱２０ｃに２つのラインセンサ３１ａ，３１ｂが取り付けられ、梁２０ｆに２つのラインセンサ３１ｃ，３１ｄが取り付けられており、これらのラインセンサ３１ａ〜３１ｄによって路面１１を走行する車両を撮影する。
【００３３】
本実施形態におけるラインセンサ３１ａ〜３１ｄは、１方向に長い視野を備えたセンサであり、１方向に並べられた複数の画素毎に３色の色成分値（本実施形態では、ＲＧＢの階調値）を取得する。本実施形態においては、所定の時間間隔（サンプリング周期）毎に１ラインのデータを取得するようになっている。また、柱２０ｃに取り付けられたラインセンサ３１ａ，３１ｂにおける視野は共通の直線上に存在し、この直線は背景部２１ａの中央の直線２１ａ１および背景部２１ｂの中央の直線２１ｂ１に一致している。従って、ラインセンサ３１ａ，３１ｂは、直線２１ａ１，２１ｂ１を含む平面上の所定範囲を視野にしてその画像を撮影することができる。
【００３４】
梁２０ｆに取り付けられたラインセンサ３１ｃ，３１ｄにおける視野も共通の直線上に存在し、この直線は背景部２１ｂの中央の直線２１ｂ１および背景部２１ａの中央の直線２１ａ１に一致している。従って、ラインセンサ３１ｃ，３１ｄは、直線２１ａ１，２１ｂ１を含む平面上の所定範囲を視野にしてその画像を撮影することができる。
【００３５】
また、この直線２１ａ１，２１ｂ１を含む平面は、車両１２の進行方向Ｇに対して垂直であり、ラインセンサ３１ａ，３１ｂは柱２１に向けられているので、当該ラインセンサ３１ａ，３１ｂは路面１１を通過する車両１２の側面を撮影する。ラインセンサ３１ｃ，３１ｄは路面１１に向けられているので、当該ラインセンサ３１ｃ，３１ｄは路面１１を通過する車両１２の上面を撮影する。
【００３６】
さらに、ラインセンサ３１ａ，３１ｂは双方とも車両の側面を撮影しており、同じ対象を撮影しているので、各ラインセンサ３１ａ，３１ｂの撮影画像はレンズの収差を補正して結合される。ラインセンサ３１ｃ，３１ｄにおいても同様に、双方とも車両の上面を撮影しているので、各ラインセンサ３１ｃ，３１ｄの撮影画像はレンズの収差を補正して結合される。
【００３７】
なお、ラインセンサ３１ａの視野の略中央は車両１２の下端、ラインセンサ３１ｂの視野の略中央は車両１２の上端にほぼ一致するように構成することが好ましく、ラインセンサ３１ｃの視野の略中央は車両１２の左端、ラインセンサ３１ｄの視野の略中央は車両１２の右端にほぼ一致するように構成することが好ましい。この構成であれば、車両１２における上下左右の端部においてレンズの収差による誤差が小さくなるように構成することができる。
【００３８】
本実施形態において、車両計測装置１０はコンピュータ４０を備えており、当該コンピュータ４０は、ケーブルを介して前記ラインセンサ３１ａ〜３１ｄと進入センサ３０ａ，３０ｂと退出センサ３０ｃ，３０ｄとに接続されている。従って、コンピュータ４０においては、これらのセンサの出力信号を取得し、その出力信号に基づく解析を行うことができる。
【００３９】
図２は、コンピュータ４０の構成を示すブロック図である。同図２に示すように、コンピュータ４０は、ＣＰＵ４１，ＲＯＭ４２，ＲＡＭ４３，ＨＤＤ４４，Ｉ／Ｆ４５ａ〜４５ｃを備えている。Ｉ／Ｆ４５ａは前記ラインセンサ３１ａ〜３１ｄと進入センサ３０ａ，３０ｂと退出センサ３０ｃ，３０ｄとのインタフェースであり、ＣＰＵ４１は当該Ｉ／Ｆ４５ａを介して各センサを制御し、その出力信号を取得する。
【００４０】
Ｉ／Ｆ４５ｂはディスプレイ４０ａとの接続インタフェースであり、ＣＰＵ４１は当該Ｉ／Ｆ４５ｂを介して各種の表示を行わせるためのデータをディスプレイ４０ａに対して出力する。ディスプレイ４０ａはこのデータを取得して各種の表示を行う。Ｉ／Ｆ４５ｃは入力機器とのインタフェースであり、ＣＰＵ４１はキーボード４０ｂおよびマウス４０ｃからの信号を取得して当該キーボード４０ｂおよびマウス４０ｃにおける操作内容を把握する。
【００４１】
ＣＰＵ４１は、ＲＡＭ４３をワークエリアとしてＲＯＭ４２，ＨＤＤ４４に記録されたプログラムを実行可能である。本実施形態においては、このプログラムの一つとして車両計測プログラムを実行可能であり、当該車両計測プログラムは、センサ制御部４１ａ，画像抽出部４１ｂ，車両計測部４１ｃの各モジュールを備えている。この車両計測プログラムは、ＨＤＤ４４に予め記録された各種データに基づいて車両１２の車長，車高，車幅を計測するためのプログラムであり、その実行過程で画像データを生成し、その解析を行う。
