通行制御装置
【課題】撮像画像を用いて不正通行を高精度に検出することが可能な通行制御装置を提供する。
【解決手段】利用者の所持する媒体が受け付けられると、カメラを駆動して１枚目の画像を取得し、この１枚目の画像に基づいて、媒体受付時の利用者の位置を算出する。利用者が、当該位置より所定距離だけ前方の位置へ移動したことが検出されると、再びカメラを駆動して２枚目の画像を取得する。そして、１枚目の画像から得られる利用者の人数および利用者の推定身長と、２枚目の画像から得られる利用者の人数および利用者の推定身長とを突合し、当該突合結果に基づいて不正通行の有無を判定する。
【解決手段】利用者の所持する媒体が受け付けられると、カメラを駆動して１枚目の画像を取得し、この１枚目の画像に基づいて、媒体受付時の利用者の位置を算出する。利用者が、当該位置より所定距離だけ前方の位置へ移動したことが検出されると、再びカメラを駆動して２枚目の画像を取得する。そして、１枚目の画像から得られる利用者の人数および利用者の推定身長と、２枚目の画像から得られる利用者の人数および利用者の推定身長とを突合し、当該突合結果に基づいて不正通行の有無を判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道の駅などに設置される自動改札装置のような通行制御装置に関し、特に、利用者を撮像するための撮像装置を備えた通行制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動改札装置において、例えば大人と子供の判別を行う場合、従来は透過型の赤外線センサが用いられていた。しかしながら、赤外線センサ方式には、大人がかがんで入場したような場合に、不正入場を検出できないという問題がある。そこで、より高精度に不正を検出する手段として、カメラにより通行者を撮影し、得られた画像を解析することにより通行状態を検出する方法が提案されている。下記の特許文献１には、カメラの撮像画像から大人か子供かを判別する技術が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１４０３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
画像技術は、自動改札装置における高精度な検出手段として最近注目されており、例えば、顔認証による年齢推定や身長推定のようなアプリケーションを用いた大人／子供の判別なども実現化されつつあるが、その一方でまだ解決すべき課題も多い。例えば、顔認証の場合は、通行者がサングラスやマスクを装着していると、年齢推定ができない。また、身長推定の場合は、推定誤差が±１０ｃｍ程度あるため、通行者の身長が改札装置における大人／子供の判定基準（身長１２４ｃｍ）付近にある場合は、判定結果の信憑性が薄くなる。さらに、通行者が重なって入場した場合は、正確な人数を計数できないという問題もある。
【０００５】
本発明は、撮像画像を用いて不正通行を高精度に検出することが可能な通行制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る通行制御装置は、通路を通行する利用者を撮像する撮像手段と、この撮像手段が撮像した画像に基づいて、利用者の不正通行の有無を判定する判定手段と、この判定手段の判定結果に応じた通行処理を行なう通行処理手段とを備えた通行制御装置であって、利用者の所持する媒体が受け付けられると、撮像手段を駆動して１枚目の画像を取得し、この１枚目の画像に基づいて、媒体受付時の利用者の位置を算出する。また、利用者が、算出された位置より所定距離だけ前方の位置へ移動したことが検出されると、撮像手段を駆動して２枚目の画像を取得する。そして、判定手段は、１枚目および２枚目の画像に基づいて、利用者の不正通行の有無を判定する。
【０００７】
このようにすると、媒体受付時の利用者の位置において得られた１枚目の画像の解析結果と、その位置から所定距離だけ前方の位置で得られた２枚目の画像の解析結果とを突合することで、不正通行を高精度に検出することができる。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態では、１枚目の画像に基づいて、利用者の推定身長および／または利用者の人数を算出する第１の算出手段と、２枚目の画像に基づいて、利用者の推定身長および／または利用者の人数を算出する第２の算出手段とが設けられる。この場合、判定手段は、第１の算出手段が算出した推定身長および／または人数と、第２の算出手段が算出した推定身長および／または人数とを突合し、当該突合結果に基づいて不正通行の有無を判定する。
【０００９】
このようにすると、１枚目と２枚目の各画像から得られる利用者の人数および／または推定身長を用いて、不正通行を高精度に検出することができる。
【００１０】
この場合、判定手段は、突合の結果、第１の算出手段が算出した推定身長と、第２の算出手段が算出した推定身長との差が所定値以上か否かを検証し、当該検証結果に基づいて不正通行の有無を判定するようにすればよい。
【００１１】
このようにすると、１枚目と２枚目の各画像から得られる推定身長の差を検証することで、不正通行をより高精度に検出することができる。
【００１２】
検証の結果、推定身長の差が所定値以上でない場合は、第１の算出手段が算出した利用者の人数と、第２の算出手段が算出した利用者の人数とが同じであれば、利用者を正常通行者と判定すればよい。このとき、通行処理手段は、判定結果に応じて、利用者の通行を許可する。
【００１３】
一方、第１の算出手段が算出した利用者の人数と、第２の算出手段が算出した利用者の人数とが同じでない場合は、第１の算出手段が算出した利用者の人数が１人で、かつ、第２の算出手段が算出した利用者の人数が２人であれば、２人目の利用者を無札通行者と判定すればよい。このとき、通行処理手段は、判定結果に応じて、２人目の利用者の通行を禁止する。
【００１４】
また、検証の結果、推定身長の差が所定値以上である場合は、当該推定身長が、第１の基準値以下と第２の基準値以上に分かれるときは、利用者がかがんで通行していると判定すればよい。このとき、通行処理手段は、判定結果に応じて、利用者の通行を禁止する。
【００１５】
一方、推定身長が、第１の基準値以下と第２の基準値以上に分かれないときは、推定身長の差を誤差の範囲と判定すればよい。このとき、通行処理手段は、判定結果に応じて、利用者の通行を許可する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、媒体受付時に撮像された１枚目の画像と、その後に撮像された２枚目の画像とを用いて、不正通行を高精度に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１ないし図３は、本発明の実施形態に係る自動改札装置を示した図であり、図１は斜視図、図２は正面図、図３は側面図である。図において、５０は自動改札装置、５１は自動改札装置５０の本体、５２は自動改札装置５０の入口側（改札側）に設けられたゲート扉、５３は自動改札装置５０の出口側（集札側）に設けられたゲート扉、５４は自動改札装置５０で使用される非接触ＩＣカード（図示省略）との間で通信を行うアンテナ、５５はアンテナ５４で読み取った非接触ＩＣカードが正常な乗車媒体であるか否かを表示するランプ表示部、５６は利用者に対して通行許可や通行禁止等の各種メッセージを表示するメッセージ表示部、５７は本体５１の側部に設けられた側板、５８は側板５７の上面に設けられた小児／学生表示ランプ、５９は側板５７内に設けられているセンサやカメラ（後述）を覆うカバー、６０は本体５１の正面に設けられている通行可否表示部、６１は１対の自動改札装置５０により形成される改札通路である。ｘ、ｙ、ｚは３次元空間の座標軸を表しており、ｘは改札通路６１の通行方向（長手方向）と直交する方向の座標軸、ｙは改札通路６１の通行方向と同方向の座標軸、ｚは垂直方向の座標軸である。