【００４２】
すなわち、ＨＤＤ４４には、予め有彩色データ４４ｃとセンサ間距離データ４４ｅとサンプリング周期データ４４ｆと高さライン長データ４４ｇと幅ライン長データ４４ｈが記録されている。また、ＨＤＤ４４には車両計測プログラムの実行過程で生成されたデータも記録され、本実施形態では、１次元画像データ４４ａと２次元画像データ４４ｂと車両画像データ４４ｄとが当該実行過程で生成され、記録される。
【００４３】
有彩色データ４４ｃは、背景部２１ａ，２１ｂをラインセンサ３１ａ〜３１ｄで撮影したときに得られる色を示すデータであり、所定のマージンの範囲内に収まるＲＧＢデータを背景と判定するためのデータである。マージンは、同色で着色された背景部２１ａ，２１ｂを同色と判定するための範囲であればよく、例えば、屋内など外光が少ない場合に色差がプラスマイナス１の範囲をマージンとする構成等、種々の構成を採用可能である。センサ間距離データ４４ｅは、前記センサ３０ａ，３０ｃの距離Ｄを示すデータである。サンプリング周期データ４４ｆは、前記ラインセンサ３１ａ〜３１ｄのサンプリング周期を示すデータである。
【００４４】
高さライン長データ４４ｇは、ラインセンサ３１ａ，３１ｂによって撮影された１次元の画像において、その高さ方向の一画素に相当する長さを示すデータであり、既知の長さの基準サンプルを撮影することによって予め取得されている。幅ライン長データ４４ｈは、ラインセンサ３１ｃ，３１ｄによって撮影された１次元の画像において、その幅方向（車体の左右方向）の一画素に相当する長さを示すデータであり、既知の長さの基準サンプルを撮影することによって予め取得されている。
【００４５】
前記センサ制御部４１ａは、前記ラインセンサ３１ａ〜３１ｄと進入センサ３０ａ，３０ｂと退出センサ３０ｃ，３０ｄとを制御するモジュールであり、各センサからの信号に基づく判断と、ラインセンサ３１ａ〜３１ｄによる撮影画像の取得を行う。画像抽出部４１ｂは、撮影画像に基づく２次元画像の生成および当該２次元画像から背景を除去し車両の画像を抽出する処理を行う。車両計測部４１ｃは、車長算出部４１ｃ１と車高算出部４１ｃ２と車幅算出部４１ｃ３とを備えており、車長算出部４１ｃ１にて車両１２の車長、車高算出部４１ｃ２にて車両１２の車高、車幅算出部４１ｃ３にて車両１２の車幅を算出し、ディスプレイ４０ａに表示する処理を行う。
【００４６】
（２）車両計測処理：
次に、上述の構成において車両計測プログラムの各部が行う処理を詳細に説明する。図３は、当該車両計測プログラムの処理を示すフローチャートである。同図に示すように車両計測プログラムが実行されると、センサ制御部４１ａが進入センサ３０ａからの信号に基づいて進入センサ３０ａがオンとなっているか否かを判別する（ステップＳ１００）。ここでは、車両１２が進入センサ３０ｂからの電磁波を遮って進入センサ３０ａに電磁波が到達しなくなっている状態を進入センサ３０ａがオンであると呼ぶ。
【００４７】
センサ制御部４１ａは、ステップＳ１００において進入センサ３０ａがオンになったと判別されるまで進入センサ３０ａからの信号検出を続けており、進入センサ３０ａがオンになったと判別されたときにラインセンサ３１ａ〜３１ｄによる撮影を行う（ステップＳ１０５）。ここでは、センサ制御部４１ａが、所定のサンプリング周期の間に各ラインセンサ３１ａ〜３１ｄで撮影した１次元画像のデータを取得し、１次元画像データ４４ａとしてＨＤＤ４４に記録する。
【００４８】
次に、センサ制御部４１ａは、退出センサ３０ｃからの信号に基づいて退出センサ３０ｃがオンとなっているか否かを判別する（ステップＳ１１０）。ここでも、車両１２が退出センサ３０ｄからの電磁波を遮って退出センサ３０ｃに電磁波が到達しなくなっている状態を退出センサ３０ｃがオンであると呼ぶ。
【００４９】
ステップＳ１１０にて退出センサ３０ｃがオンであると判別されたときには、車両１２が退出センサ３０ｃ，３０ｄの間に到達しているので、センサ制御部４１ａは、進入センサ３０ａがステップＳ１００にてオンとなったときから退出センサ３０ｃがオンとなったときまでの時間Ｔを取得する（ステップＳ１１５）。すなわち、進入センサ３０ａと退出センサ３０ｃとの距離Ｄは既知であるため、距離Ｄに基づいて車両１２の速度を算出するために時間Ｔを取得しておく。なお、この処理は車両１台に付き一度実行すればよいため、各車両について時間Ｔを取得済であれば、ステップＳ１１５をスキップする。また、車両１２の退出を判定するためのカウンタＣ（デフォルト値は０）を１に設定しておく（ステップＳ１１７）。
【００５０】
ステップＳ１１０にて退出センサ３０ｃがオンであると判別されないとき、および、ステップＳ１１７を実行した後、センサ制御部４１ａは退出センサ３０ｃがオフかつカウンタＣが１であるか否かを判別する（ステップＳ１２０）。ここでは、車両１２が退出センサ３０ｃ，３０ｄの間を通過し終えて、車両１２によって遮られていた退出センサ３０ｄからの電磁波が再び退出センサ３０ｃに到達した状態を退出センサ３０ｃがオフであると呼ぶ。すなわち、車両１２が退出センサ３０ｃに達したときカウンタＣが１になっているので、カウンタＣが１でありかつ退出センサ３０ｃがオフであることを判別することによって車両１２の通過完了を判定している。
【００５１】
ステップＳ１２０において、退出センサ３０ｃがオフかつカウンタＣが１になったと判別されないときには、ステップＳ１０５に戻り、ラインセンサ３１ａ〜３１ｄによる１次元画像データ４４ａの取得を続ける。従って、以上の処理により、センサ制御部４１ａは、車両１２が進入センサ３０ａ，３０ｂの間に進入してから退出センサ３０ｃ，３０ｄの間を通過し終えるまで１次元画像データ４４ａを撮影および蓄積し、同時に前記時間Ｔを取得する処理を行うことになる。
【００５２】
ステップＳ１２０において退出センサ３０ｃがオフになったと判別されると、画像抽出部４１ｂが１次元画像データ４４ａから２次元画像データ４４ｂを生成する（ステップＳ１２５）。すなわち、１次元画像データ４４ａは、各ラインセンサ３１ａ〜３１ｄによって撮影された１次元画像であるため、まず、同じサンプリングタイミングで撮影された各１次元画像を合成する。すなわち、ラインセンサ３１ａ，３１ｂによる撮影画像は車両１２の側面の画像であるため、双方にて共通する部位の画素同士が重なるように１次元画像を結合する。同様に、ラインセンサ３１ｃ，３１ｄによる撮影画像は車両１２の上面の画像であるため、双方にて共通する部位の画素同士が重なるように１次元画像を結合する。この結合に際しては種々の公知技術を採用可能である。
【００５３】
以上のようにして、車両１２における側面の１次元画像と上面の１次元画像が生成されると、さらに、画像抽出部４１ｂがこれらの１次元画像を結合して２次元画像を生成する。すなわち、前記結合を行った後には、サンプリングタイミングが異なる車両側面の１次元画像と車両上面の１次元画像とが得られているので、これらをサンプリングの順に並べる。この結果、車両１２における側面の２次元画像と上面の２次元画像が生成されることになる。
【００５４】
図４（ａ）は、ステップＳ１２５にて生成される車両１２の側面の２次元画像を示す図である。同図４（ａ）に示すように車両１２の背景は一様であり、その全てが背景部２１ａ，２１ｂの画像となっている。すなわち、ラインセンサ３１ａ〜３１ｄの視野は直線２１ａ１，２１ｂ１を含む１次元の範囲であるので、各ラインセンサ３１ａ〜３１ｄにおいて撮影する背景は全てのサンプルタイミングにおいて直線２１ａ１，２１ｂ１となり同じ背景である。従って、車両１２の側面の２次元画像において、車両１２の画像以外の背景は極めて均質な画像となっている。むろん、車両１２の上面の２次元画像においても同様であり、その背景は極めて均質な画像となっている。
【００５５】
そこで、画像抽出部４１ｂは、これらの２次元画像データ４４ｂから背景を除去することによって車両１２の画像を抽出し、車両画像データ４４ｄとしてＨＤＤ４４に記録する（ステップＳ１３０）。すなわち、上述のように、背景部２１ａ，２１ｂは、特定の有彩色で着色されており、ＨＤＤ４４には予め有彩色データ４４ｃが記録されているので、この有彩色データ４４ｃが示すマージンの範囲内にある色を２次元画像データ４４ｂから除去することで背景を除去することができる。
【００５６】