【００１８】
図３は、図１における右側の自動改札装置５０のカバー５９を取り外した状態の側面図である。４０は通行方向に直線状に複数個配列された人間位置追跡用のセンサであって、例えば透過型の光センサから構成されている。また、図１の左側の自動改札装置５０における側板５７にも、改札通路６１を挟んでセンサ４０のそれぞれと対向する位置に、透過型の光センサが複数個設けられている。そして、各自動改札装置５０においては、センサを構成する投光素子と受光素子とが通行方向に交互に配列されており、かつ、一方の自動改札装置５０の投光素子と他方の自動改札装置５０の受光素子とが改札通路６１を挟んで対向している。
【００１９】
図１に示すように、右側の自動改札装置５０の側板５７の内部には、カメラ１１が配備されている。このカメラ１１は、改札通路６１の入口側（図１で手前側）から入場する利用者を撮像する。このため、カメラ１１は図３に示すように設置されていて、撮像領域Ｒを撮像する。
【００２０】
図２は、図１を出口側（図１で奥側）からみた図であって、向かって左側の自動改札装置５０に設置されたカメラ１１は、上述した撮像領域Ｒを撮像する。Ｐは改札通路６１を通行する利用者を示している。
【００２１】
以上のような自動改札装置５０は、例えば鉄道の駅に設置され、利用者が非接触ＩＣカードをアンテナ５４の上にかざすと、アンテナ５４が読み取った非接触ＩＣカードのデータが本体５１の内部に設けられている制御部に送られ、制御部が乗車媒体の適否を判定してゲート扉５２，５３の開閉を制御し、通行を許可または禁止する。
【００２２】
図４は、自動改札装置５０の電気的構成を示したブロック図である。１は自動改札装置５０の動作を制御する制御部としてのＣＰＵ、２はメモリから構成される記憶部である。記憶部２には、後述する処理結果を格納する処理結果エリア２ａと、カメラ１１で撮像した画像を格納する画像エリア２ｂとが設けられている。また、これ以外にも、乗車媒体から読み取った媒体情報が格納されるエリアや、ＣＰＵ１の動作プログラムが格納されるエリア、各種の制御パラメータが格納されるエリアなどを有している（図示省略）。３はゲート扉５２，５３を駆動する扉駆動部であって、扉開閉用のモータや、モータの駆動回路などから構成される。４は表示部であって、図１に示したランプ表示部５５、メッセージ表示部５６、小児／学生表示ランプ５８および通行可否表示部６０から構成される。５は上位装置であるホスト装置（図示省略）との間で通信を行うホスト通信部、６は自動改札装置５０の各部に電源を供給する電源部である。
【００２３】
７は撮像部であって、前述したカメラ１１とその駆動回路等から構成される。８は、カメラ１１で撮像された画像を処理する画像処理部であって、撮像画像から利用者の位置、利用者の人数、利用者の推定身長を算出する処理（詳細は後述）を行う。９は人間検知部であって、図３に示したセンサ４０などから構成される。１０はアンテナ５４の動作を制御するアンテナ制御部であって、アンテナ５４は非接触ＩＣカードからなる非接触媒体７０との間で無線通信を行い、非接触媒体７０に記録されている媒体情報を非接触で読み取る。
【００２４】
以上において、ＣＰＵ１は、本発明における通行処理手段の一実施形態を構成し、撮像部７は本発明における撮像手段の一実施形態を構成している。また、ＣＰＵ１および画像処理部８は、本発明における第１の算出手段、第２の算出手段、および判定手段の一実施形態を構成している。
【００２５】
図５は、自動改札装置５０の動作を示したフローチャートである。以下、このフローチャートに基づいて、不正通行の検出処理の詳細を説明する。
【００２６】
ステップＳ１では、乗車媒体を受け付ける。利用者の所持する非接触媒体７０がアンテナ５４にかざされて検知されると、乗車媒体が受け付けられたと判断してステップＳ２へ進む。
【００２７】
ステップＳ２では、カメラ１１が駆動されてシャッターが切られ、利用者の撮像が行われる。これにより、１枚目の画像が取得される。例えば、図２に示すように利用者Ｐが自動改札装置５０に入場する場合、図６のような画像Ｇが取得される。取得された画像は、記憶部２の画像エリア２ｂ（図４）に保存される。
【００２８】
次に、ステップＳ３へ進んで、１枚目の画像から、媒体受付時の利用者の位置（以下「旅客位置」という）を推定する。旅客位置は、利用者が自動改札装置５０の通路入口からどれだけ手前にいるかを表すもので、図７における通路入口位置ｋから利用者位置ｈまでの距離Ｂがこれに該当する。この旅客位置Ｂの推定方法については、後で詳しく説明する。
【００２９】
ステップＳ３で旅客位置の推定処理が終わると、次に、ステップＳ４〜Ｓ５と、ステップＳ６〜Ｓ１０とが並行して実行される。
【００３０】
まず、ステップＳ４では、ステップＳ２で取得された１枚目の画像から、利用者の人数を計数するとともに、利用者の身長を推定する。人数は、画像から人物の顔を抽出することにより算出することができる。身長の推定方法については、後で詳しく説明する。
【００３１】
ステップＳ４を実行した後は、ステップＳ５へ進み、算出した利用者の人数や身長のデータを記憶部２の処理結果エリア２ａへ保存する。これらのデータは、例えば図１２（ａ）に示すように、処理結果エリア２ａにおけるテーブルの画像番号「１」のエリアに格納される。
【００３２】
一方、ステップＳ６では、ステップＳ３で推定された旅客位置から３７．５ｃｍ先にあるセンサ４０の状態をチェックする。３７．５ｃｍの根拠については後述する。図８に示すように、センサ４０は、通路入口位置ｋから等間隔βで配置されているので、旅客位置から３７．５ｃｍ先に相当する通路内距離をＣとしたとき、３７．５ｃｍに最も近いセンサの番号Ｎ（Ｎ＝＃１〜＃ｎ）は、
Ｎ＝Ｃ／β＝（３７．５−Ｂ）／β ・・・ （１）
により求まり、これによって３７．５ｃｍ先のセンサ４０を選出することができる。なお、式（１）では、四捨五入により整数を算出する。
【００３３】
続くステップＳ７では、当該センサが遮光状態であるか否かをチェックする。センサが遮光状態でなければ（ステップＳ７：ＮＯ）、当該センサが利用者を検知していないと判断し、ステップＳ６へ戻る。センサが遮光状態になると（ステップＳ７：ＹＥＳ）当該センサが利用者を検知したと判断し、ステップＳ８へ進む。
【００３４】
ステップＳ８では、カメラ１１が再び駆動されてシャッターが切られ、利用者の撮像が行われる。これにより、２枚目の画像が取得される。取得された画像は、記憶部２の画像エリア２ｂ（図４）に保存される。
【００３５】
上記説明からわかるように、１枚目の画像は、媒体受付時に撮像され、このとき、利用者は乗車媒体をかざすために、旅客位置で一旦立ち止まった状態にある。一方、２枚目の画像は、旅客位置から３７．５ｃｍ先のセンサが遮光状態になったときに撮像される。これは、日本人成人の平均歩幅が７５ｃｍであり、その中間である３７．５ｃｍにおいて、１枚目の画像と歩き方（姿勢）の点で最も差異が出やすいことから、この差異の出やすい中間タイミングで２枚目の画像を取得することで、後述する１枚目の画像と２枚目の画像との突合における判定精度を上げるためである。
【００３６】
次に、ステップＳ９へ進んで、ステップＳ８で取得された２枚目の画像から、利用者の人数を計数するとともに、利用者の身長を推定する。前述のステップＳ４と同様、人数は、画像から人物の顔を抽出することで算出できる。身長の推定方法については後述する。
【００３７】
ステップＳ９を実行した後は、ステップＳ１０へ進み、算出した利用者の人数や身長のデータを記憶部２の処理結果エリア２ａへ保存する。これらのデータは、例えば図１２（ａ）に示すように、処理結果エリア２ａにおけるテーブルの画像番号「２」のエリアに格納される。
【００３８】