この背景は、上述のように極めて均質な画像であることから、極めて容易かつ正確に背景を除去することができる。また、本実施形態において、背景部２１ａ，２１ｂの有彩色は車両１２の外面の色として使用されている頻度の低い色となっている。例えば、車両計測装置１０を設置する国や地方において走行中の車両について、その外面の色の統計を取り、使用される頻度が他の色に比較して相対的に低い色を特定し、この色によって背景部２１ａ，２１ｂを着色する。車両の色として使用される頻度がほぼ"０"の色を特定することができれば、この色を背景部２１ａ，２１ｂの色として採用することで、背景を除去する際に車両１２と背景との区別ができないというエラーの発生率をほぼ"０"にすることができる。
【００５７】
さらに、当該背景部２１ａ，２１ｂを着色する際には、光沢感のない塗料（着色面が乱反射する塗料）を使用することが好ましい。すなわち、光沢感のある塗料や反射板を利用して背景部を構成した場合には、背景部に特定の方向から光が特定の方向へ反射するが、反射光がラインセンサに入射しなければ背景部からの反射光を的確に捉えることができない。また、反射光がラインセンサに入射した場合には光量が多くなるのでラインセンサによる検出値が飽和し（いわゆる白飛び）、背景の色を検出できない場合もある。
【００５８】
さらに、反射板を利用することでラインセンサに入射する反射光の光量を多くした場合、画像の明度変化を検出しやすくなるというメリットはあるが、近年の車両においてはメタリック塗装（光沢のある塗装）を行っている車両も多く、車体の外面も種々の形状であるため、車両における反射光がラインセンサに入射し得る。さらに、車両のガラスからの反射光もラインセンサに入射し得る。従って、明度情報に基づく判別では、車両からの反射と反射板からの反射とを区別できないこともある。しかし、光沢感のない塗料によって背景部を構成し、色相や彩度を含めて背景を抽出すれば、車両と背景とを正確に区別することが可能になる。
【００５９】
なお、本実施形態においては、ラインセンサ３１ａ〜３１ｄによって車両を撮影するため、背景部２１ａ，２１ｂにおける車両進行方向の長さは各ラインセンサ３１ａ〜３１ｄの視野範囲に含まれるように必要充分な長さとしてあればよく、極めて短い長さで構成することができる。従って、装置構成をコンパクトにすることが可能である。
【００６０】
図４（ｂ）においては、上述のステップＳ１３０にて除去された背景をハッチングによって示している。背景を除去した後の車両画像データ４４ｄにおいては、車両１２の画像のみを含んでいてもよいが、コンピュータ４０によるデータの扱いやすさを考慮すれば、除去した背景のデータを例えば黒（ＲＧＢの階調値が全て"０"）に置換する構成等を採用してもよい。
【００６１】
車両計測部４１ｃは、以上のようにして生成された車両画像データ４４ｄに基づいて車長，車高，車幅の算出を行う。本実施形態においては、まず、車長の算出処理を行う（ステップＳ１３５）。図５は、当該車長の算出処理を示すフローチャートである。本実施形態においては、車両１２の速度の実測値に基づいて車長を計測するようになっており、車両計測部４１ｃの車長算出部４１ｃ１は、まず車速を算出する（ステップＳ２００）。ここで、車速は前記距離Ｄと時間Ｔとを利用し、Ｄ／Ｔによって算出される。
【００６２】
次に、車長算出部４１ｃ１は、ラインセンサ３１ａ，３１ｂにおける１ライン分の車長方向の長さを算出する（ステップＳ２１０）。すなわち、ラインセンサ３１ａ，３１ｂにおける１ライン分の画像は前記サンプリング周期で撮影されるため、車両１２の２次元画像における車長方向の１ライン分は、ラインセンサ３１ａ，３１ｂのサンプリング周期の間に車両１２が移動する距離に対応している。そこで、サンプリング周期と車速とを乗じれば、１ライン分の車長方向の長さを算出することができる。
【００６３】
１ライン分の車長方向の長さを算出したら、車長算出部４１ｃ１は、車両１２の側面の画像から車両の先端と終端とを検出する（ステップＳ２２０）。すなわち、図４（ｂ）に示す車両１２の画像において、画像の先端と終端との間の距離Ｌは車長に相当するので、これらの先端と終端とを検出する。例えば、車両１２の側面の２次元画像において、最も左側にある画素と最も右側にある画素とを抽出すればよい。上述のように背景を黒にした場合には、黒ではない画素で最も左側にある画素と最も右側にある画素とを抽出する。
【００６４】