次に、ステップＳ１１では、ステップＳ５で保存した１枚目の画像の処理結果（利用者人数、推定身長）と、ステップＳ１０で保存した２枚目の画像の処理結果（利用者人数、推定身長）とを、処理結果エリア２ａから読み出して、それらを突合する。そして、以下の検証を行う。
【００３９】
最初に、ステップＳ１２において、身長の推定結果に所定値以上の差があるかどうかを検証する。ここでは、所定値を１０ｃｍとしている。但し、この値は一例であって、他の値を用いてもよい。
【００４０】
推定身長に１０ｃｍ以上の差がない場合（ステップＳ１２：ＮＯ）は、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、人数の計数結果に１人以上の差があるかどうかを検証する。１人以上の差がなければ（ステップＳ１３：ＮＯ）、１枚目の画像から得られた人数と、２枚目の画像から得られた人数が同じ（共に１人）と判断し、ステップＳ１５へ進んで通常の改札処理を行う。この場合は、利用者が正常通行者なので、ゲート扉５３を開いて入場を許可する。なお、実際には、入場許可にあたって、アンテナ５４が非接触媒体７０から読み取った乗車区間や有効期間などの媒体情報も参照されるが、ここでは簡単のためにそれらの判定処理を省略してある（後述のステップＳ１６、Ｓ１９においても同様）。
【００４１】
ステップＳ１３で１人以上の差がある場合は（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、ステップＳ１４へ進んで、１枚目の画像から得られた人数が１人で、２枚目の画像から得られた人数が２人かどうかを検証する。
【００４２】
ステップＳ１４の検証結果がＹＥＳであれば、ステップＳ１６へ進む。ステップＳ１６では、図１７に示すように、乗車媒体をかざして正規に入場した１人目の利用者Ｐ１に続いて、２人目の利用者Ｐ２が無札で入場したと判断し、１人目の利用者に対しては通常の改札処理（入場許可）を行う一方、２人目の利用者に対しては不正入場処理、すなわちゲート扉５３を閉じて入場を禁止する処理を行う。
【００４３】
ステップＳ１４の検証結果がＮＯであれば、不正はないと判断してステップＳ１５へ進み、通常の改札処理（入場許可）を行う。
【００４４】
ステップＳ１２において、推定身長に１０ｃｍ以上の差がある場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）は、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、推定身長が第１の基準値以下と第２の基準値以上に分かれるかどうかを検証する。ここでは、第１の基準値を１１４ｃｍとし、第２の基準値を１３４ｃｍとしている。これらの値は、先述の大人／子供の判定基準である１２４ｃｍと誤差の±１０ｃｍから導出されたものである。但し、これらの基準値も一例であり、他の基準値を用いてもよい。
【００４５】
ステップＳ１７で、推定身長が１１４ｃｍ以下と１３４ｃｍ以上に分かれる場合は（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、ステップＳ１８へ進み、大人がかがんで通行していると判断し、不正入場処理（入場禁止）を行う。
【００４６】
ステップＳ１７で、推定身長が１１４ｃｍ以下と１３４ｃｍ以上に分かれない場合は（ステップＳ１７：ＮＯ）、ステップＳ１９へ進み、身長推定結果は誤差の範囲内と判断して、通常処理（入場許可）を行う。
【００４７】
図１２〜図１６は、上述したステップＳ１２〜Ｓ１９における種々の判定パターンを例示したもので、各図の（ａ）は処理結果エリア２ａに保存された推定身長と利用者人数のデータ、（ｂ）は判定結果と処理種別をそれぞれ表している。
【００４８】
図１２（ａ）では、１枚目の画像（画像番号１）から得られた推定身長は１７０ｃｍ、２枚目の画像（画像番号２）から得られた推定身長は１７３ｃｍであり、人数はいずれの場合も１人となっている。したがって、ステップＳ１２での判定はＮＯ、ステップＳ１３での判定はＮＯとなり、ステップＳ１５で通常処理が行われる。すなわち、図１２（ｂ）のように判定結果は正常となり、入場が許可される。
【００４９】
図１３（ａ）では、１枚目の画像（画像番号１）から得られた推定身長は１７０ｃｍ、２枚目の画像（画像番号２）から得られた推定身長は１７３ｃｍであり、人数は１枚目の画像の場合が１人、２枚目の画像の場合が２人となっている。したがって、ステップＳ１２での判定はＮＯ、ステップＳ１３での判定はＹＥＳ、ステップＳ１４での判定はＹＥＳとなり、ステップＳ１６で通常処理と不正入場処理とが行われる。すなわち、図１３（ｂ）のように、１人目については判定結果は正常で入場が許可され、２人目については判定結果は無札入場で入場が禁止される。
【００５０】
図１４（ａ）では、１枚目の画像（画像番号１）から得られた推定身長は１７０ｃｍ、２枚目の画像（画像番号２）から得られた推定身長は１７３ｃｍであり、人数は１枚目の画像の場合が２人、２枚目の画像の場合が１人となっている。したがって、ステップＳ１２での判定はＮＯ、ステップＳ１３での判定はＹＥＳ、ステップＳ１４での判定はＮＯとなり、ステップＳ１５で通常処理が行われる。この場合は、１枚目と２枚目とで人数が一致しないが、実際に入場したのは１人であるので、通常処理を行う。すなわち、図１４（ｂ）のように、判定結果は正常で入場が許可される。
【００５１】
図１５（ａ）では、１枚目の画像（画像番号１）から得られた推定身長は１７０ｃｍ、２枚目の画像（画像番号２）から得られた推定身長は９０ｃｍであり、人数はいずれの場合も１人となっている。したがって、ステップＳ１２での判定はＹＥＳ、ステップＳ１７での判定はＹＥＳとなり、ステップＳ１８で不正入場処理が行われる。すなわち、図１５（ｂ）のように、かがんで通行していると判定され、入場が禁止される。
【００５２】
図１６（ａ）では、１枚目の画像（画像番号１）から得られた推定身長は１７５ｃｍ、２枚目の画像（画像番号２）から得られた推定身長は１６３ｃｍであり、人数はいずれの場合も１人となっている。したがって、ステップＳ１２での判定はＹＥＳ、ステップＳ１７での判定はＮＯとなり、ステップＳ１９で通常処理が行われる。すなわち、図１６（ｂ）のように、判定結果は正常（誤差の範囲）で入場が許可される。
【００５３】
次に、図６と図７を参照して、図５のステップＳ３における旅客位置の推定方法を説明する。図６は、カメラ１１が撮像した利用者Ｐの旅客位置における画像の例、図７は、自動改札装置５０を上からみた場合の撮像状態を示す図である。
【００５４】
図６において、ａは、画像Ｇ上での利用者Ｐの右腕と画像右端との間の距離、ｕは画像Ｇ上での画像右端と画像左端との距離である。図７において、ｎはカメラ１１の撮像面、αはカメラ１１の設置角度、ｋは通路入口位置、ｈは利用者位置、ｍは撮像面ｎと平行な直線、Ｒは撮像領域である。Ａは、図６のａの実空間での距離であり、Ｕは、図６のｕの実空間での距離である。距離ａ内の横方向の画素数をｉ、距離ｕ内の横方向の画素数をｊとしたとき、Ａは、次式により求めることができる。
Ａ＝Ｕ・（ｉ／ｊ） ・・・ （２）
Ｕとｊの値はあらかじめ分かっているので、撮像素子の出力からｉの値を求めれば、Ａは一義的に定まる。したがって、旅客位置Ｂは次式から算出される。
Ｂ＝Ａ・ｓｉｎα＝Ｕ・（ｉ／ｊ）・ｓｉｎα ・・・ （３）
【００５５】
次に、図９〜図１１を参照して、図５のステップＳ４およびＳ９における身長推定方法を説明する。図９は、２次元のｘｙ空間におけるカメラ１１の撮像状態を示す図、図１０は、２次元のｙｚ空間におけるカメラ１１の撮像状態を示す図、図１１は三角測量の原理を説明する図である。
【００５６】
図９において、２０はカメラ１１の光軸であって、ｘｙ空間において撮像領域Ｒの中心に位置している。光軸２０は、図１０に示すように、ｙｚ空間においても撮像領域Ｒの中心に位置する。図１０において、γは光軸２０とｙ軸とのなす角度、すなわちカメラ１１の取付角度である。ここで、光軸２０の長さをＱとすると、光軸２０から下の自動改札装置５０の上面までの距離Ｌ２は
Ｌ２＝Ｑ・ｓｉｎγ ・・・ （４）
となる。Ｑの算出方法については後述する。また、Ｌ２に含まれる垂直方向（ｚ方向）の画素数をＬ２で割った値、すなわち１画素あたりの垂直方向の距離をＫとし、光軸２０から上の利用者Ｐの頭部上端までの距離Ｌ１に含まれる垂直方向の画素数をσとすると、Ｌ１は次式から算出される。
Ｌ１＝Ｋ・σ ・・・ （５）
また、Ｌ３は自動改札装置５０の高さであって、既知の値である。よって、利用者Ｐの身長Ｌは、上述したＬ１、Ｌ２、Ｌ３を用いて
Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３ ・・・ （６）
で算出される。
【００５７】
図１０における光軸２０の長さＱは、図１１に示した公知の三角測量の原理から求めることができる。図１１において、１１ａ、１１ｂは、カメラ１１に備わる１対のレンズであって、撮像面と平行な方向に距離Ｅをおいて配置されている。Ｗは撮像対象物、ｆはレンズ１１ａ、１１ｂの焦点距離、Ｄはレンズ１１ａ、１１ｂの視差である。ここで、Ｑ／Ｅ＝ｆ／Ｄであるから、
Ｑ＝Ｅ・ｆ／Ｄ ・・・ （６）
となる。よって、このＱを用いて式（４）からＬ２を求めることができる。
【００５８】
以上述べたように、上述した実施形態においては、利用者Ｐの所持する乗車媒体が受け付けられると、カメラ１１を駆動して１枚目の画像を取得し、この１枚目の画像に基づいて、媒体受付時の利用者Ｐの位置（旅客位置）を算出する。また、利用者Ｐが、旅客位置より所定距離（３７．５ｃｍ）だけ前方の位置へ移動したことが検出されると、再びカメラ１１を駆動して２枚目の画像を取得する。そして、１枚目の画像から得られる利用者の人数および推定身長と、２枚目の画像から得られる利用者の人数および推定身長とを突合し、当該突合結果に基づいて不正通行の有無を判定するようにしている。このため、２つの画像から、利用者の人数と推定身長とに基づいて、不正通行を高精度に検出することができる。また、カメラ１１は、１回の通行に対して２回撮像を行うだけであるので、画像を保存する記憶部２のメモリ容量も少なくて済む。
【００５９】
なお、上述した実施形態では、突合において推定身長と人数の両方を用いたが、推定身長のみを突合してもよく、あるいは人数のみを突合してもよい。
【００６０】
本発明は、上述した実施形態以外にも、種々の実施形態を採用することができる。例えば、上記実施形態では、カメラ１１を改札通路６１の片側の自動改札装置５０に設置し、入場する利用者を撮像する例を挙げたが、自動改札装置５０を入場（改札）と出場（集札）の両用機とする場合は、通路の両側の自動改札装置５０にカメラをそれぞれ設け、一方のカメラは改札通路６１の入場側に光軸を向けて入場する利用者を撮像し、他方のカメラは改札通路６１の出場側に光軸を向けて出場する利用者を撮像するようにしてもよい。
【００６１】
また、上記実施形態では、カメラ１１を自動改札装置５０の側板５７の内部に設置したが、自動改札装置５０の本体５１にカメラ１１を設置してもよく、カメラ１１の設置場所は任意である。
【００６２】
また、上記実施形態では、非接触媒体専用の自動改札装置５０を例に挙げたが、本発明は、非接触媒体と磁気券の両方に対応した自動改札装置や、磁気券のみに対応した自動改札装置にも適用することができる。
【００６３】
さらに、本発明は、自動改札装置に限らず、入退出管理システムに用いられるゲート装置などにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施形態に係る自動改札装置を示した斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る自動改札装置を示した正面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る自動改札装置を示した側面図である。
【図４】自動改札装置の電気的構成を示したブロック図である。
【図５】自動改札装置の動作を示したフローチャートである。
【図６】カメラが撮像した利用者の旅客位置における画像の例である。
【図７】自動改札装置を上からみた場合の撮像状態を示す図である。
【図８】センサの選定を説明する図である。
【図９】２次元のｘｙ空間におけるカメラの撮像状態を示す図である。
【図１０】２次元のｙｚ空間におけるカメラの撮像状態を示す図である。
【図１１】三角測量の原理を説明する図である。
【図１２】判定パターンの例である。
【図１３】判定パターンの例である。
【図１４】判定パターンの例である。
【図１５】判定パターンの例である。
【図１６】判定パターンの例である。
【図１７】複数の利用者の進入を説明する図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ ＣＰＵ
２ 記憶部
２ａ 処理結果エリア
２ｂ 画像エリア
７ 撮像部
８ 画像処理部
１１ カメラ
５０ 自動改札装置
７０ 非接触媒体
Ｂ 旅客位置
Ｇ 画像
Ｌ 身長
Ｐ 利用者
Ｒ 撮像領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道の駅などに設置される自動改札装置のような通行制御装置に関し、特に、利用者を撮像するための撮像装置を備えた通行制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動改札装置において、例えば大人と子供の判別を行う場合、従来は透過型の赤外線センサが用いられていた。しかしながら、赤外線センサ方式には、大人がかがんで入場したような場合に、不正入場を検出できないという問題がある。そこで、より高精度に不正を検出する手段として、カメラにより通行者を撮影し、得られた画像を解析することにより通行状態を検出する方法が提案されている。下記の特許文献１には、カメラの撮像画像から大人か子供かを判別する技術が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１４０３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
画像技術は、自動改札装置における高精度な検出手段として最近注目されており、例えば、顔認証による年齢推定や身長推定のようなアプリケーションを用いた大人／子供の判別なども実現化されつつあるが、その一方でまだ解決すべき課題も多い。例えば、顔認証の場合は、通行者がサングラスやマスクを装着していると、年齢推定ができない。また、身長推定の場合は、推定誤差が±１０ｃｍ程度あるため、通行者の身長が改札装置における大人／子供の判定基準（身長１２４ｃｍ）付近にある場合は、判定結果の信憑性が薄くなる。さらに、通行者が重なって入場した場合は、正確な人数を計数できないという問題もある。
【０００５】
本発明は、撮像画像を用いて不正通行を高精度に検出することが可能な通行制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る通行制御装置は、通路を通行する利用者を撮像する撮像手段と、この撮像手段が撮像した画像に基づいて、利用者の不正通行の有無を判定する判定手段と、この判定手段の判定結果に応じた通行処理を行なう通行処理手段とを備えた通行制御装置であって、利用者の所持する媒体が受け付けられると、撮像手段を駆動して１枚目の画像を取得し、この１枚目の画像に基づいて、媒体受付時の利用者の位置を算出する。また、利用者が、算出された位置より所定距離だけ前方の位置へ移動したことが検出されると、撮像手段を駆動して２枚目の画像を取得する。そして、判定手段は、１枚目および２枚目の画像に基づいて、利用者の不正通行の有無を判定する。
【０００７】