２次元画像内で車両１２の先端と終端とを検出したら、車両１２における車体進行方向のライン数（サンプリング回数）を取得し（ステップＳ２３０）、これらのライン数に基づいて車長を算出する（ステップＳ２４０）。すなわち、ステップＳ２３０においては、前記先端と終端とのラインを含めて、先端から終端までのライン数を取得する。１ラインにおける車両進行方向の長さはステップＳ２１０にて算出済であるので、当該１ラインの長さと前記先端から終端までのライン数とを乗じれば、車長Ｌを算出することができる。
【００６５】
以上のようにして車長Ｌを算出したら、ステップＳ１３０にて抽出した車両１２の側面画像に基づいて、車高算出部４１ｃ２が車高を算出する（ステップＳ１４０）。すなわち、ラインセンサ３１ａ，３１ｂにおいて撮影された１次元の画像において、その高さ方向の一画素に相当する長さは、高さライン長データ４４ｇにて記述されているので、車高算出部４１ｃ２は、車両１２の側面画像から上端の画素と下端の画素とを抽出し、それらの間の画素数と前記高さ方向の一画素に相当する長さとを乗じることで車高（図４（ｂ）のＨ）を算出する。
【００６６】
車幅算出部４１ｃ３においても同様に、ステップＳ１３０にて抽出した車両１２の上面画像に基づいて車幅を算出する（ステップＳ１４５）。すなわち、ラインセンサ３１ｃ，３１ｄにおいて撮影された１次元の画像において、その幅方向の一画素に相当する長さは、幅ライン長データ４４ｈにて記述されているので、車幅算出部４１ｃ３は、車両１２の上面画像から左端の画素と右端の画素とを抽出し、それらの間の画素数と前記幅方向の一画素に相当する長さとを乗じることで車幅を算出する。
【００６７】
以上の処理によって、車長，車高，車幅が算出されたことになるので、本実施形態においては車両計測部４１ｃがＩ／Ｆ４５ｂを介して制御信号を出力し、ディスプレイ４０ａ上に車長，車高，車幅を表示させる（ステップＳ１５０）。この結果、車両計測装置１０を利用する利用者が、全く人為的な作業する必要はなく、車両１２にて路面１１上を走行するのみで車長，車高，車幅を計測することができる。
【００６８】
（３）他の実施形態：
上述の実施形態は本発明の一実施形態であり、本発明の実施形態は前記の実施形態に限定されない。例えば、車長の算出方法は、上述の図５に示す処理に限定されず、長さおよび色が既知の標識を車両１２に取り付けてラインセンサによる撮影を行い、その画像に基づいて車長を算出してもよい。図６は、標識が取り付けられた車両１２を撮影した画像を示す図であり、図７は車長を算出する際のフローチャートである。
【００６９】
この実施形態は、図１に示す車両計測装置１０から柱２０ａ，２０ｂ，２０ｄ，２０ｅと進入センサ３０ａ，３０ｂと退出センサ３０ｃ，３０ｄとを除外した装置によって実現可能である。むろん、これらを除外することなく、進入センサ３０ａ，３０ｂと退出センサ３０ｃ，３０ｄとをラインセンサ３１ａ〜３１ｄによる撮影タイミングを特定するために利用してもよいが、少なくとも車速を検出するためにこれらのセンサは不要である。
【００７０】
また、コンピュータ４０における構成も図２に示す構成とほぼ同様であるが、車長算出部４１ｃ１における処理が図５に示す処理ではなく図７に示す処理となる他、予め用意するデータとして、センサ間距離データ４４ｅとサンプリング周期データ４４ｆは不要である。また、上述のように進入センサ３０ａ，３０ｂと退出センサ３０ｃ，３０ｄとコンピュータ４０を接続する構成は必須とはならない。
【００７１】
以上の構成において、車両計測プログラムは図４に示す処理と同様の処理を実行するが、ステップＳ１３５において図７に示す処理を実行する。また、この前提として車両１２２は長さが既知の標識を取り付けている。さらに、この標識は円形の標識であり、その直径が既知である。このように、円形の標識であれば、標識をどのように貼り付けたとしても標識の車長方向における長さが常に一定の長さ（直径と一致）となり、標識を取り付ける作業において慎重さが全く不要になり、極めて容易に取り付け作業を行うことができる。
【００７２】
図６（ａ）は、当該円形の標識を取り付けた車両１２をラインセンサ３１ａ，３１ｂで撮影して生成された２次元画像を示しており、この画像においては車両１２の側面に取り付けられた円形の標識Ｍが含まれている。この画像に対して、上述の実施形態と同様に背景を除去する処理を行うと、図６（ｂ）のように、標識Ｍの画像を含めた車両１２の画像が抽出される。