このようにすると、媒体受付時の利用者の位置において得られた１枚目の画像の解析結果と、その位置から所定距離だけ前方の位置で得られた２枚目の画像の解析結果とを突合することで、不正通行を高精度に検出することができる。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態では、１枚目の画像に基づいて、利用者の推定身長および／または利用者の人数を算出する第１の算出手段と、２枚目の画像に基づいて、利用者の推定身長および／または利用者の人数を算出する第２の算出手段とが設けられる。この場合、判定手段は、第１の算出手段が算出した推定身長および／または人数と、第２の算出手段が算出した推定身長および／または人数とを突合し、当該突合結果に基づいて不正通行の有無を判定する。
【０００９】
このようにすると、１枚目と２枚目の各画像から得られる利用者の人数および／または推定身長を用いて、不正通行を高精度に検出することができる。
【００１０】
この場合、判定手段は、突合の結果、第１の算出手段が算出した推定身長と、第２の算出手段が算出した推定身長との差が所定値以上か否かを検証し、当該検証結果に基づいて不正通行の有無を判定するようにすればよい。
【００１１】
このようにすると、１枚目と２枚目の各画像から得られる推定身長の差を検証することで、不正通行をより高精度に検出することができる。
【００１２】
検証の結果、推定身長の差が所定値以上でない場合は、第１の算出手段が算出した利用者の人数と、第２の算出手段が算出した利用者の人数とが同じであれば、利用者を正常通行者と判定すればよい。このとき、通行処理手段は、判定結果に応じて、利用者の通行を許可する。
【００１３】
一方、第１の算出手段が算出した利用者の人数と、第２の算出手段が算出した利用者の人数とが同じでない場合は、第１の算出手段が算出した利用者の人数が１人で、かつ、第２の算出手段が算出した利用者の人数が２人であれば、２人目の利用者を無札通行者と判定すればよい。このとき、通行処理手段は、判定結果に応じて、２人目の利用者の通行を禁止する。
【００１４】
また、検証の結果、推定身長の差が所定値以上である場合は、当該推定身長が、第１の基準値以下と第２の基準値以上に分かれるときは、利用者がかがんで通行していると判定すればよい。このとき、通行処理手段は、判定結果に応じて、利用者の通行を禁止する。
【００１５】
一方、推定身長が、第１の基準値以下と第２の基準値以上に分かれないときは、推定身長の差を誤差の範囲と判定すればよい。このとき、通行処理手段は、判定結果に応じて、利用者の通行を許可する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、媒体受付時に撮像された１枚目の画像と、その後に撮像された２枚目の画像とを用いて、不正通行を高精度に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１ないし図３は、本発明の実施形態に係る自動改札装置を示した図であり、図１は斜視図、図２は正面図、図３は側面図である。図において、５０は自動改札装置、５１は自動改札装置５０の本体、５２は自動改札装置５０の入口側（改札側）に設けられたゲート扉、５３は自動改札装置５０の出口側（集札側）に設けられたゲート扉、５４は自動改札装置５０で使用される非接触ＩＣカード（図示省略）との間で通信を行うアンテナ、５５はアンテナ５４で読み取った非接触ＩＣカードが正常な乗車媒体であるか否かを表示するランプ表示部、５６は利用者に対して通行許可や通行禁止等の各種メッセージを表示するメッセージ表示部、５７は本体５１の側部に設けられた側板、５８は側板５７の上面に設けられた小児／学生表示ランプ、５９は側板５７内に設けられているセンサやカメラ（後述）を覆うカバー、６０は本体５１の正面に設けられている通行可否表示部、６１は１対の自動改札装置５０により形成される改札通路である。ｘ、ｙ、ｚは３次元空間の座標軸を表しており、ｘは改札通路６１の通行方向（長手方向）と直交する方向の座標軸、ｙは改札通路６１の通行方向と同方向の座標軸、ｚは垂直方向の座標軸である。
【００１８】
図３は、図１における右側の自動改札装置５０のカバー５９を取り外した状態の側面図である。４０は通行方向に直線状に複数個配列された人間位置追跡用のセンサであって、例えば透過型の光センサから構成されている。また、図１の左側の自動改札装置５０における側板５７にも、改札通路６１を挟んでセンサ４０のそれぞれと対向する位置に、透過型の光センサが複数個設けられている。そして、各自動改札装置５０においては、センサを構成する投光素子と受光素子とが通行方向に交互に配列されており、かつ、一方の自動改札装置５０の投光素子と他方の自動改札装置５０の受光素子とが改札通路６１を挟んで対向している。
【００１９】
図１に示すように、右側の自動改札装置５０の側板５７の内部には、カメラ１１が配備されている。このカメラ１１は、改札通路６１の入口側（図１で手前側）から入場する利用者を撮像する。このため、カメラ１１は図３に示すように設置されていて、撮像領域Ｒを撮像する。
【００２０】
図２は、図１を出口側（図１で奥側）からみた図であって、向かって左側の自動改札装置５０に設置されたカメラ１１は、上述した撮像領域Ｒを撮像する。Ｐは改札通路６１を通行する利用者を示している。
【００２１】
以上のような自動改札装置５０は、例えば鉄道の駅に設置され、利用者が非接触ＩＣカードをアンテナ５４の上にかざすと、アンテナ５４が読み取った非接触ＩＣカードのデータが本体５１の内部に設けられている制御部に送られ、制御部が乗車媒体の適否を判定してゲート扉５２，５３の開閉を制御し、通行を許可または禁止する。
【００２２】
図４は、自動改札装置５０の電気的構成を示したブロック図である。１は自動改札装置５０の動作を制御する制御部としてのＣＰＵ、２はメモリから構成される記憶部である。記憶部２には、後述する処理結果を格納する処理結果エリア２ａと、カメラ１１で撮像した画像を格納する画像エリア２ｂとが設けられている。また、これ以外にも、乗車媒体から読み取った媒体情報が格納されるエリアや、ＣＰＵ１の動作プログラムが格納されるエリア、各種の制御パラメータが格納されるエリアなどを有している（図示省略）。３はゲート扉５２，５３を駆動する扉駆動部であって、扉開閉用のモータや、モータの駆動回路などから構成される。４は表示部であって、図１に示したランプ表示部５５、メッセージ表示部５６、小児／学生表示ランプ５８および通行可否表示部６０から構成される。５は上位装置であるホスト装置（図示省略）との間で通信を行うホスト通信部、６は自動改札装置５０の各部に電源を供給する電源部である。
【００２３】
７は撮像部であって、前述したカメラ１１とその駆動回路等から構成される。８は、カメラ１１で撮像された画像を処理する画像処理部であって、撮像画像から利用者の位置、利用者の人数、利用者の推定身長を算出する処理（詳細は後述）を行う。９は人間検知部であって、図３に示したセンサ４０などから構成される。１０はアンテナ５４の動作を制御するアンテナ制御部であって、アンテナ５４は非接触ＩＣカードからなる非接触媒体７０との間で無線通信を行い、非接触媒体７０に記録されている媒体情報を非接触で読み取る。
【００２４】
以上において、ＣＰＵ１は、本発明における通行処理手段の一実施形態を構成し、撮像部７は本発明における撮像手段の一実施形態を構成している。また、ＣＰＵ１および画像処理部８は、本発明における第１の算出手段、第２の算出手段、および判定手段の一実施形態を構成している。
【００２５】
図５は、自動改札装置５０の動作を示したフローチャートである。以下、このフローチャートに基づいて、不正通行の検出処理の詳細を説明する。
【００２６】
ステップＳ１では、乗車媒体を受け付ける。利用者の所持する非接触媒体７０がアンテナ５４にかざされて検知されると、乗車媒体が受け付けられたと判断してステップＳ２へ進む。
【００２７】
ステップＳ２では、カメラ１１が駆動されてシャッターが切られ、利用者の撮像が行われる。これにより、１枚目の画像が取得される。例えば、図２に示すように利用者Ｐが自動改札装置５０に入場する場合、図６のような画像Ｇが取得される。取得された画像は、記憶部２の画像エリア２ｂ（図４）に保存される。
【００２８】
次に、ステップＳ３へ進んで、１枚目の画像から、媒体受付時の利用者の位置（以下「旅客位置」という）を推定する。旅客位置は、利用者が自動改札装置５０の通路入口からどれだけ手前にいるかを表すもので、図７における通路入口位置ｋから利用者位置ｈまでの距離Ｂがこれに該当する。この旅客位置Ｂの推定方法については、後で詳しく説明する。
【００２９】
ステップＳ３で旅客位置の推定処理が終わると、次に、ステップＳ４〜Ｓ５と、ステップＳ６〜Ｓ１０とが並行して実行される。
【００３０】
まず、ステップＳ４では、ステップＳ２で取得された１枚目の画像から、利用者の人数を計数するとともに、利用者の身長を推定する。人数は、画像から人物の顔を抽出することにより算出することができる。身長の推定方法については、後で詳しく説明する。
【００３１】
ステップＳ４を実行した後は、ステップＳ５へ進み、算出した利用者の人数や身長のデータを記憶部２の処理結果エリア２ａへ保存する。これらのデータは、例えば図１２（ａ）に示すように、処理結果エリア２ａにおけるテーブルの画像番号「１」のエリアに格納される。
【００３２】
一方、ステップＳ６では、ステップＳ３で推定された旅客位置から３７．５ｃｍ先にあるセンサ４０の状態をチェックする。３７．５ｃｍの根拠については後述する。図８に示すように、センサ４０は、通路入口位置ｋから等間隔βで配置されているので、旅客位置から３７．５ｃｍ先に相当する通路内距離をＣとしたとき、３７．５ｃｍに最も近いセンサの番号Ｎ（Ｎ＝＃１〜＃ｎ）は、
Ｎ＝Ｃ／β＝（３７．５−Ｂ）／β ・・・ （１）
により求まり、これによって３７．５ｃｍ先のセンサ４０を選出することができる。なお、式（１）では、四捨五入により整数を算出する。
【００３３】
続くステップＳ７では、当該センサが遮光状態であるか否かをチェックする。センサが遮光状態でなければ（ステップＳ７：ＮＯ）、当該センサが利用者を検知していないと判断し、ステップＳ６へ戻る。センサが遮光状態になると（ステップＳ７：ＹＥＳ）当該センサが利用者を検知したと判断し、ステップＳ８へ進む。
【００３４】
ステップＳ８では、カメラ１１が再び駆動されてシャッターが切られ、利用者の撮像が行われる。これにより、２枚目の画像が取得される。取得された画像は、記憶部２の画像エリア２ｂ（図４）に保存される。
【００３５】
上記説明からわかるように、１枚目の画像は、媒体受付時に撮像され、このとき、利用者は乗車媒体をかざすために、旅客位置で一旦立ち止まった状態にある。一方、２枚目の画像は、旅客位置から３７．５ｃｍ先のセンサが遮光状態になったときに撮像される。これは、日本人成人の平均歩幅が７５ｃｍであり、その中間である３７．５ｃｍにおいて、１枚目の画像と歩き方（姿勢）の点で最も差異が出やすいことから、この差異の出やすい中間タイミングで２枚目の画像を取得することで、後述する１枚目の画像と２枚目の画像との突合における判定精度を上げるためである。
【００３６】
次に、ステップＳ９へ進んで、ステップＳ８で取得された２枚目の画像から、利用者の人数を計数するとともに、利用者の身長を推定する。前述のステップＳ４と同様、人数は、画像から人物の顔を抽出することで算出できる。身長の推定方法については後述する。
【００３７】
ステップＳ９を実行した後は、ステップＳ１０へ進み、算出した利用者の人数や身長のデータを記憶部２の処理結果エリア２ａへ保存する。これらのデータは、例えば図１２（ａ）に示すように、処理結果エリア２ａにおけるテーブルの画像番号「２」のエリアに格納される。
【００３８】
次に、ステップＳ１１では、ステップＳ５で保存した１枚目の画像の処理結果（利用者人数、推定身長）と、ステップＳ１０で保存した２枚目の画像の処理結果（利用者人数、推定身長）とを、処理結果エリア２ａから読み出して、それらを突合する。そして、以下の検証を行う。
【００３９】
最初に、ステップＳ１２において、身長の推定結果に所定値以上の差があるかどうかを検証する。ここでは、所定値を１０ｃｍとしている。但し、この値は一例であって、他の値を用いてもよい。
【００４０】
推定身長に１０ｃｍ以上の差がない場合（ステップＳ１２：ＮＯ）は、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、人数の計数結果に１人以上の差があるかどうかを検証する。１人以上の差がなければ（ステップＳ１３：ＮＯ）、１枚目の画像から得られた人数と、２枚目の画像から得られた人数が同じ（共に１人）と判断し、ステップＳ１５へ進んで通常の改札処理を行う。この場合は、利用者が正常通行者なので、ゲート扉５３を開いて入場を許可する。なお、実際には、入場許可にあたって、アンテナ５４が非接触媒体７０から読み取った乗車区間や有効期間などの媒体情報も参照されるが、ここでは簡単のためにそれらの判定処理を省略してある（後述のステップＳ１６、Ｓ１９においても同様）。
【００４１】
ステップＳ１３で１人以上の差がある場合は（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、ステップＳ１４へ進んで、１枚目の画像から得られた人数が１人で、２枚目の画像から得られた人数が２人かどうかを検証する。
【００４２】
ステップＳ１４の検証結果がＹＥＳであれば、ステップＳ１６へ進む。ステップＳ１６では、図１７に示すように、乗車媒体をかざして正規に入場した１人目の利用者Ｐ１に続いて、２人目の利用者Ｐ２が無札で入場したと判断し、１人目の利用者に対しては通常の改札処理（入場許可）を行う一方、２人目の利用者に対しては不正入場処理、すなわちゲート扉５３を閉じて入場を禁止する処理を行う。
【００４３】
ステップＳ１４の検証結果がＮＯであれば、不正はないと判断してステップＳ１５へ進み、通常の改札処理（入場許可）を行う。
【００４４】
ステップＳ１２において、推定身長に１０ｃｍ以上の差がある場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）は、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、推定身長が第１の基準値以下と第２の基準値以上に分かれるかどうかを検証する。ここでは、第１の基準値を１１４ｃｍとし、第２の基準値を１３４ｃｍとしている。これらの値は、先述の大人／子供の判定基準である１２４ｃｍと誤差の±１０ｃｍから導出されたものである。但し、これらの基準値も一例であり、他の基準値を用いてもよい。
【００４５】
ステップＳ１７で、推定身長が１１４ｃｍ以下と１３４ｃｍ以上に分かれる場合は（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、ステップＳ１８へ進み、大人がかがんで通行していると判断し、不正入場処理（入場禁止）を行う。
【００４６】
ステップＳ１７で、推定身長が１１４ｃｍ以下と１３４ｃｍ以上に分かれない場合は（ステップＳ１７：ＮＯ）、ステップＳ１９へ進み、身長推定結果は誤差の範囲内と判断して、通常処理（入場許可）を行う。
【００４７】
図１２〜図１６は、上述したステップＳ１２〜Ｓ１９における種々の判定パターンを例示したもので、各図の（ａ）は処理結果エリア２ａに保存された推定身長と利用者人数のデータ、（ｂ）は判定結果と処理種別をそれぞれ表している。
【００４８】