【００７３】
ここでは、車両１２の画像を抽出した後、ステップＳ１３５において図７に示す車長の算出処理を実施する。上述のように、標識Ｍにおいてはその長さに加えて色も既知である。そこで、図７に示す処理においては、車長算出部４１ｃ１が、車両１２の画像から標識Ｍの色を検出することによって標識の画像を抽出する（ステップＳ３００）。なお、標識Ｍの画像を抽出するためには標識Ｍの色が既知であればよいが、車両１２の画像と容易かつ確実に区別するという意味では、車両１２の色として使用される頻度が低い色を採用するのが好ましく、背景部２１ａ，２１ｂと同じ色を採用してもよい。
【００７４】
標識Ｍの画像を抽出すると、当該抽出した画像から標識の先端と終端とを検出し（ステップＳ３１０）、抽出した標識の画像においてその車長方向のライン数（ａ）を取得する（ステップＳ３２０）。すなわち、図６（ｂ）に示す車両１２の画像に含まれる標識Ｍの画像において、その先端と終端との間の距離は標識の直径に相当するので、ライン数（ａ）を取得すれば１ラインあたりの長さが判明する。
【００７５】
そこで、車長算出部４１ｃ１においては、さらに、前記ステップＳ２２０，２３０と同じ処理を行って（ステップＳ３３０，３４０）、車両進行方向のライン数（ｂ）を取得する。そして、車長算出部４１ｃ１は、標識の直径と（ｂ／ａ）とを乗じることによって車長を算出する（ステップＳ３５０）。以上の構成においては、車速を計測するために進入センサ３０ａ，３０ｂと退出センサ３０ｃ，３０ｄとを設けることが必須ではなくなるので、車両計測装置１０を簡易な構成によって実現することができる。
【００７６】
なお、以上の車長計測において、車両１２に取り付ける標識の数が１個に限定されるわけではなく、２個以上の標識を車両１２に取り付けて車長を計測してもよい。この場合、各標識に基づいて個別に車長を算出して平均を算出することで車長を取得してもよいし、標識のライン数について平均を取得してから車長を算出してもよく、種々の構成が採用可能である。なお、標識の数が少ない方が準備に手間がかからないが、標識の数が多い方が正確に車長を算出可能である。
【００７７】
また、上述の例においては、車両１２の側面の画像に基づいて車長を算出していたが、車両１２の上面の画像に基づいて車長を算出してもよい。すなわち、車両１２の上面の画像に基づいて先端と終端との間のライン数を取得し、車速に基づいて車両１２の車長を算出すればよい。むろん、車両１２の側面図および上面図の双方に基づいて車長を算出し、両者の平均によって車長を決定してもよい。
【００７８】
さらに、有彩色データ４４ｃは、背景部２１ａ，２１ｂの色を示すデータであればよいが、このデータを実際の撮影データから取得してもよい。すなわち、車両１２が視野内に含まれない状況においてラインセンサ３１ａ〜３１ｄによる撮影を行うと、背景のみの画像になるので、その画像におけるデータの平均値を取得すれば、有彩色データ４４ｃとすることができる。
【００７９】
この構成は、特に屋外に設置された車両計測装置１０に適用するのが好ましい。すなわち、屋外に設置された車両計測装置１０においては、天候や時刻に応じて周囲の明るさが変わるので、背景部２１ａ，２１ｂの色が変動し得る。しかし、車両の計測を実施する前に、背景部２１ａ，２１ｂのみの撮影を行って、有彩色データ４４ｃを取得すれば、常に正確に背景を除去することが可能になり、正確に車両の計測を実施することが可能である。
【００８０】
さらに、上述の実施形態においては、柱２０ｃに２個のラインセンサ３１ａ，３１ｂが取り付けられ、梁２０ｆに２個のラインセンサ３１ｃ，３１ｄが取り付けられていた。しかし、車長や車高，車幅を計測するために柱２０ｃや梁２０ｆに２個のラインセンサを取り付けることは必須ではない。従って、１個のラインセンサを利用してもよいし、３個以上のラインセンサを利用してもよい。むろん、ラインセンサの数を増加させた方が車両計測の精度向上が容易であるが、ラインセンサの数が少なければ装置構成が簡易であり、コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両計測装置を示す斜視図である。
【図２】コンピュータの構成を示すブロック図である。
【図３】車両計測プログラムの処理を示すフローチャートである。
【図４】車両の画像を示す図である。
【図５】車長の算出処理を示すフローチャートである。
【図６】車両の画像を示す図である。
【図７】車長の算出処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８２】
１０…車両計測装置
１１…路面
１２…車両
２０ａ〜２０ｅ…柱
２０ｆ…梁
２１ａ，２１ｂ…背景部
３０ａ，３０ｂ…進入センサ
３０ｃ，３０ｄ…退出センサ
３１ａ〜３１ｄ…ラインセンサ
４０…コンピュータ
４０ａ…ディスプレイ
４０ｂ…キーボード
４０ｃ…マウス
４１…ＣＰＵ
４１ａ…センサ制御部
４１ｂ…画像抽出部
４１ｃ…車両計測部
４１ｃ１…車長算出部
４１ｃ２…車高算出部
４１ｃ３…車幅算出部
４２…ＲＯＭ
４３…ＲＡＭ
４４…ＨＤＤ
４４ａ…１次元画像データ
４４ｂ…２次元画像データ
４４ｃ…有彩色データ
４４ｄ…車両画像データ
４４ｅ…センサ間距離データ
４４ｆ…サンプリング周期データ
４４ｇ…高さライン長データ
４４ｈ…幅ライン長データ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
路面を走行する車両の進行方向に対して垂直な方向の所定範囲を撮影する１次元画像取得手段と、
前記１次元画像取得手段の撮影範囲に設置された有彩色の背景部と、
前記１次元画像取得手段と前記背景部との間を横切る車両の画像を前記１次元画像取得手段によって取得し、取得した画像から前記有彩色の背景を除去することによって車両の画像を抽出する画像抽出手段と、
当該抽出した画像に基づいて車両の外形寸法を計測する計測手段とを備えることを特徴とする車両計測装置。
【請求項２】
前記有彩色は、車両の色として使用されている頻度が他の色と比較して相対的に小さい有彩色であることを特徴とする請求項１に記載の車両計測装置。
【請求項３】
前記１次元画像取得手段は、路面に対して垂直な方向の所定範囲を撮影することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の車両計測装置。
【請求項４】
前記１次元画像取得手段は、路面に対して平行な方向の所定範囲を撮影することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の車両計測装置。
【請求項５】
前記計測手段は、車両の速度を計測する速度計測部を備え、前記１次元画像取得手段のサンプリング周期と前記車両の速度とから１ラインにおける車両の進行方向の長さを算出し、前記抽出した車両の画像における車両の進行方向のライン数から車長を算出することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の車両計測装置。
【請求項６】
前記車両の外面には長さが既知の標識が取り付けられており、前記計測手段は、前記取得した画像から前記標識の画像を抽出して当該標識の画像と前記抽出した車両の画像との比に基づいて車長を算出することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の車両計測装置。
【請求項７】
前記標識は円形であることを特徴とする請求項６に記載の車両計測装置。
【請求項８】
画像に基づいて車両の外形寸法を計測する車両計測方法であって、
路面を走行する車両の進行方向に対して垂直な方向の所定範囲を撮影して有彩色の背景部の前を横切る車両の画像を取得する１次元画像取得工程と、
前記１次元画像取得工程によって取得した画像から前記有彩色の背景を除去することによって車両の画像を抽出する画像抽出工程と、
当該抽出した画像に基づいて車両の外形寸法を計測する計測工程とを備えることを特徴とする車両計測方法。
【請求項９】
路面を走行する車両の進行方向に対して垂直な方向の所定範囲を撮影する１次元画像取得手段と、
前記１次元画像取得手段の撮影範囲に設置された有彩色の背景部と、
を備える撮影系にて取得する画像に基づいて車両の外形寸法を計測する車両計測プログラムであって、
前記１次元画像取得手段によって前記１次元画像取得手段と前記背景部との間を横切る車両の画像を取得し、取得した画像から前記有彩色の背景を除去することによって車両の画像を抽出する画像抽出機能と、