図１２（ａ）では、１枚目の画像（画像番号１）から得られた推定身長は１７０ｃｍ、２枚目の画像（画像番号２）から得られた推定身長は１７３ｃｍであり、人数はいずれの場合も１人となっている。したがって、ステップＳ１２での判定はＮＯ、ステップＳ１３での判定はＮＯとなり、ステップＳ１５で通常処理が行われる。すなわち、図１２（ｂ）のように判定結果は正常となり、入場が許可される。
【００４９】
図１３（ａ）では、１枚目の画像（画像番号１）から得られた推定身長は１７０ｃｍ、２枚目の画像（画像番号２）から得られた推定身長は１７３ｃｍであり、人数は１枚目の画像の場合が１人、２枚目の画像の場合が２人となっている。したがって、ステップＳ１２での判定はＮＯ、ステップＳ１３での判定はＹＥＳ、ステップＳ１４での判定はＹＥＳとなり、ステップＳ１６で通常処理と不正入場処理とが行われる。すなわち、図１３（ｂ）のように、１人目については判定結果は正常で入場が許可され、２人目については判定結果は無札入場で入場が禁止される。
【００５０】
図１４（ａ）では、１枚目の画像（画像番号１）から得られた推定身長は１７０ｃｍ、２枚目の画像（画像番号２）から得られた推定身長は１７３ｃｍであり、人数は１枚目の画像の場合が２人、２枚目の画像の場合が１人となっている。したがって、ステップＳ１２での判定はＮＯ、ステップＳ１３での判定はＹＥＳ、ステップＳ１４での判定はＮＯとなり、ステップＳ１５で通常処理が行われる。この場合は、１枚目と２枚目とで人数が一致しないが、実際に入場したのは１人であるので、通常処理を行う。すなわち、図１４（ｂ）のように、判定結果は正常で入場が許可される。
【００５１】
図１５（ａ）では、１枚目の画像（画像番号１）から得られた推定身長は１７０ｃｍ、２枚目の画像（画像番号２）から得られた推定身長は９０ｃｍであり、人数はいずれの場合も１人となっている。したがって、ステップＳ１２での判定はＹＥＳ、ステップＳ１７での判定はＹＥＳとなり、ステップＳ１８で不正入場処理が行われる。すなわち、図１５（ｂ）のように、かがんで通行していると判定され、入場が禁止される。
【００５２】
図１６（ａ）では、１枚目の画像（画像番号１）から得られた推定身長は１７５ｃｍ、２枚目の画像（画像番号２）から得られた推定身長は１６３ｃｍであり、人数はいずれの場合も１人となっている。したがって、ステップＳ１２での判定はＹＥＳ、ステップＳ１７での判定はＮＯとなり、ステップＳ１９で通常処理が行われる。すなわち、図１６（ｂ）のように、判定結果は正常（誤差の範囲）で入場が許可される。
【００５３】
次に、図６と図７を参照して、図５のステップＳ３における旅客位置の推定方法を説明する。図６は、カメラ１１が撮像した利用者Ｐの旅客位置における画像の例、図７は、自動改札装置５０を上からみた場合の撮像状態を示す図である。
【００５４】
図６において、ａは、画像Ｇ上での利用者Ｐの右腕と画像右端との間の距離、ｕは画像Ｇ上での画像右端と画像左端との距離である。図７において、ｎはカメラ１１の撮像面、αはカメラ１１の設置角度、ｋは通路入口位置、ｈは利用者位置、ｍは撮像面ｎと平行な直線、Ｒは撮像領域である。Ａは、図６のａの実空間での距離であり、Ｕは、図６のｕの実空間での距離である。距離ａ内の横方向の画素数をｉ、距離ｕ内の横方向の画素数をｊとしたとき、Ａは、次式により求めることができる。
Ａ＝Ｕ・（ｉ／ｊ） ・・・ （２）
Ｕとｊの値はあらかじめ分かっているので、撮像素子の出力からｉの値を求めれば、Ａは一義的に定まる。したがって、旅客位置Ｂは次式から算出される。
Ｂ＝Ａ・ｓｉｎα＝Ｕ・（ｉ／ｊ）・ｓｉｎα ・・・ （３）
【００５５】
次に、図９〜図１１を参照して、図５のステップＳ４およびＳ９における身長推定方法を説明する。図９は、２次元のｘｙ空間におけるカメラ１１の撮像状態を示す図、図１０は、２次元のｙｚ空間におけるカメラ１１の撮像状態を示す図、図１１は三角測量の原理を説明する図である。
【００５６】
図９において、２０はカメラ１１の光軸であって、ｘｙ空間において撮像領域Ｒの中心に位置している。光軸２０は、図１０に示すように、ｙｚ空間においても撮像領域Ｒの中心に位置する。図１０において、γは光軸２０とｙ軸とのなす角度、すなわちカメラ１１の取付角度である。ここで、光軸２０の長さをＱとすると、光軸２０から下の自動改札装置５０の上面までの距離Ｌ２は
Ｌ２＝Ｑ・ｓｉｎγ ・・・ （４）
となる。Ｑの算出方法については後述する。また、Ｌ２に含まれる垂直方向（ｚ方向）の画素数をＬ２で割った値、すなわち１画素あたりの垂直方向の距離をＫとし、光軸２０から上の利用者Ｐの頭部上端までの距離Ｌ１に含まれる垂直方向の画素数をσとすると、Ｌ１は次式から算出される。
Ｌ１＝Ｋ・σ ・・・ （５）
また、Ｌ３は自動改札装置５０の高さであって、既知の値である。よって、利用者Ｐの身長Ｌは、上述したＬ１、Ｌ２、Ｌ３を用いて
Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３ ・・・ （６）
で算出される。
【００５７】
図１０における光軸２０の長さＱは、図１１に示した公知の三角測量の原理から求めることができる。図１１において、１１ａ、１１ｂは、カメラ１１に備わる１対のレンズであって、撮像面と平行な方向に距離Ｅをおいて配置されている。Ｗは撮像対象物、ｆはレンズ１１ａ、１１ｂの焦点距離、Ｄはレンズ１１ａ、１１ｂの視差である。ここで、Ｑ／Ｅ＝ｆ／Ｄであるから、
Ｑ＝Ｅ・ｆ／Ｄ ・・・ （６）
となる。よって、このＱを用いて式（４）からＬ２を求めることができる。
【００５８】
以上述べたように、上述した実施形態においては、利用者Ｐの所持する乗車媒体が受け付けられると、カメラ１１を駆動して１枚目の画像を取得し、この１枚目の画像に基づいて、媒体受付時の利用者Ｐの位置（旅客位置）を算出する。また、利用者Ｐが、旅客位置より所定距離（３７．５ｃｍ）だけ前方の位置へ移動したことが検出されると、再びカメラ１１を駆動して２枚目の画像を取得する。そして、１枚目の画像から得られる利用者の人数および推定身長と、２枚目の画像から得られる利用者の人数および推定身長とを突合し、当該突合結果に基づいて不正通行の有無を判定するようにしている。このため、２つの画像から、利用者の人数と推定身長とに基づいて、不正通行を高精度に検出することができる。また、カメラ１１は、１回の通行に対して２回撮像を行うだけであるので、画像を保存する記憶部２のメモリ容量も少なくて済む。
【００５９】
なお、上述した実施形態では、突合において推定身長と人数の両方を用いたが、推定身長のみを突合してもよく、あるいは人数のみを突合してもよい。
【００６０】
本発明は、上述した実施形態以外にも、種々の実施形態を採用することができる。例えば、上記実施形態では、カメラ１１を改札通路６１の片側の自動改札装置５０に設置し、入場する利用者を撮像する例を挙げたが、自動改札装置５０を入場（改札）と出場（集札）の両用機とする場合は、通路の両側の自動改札装置５０にカメラをそれぞれ設け、一方のカメラは改札通路６１の入場側に光軸を向けて入場する利用者を撮像し、他方のカメラは改札通路６１の出場側に光軸を向けて出場する利用者を撮像するようにしてもよい。
【００６１】
また、上記実施形態では、カメラ１１を自動改札装置５０の側板５７の内部に設置したが、自動改札装置５０の本体５１にカメラ１１を設置してもよく、カメラ１１の設置場所は任意である。
【００６２】
また、上記実施形態では、非接触媒体専用の自動改札装置５０を例に挙げたが、本発明は、非接触媒体と磁気券の両方に対応した自動改札装置や、磁気券のみに対応した自動改札装置にも適用することができる。
【００６３】
さらに、本発明は、自動改札装置に限らず、入退出管理システムに用いられるゲート装置などにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施形態に係る自動改札装置を示した斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る自動改札装置を示した正面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る自動改札装置を示した側面図である。