当該抽出した画像に基づいて車両の外形寸法を計測する計測機能とをコンピュータに実現させることを特徴とする車両計測プログラム。
【請求項１】
路面を走行する車両の進行方向に対して垂直な方向の所定範囲を撮影する１次元画像取得手段と、
前記１次元画像取得手段の撮影範囲に設置された有彩色の背景部と、
前記１次元画像取得手段と前記背景部との間を横切る車両の画像を前記１次元画像取得手段によって取得し、取得した画像から前記有彩色の背景を除去することによって車両の画像を抽出する画像抽出手段と、
当該抽出した画像に基づいて車両の外形寸法を計測する計測手段とを備えることを特徴とする車両計測装置。
【請求項２】
前記有彩色は、車両の色として使用されている頻度が他の色と比較して相対的に小さい有彩色であることを特徴とする請求項１に記載の車両計測装置。
【請求項３】
前記１次元画像取得手段は、路面に対して垂直な方向の所定範囲を撮影することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の車両計測装置。
【請求項４】
前記１次元画像取得手段は、路面に対して平行な方向の所定範囲を撮影することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の車両計測装置。
【請求項５】
前記計測手段は、車両の速度を計測する速度計測部を備え、前記１次元画像取得手段のサンプリング周期と前記車両の速度とから１ラインにおける車両の進行方向の長さを算出し、前記抽出した車両の画像における車両の進行方向のライン数から車長を算出することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の車両計測装置。
【請求項６】
前記車両の外面には長さが既知の標識が取り付けられており、前記計測手段は、前記取得した画像から前記標識の画像を抽出して当該標識の画像と前記抽出した車両の画像との比に基づいて車長を算出することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の車両計測装置。
【請求項７】
前記標識は円形であることを特徴とする請求項６に記載の車両計測装置。
【請求項８】
画像に基づいて車両の外形寸法を計測する車両計測方法であって、
路面を走行する車両の進行方向に対して垂直な方向の所定範囲を撮影して有彩色の背景部の前を横切る車両の画像を取得する１次元画像取得工程と、
前記１次元画像取得工程によって取得した画像から前記有彩色の背景を除去することによって車両の画像を抽出する画像抽出工程と、
当該抽出した画像に基づいて車両の外形寸法を計測する計測工程とを備えることを特徴とする車両計測方法。
【請求項９】
路面を走行する車両の進行方向に対して垂直な方向の所定範囲を撮影する１次元画像取得手段と、
前記１次元画像取得手段の撮影範囲に設置された有彩色の背景部と、
を備える撮影系にて取得する画像に基づいて車両の外形寸法を計測する車両計測プログラムであって、
前記１次元画像取得手段によって前記１次元画像取得手段と前記背景部との間を横切る車両の画像を取得し、取得した画像から前記有彩色の背景を除去することによって車両の画像を抽出する画像抽出機能と、
当該抽出した画像に基づいて車両の外形寸法を計測する計測機能とをコンピュータに実現させることを特徴とする車両計測プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−１６３１７１（Ｐ２００７−１６３１７１Ａ）
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３５６４９３（Ｐ２００５−３５６４９３）
【出願日】平成１７年１２月９日（２００５．１２．９）
【出願人】（０００２４３８８１）名古屋電機工業株式会社 (107)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月９日（２００５．１２．９）
【出願人】（０００２４３８８１）名古屋電機工業株式会社 (107)
【Ｆターム（参考）】
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