【図４】自動改札装置の電気的構成を示したブロック図である。
【図５】自動改札装置の動作を示したフローチャートである。
【図６】カメラが撮像した利用者の旅客位置における画像の例である。
【図７】自動改札装置を上からみた場合の撮像状態を示す図である。
【図８】センサの選定を説明する図である。
【図９】２次元のｘｙ空間におけるカメラの撮像状態を示す図である。
【図１０】２次元のｙｚ空間におけるカメラの撮像状態を示す図である。
【図１１】三角測量の原理を説明する図である。
【図１２】判定パターンの例である。
【図１３】判定パターンの例である。
【図１４】判定パターンの例である。
【図１５】判定パターンの例である。
【図１６】判定パターンの例である。
【図１７】複数の利用者の進入を説明する図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ ＣＰＵ
２ 記憶部
２ａ 処理結果エリア
２ｂ 画像エリア
７ 撮像部
８ 画像処理部
１１ カメラ
５０ 自動改札装置
７０ 非接触媒体
Ｂ 旅客位置
Ｇ 画像
Ｌ 身長
Ｐ 利用者
Ｒ 撮像領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通路を通行する利用者を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が撮像した画像に基づいて、利用者の不正通行の有無を判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に応じた通行処理を行なう通行処理手段と、
を備えた通行制御装置において、
前記利用者の所持する媒体が受け付けられると、前記撮像手段を駆動して１枚目の画像を取得し、
前記１枚目の画像に基づいて、媒体受付時の利用者の位置を算出し、
前記利用者が、前記算出された位置より所定距離だけ前方の位置へ移動したことが検出されると、前記撮像手段を駆動して２枚目の画像を取得し、
前記判定手段は、前記１枚目および２枚目の画像に基づいて、利用者の不正通行の有無を判定することを特徴とする通行制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の通行制御装置において、
前記１枚目の画像に基づいて、利用者の推定身長および／または利用者の人数を算出する第１の算出手段と、
前記２枚目の画像に基づいて、利用者の推定身長および／または利用者の人数を算出する第２の算出手段と、を備え、
前記判定手段は、前記第１の算出手段が算出した推定身長および／または人数と、前記第２の算出手段が算出した推定身長および／または人数とを突合し、当該突合結果に基づいて不正通行の有無を判定することを特徴とする通行制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の通行制御装置において、
前記判定手段は、前記突合の結果、前記第１の算出手段が算出した推定身長と、前記第２の算出手段が算出した推定身長との差が所定値以上か否かを検証し、当該検証結果に基づいて不正通行の有無を判定することを特徴とする通行制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の通行制御装置において、
前記判定手段は、前記検証の結果、前記推定身長の差が所定値以上でない場合に、前記第１の算出手段が算出した利用者の人数と、前記第２の算出手段が算出した利用者の人数とが同じであれば、利用者を正常通行者と判定し、
前記通行処理手段は、前記判定結果に応じて、利用者の通行を許可することを特徴とする通行制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の通行制御装置において、
前記判定手段は、前記第１の算出手段が算出した利用者の人数と、前記第２の算出手段が算出した利用者の人数とが同じでない場合に、前記第１の算出手段が算出した利用者の人数が１人で、かつ、前記第２の算出手段が算出した利用者の人数が２人であれば、２人目の利用者を無札通行者と判定し、
前記通行処理手段は、前記判定結果に応じて、２人目の利用者の通行を禁止することを特徴とする通行制御装置。
【請求項６】
請求項３に記載の通行制御装置において、
前記判定手段は、前記検証の結果、前記推定身長の差が所定値以上である場合に、当該推定身長が、第１の基準値以下と第２の基準値以上に分かれるときは、利用者がかがんで通行していると判定し、
前記通行処理手段は、前記判定結果に応じて、利用者の通行を禁止することを特徴とする通行制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載の通行制御装置において、
前記判定手段は、前記推定身長が、第１の基準値以下と第２の基準値以上に分かれないときは、推定身長の差を誤差の範囲と判定し、
前記通行処理手段は、前記判定結果に応じて、利用者の通行を許可することを特徴とする通行制御装置。
【請求項１】
通路を通行する利用者を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が撮像した画像に基づいて、利用者の不正通行の有無を判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に応じた通行処理を行なう通行処理手段と、
を備えた通行制御装置において、
前記利用者の所持する媒体が受け付けられると、前記撮像手段を駆動して１枚目の画像を取得し、
前記１枚目の画像に基づいて、媒体受付時の利用者の位置を算出し、
前記利用者が、前記算出された位置より所定距離だけ前方の位置へ移動したことが検出されると、前記撮像手段を駆動して２枚目の画像を取得し、
前記判定手段は、前記１枚目および２枚目の画像に基づいて、利用者の不正通行の有無を判定することを特徴とする通行制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の通行制御装置において、
前記１枚目の画像に基づいて、利用者の推定身長および／または利用者の人数を算出する第１の算出手段と、
前記２枚目の画像に基づいて、利用者の推定身長および／または利用者の人数を算出する第２の算出手段と、を備え、
前記判定手段は、前記第１の算出手段が算出した推定身長および／または人数と、前記第２の算出手段が算出した推定身長および／または人数とを突合し、当該突合結果に基づいて不正通行の有無を判定することを特徴とする通行制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の通行制御装置において、
前記判定手段は、前記突合の結果、前記第１の算出手段が算出した推定身長と、前記第２の算出手段が算出した推定身長との差が所定値以上か否かを検証し、当該検証結果に基づいて不正通行の有無を判定することを特徴とする通行制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の通行制御装置において、
前記判定手段は、前記検証の結果、前記推定身長の差が所定値以上でない場合に、前記第１の算出手段が算出した利用者の人数と、前記第２の算出手段が算出した利用者の人数とが同じであれば、利用者を正常通行者と判定し、
前記通行処理手段は、前記判定結果に応じて、利用者の通行を許可することを特徴とする通行制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の通行制御装置において、
前記判定手段は、前記第１の算出手段が算出した利用者の人数と、前記第２の算出手段が算出した利用者の人数とが同じでない場合に、前記第１の算出手段が算出した利用者の人数が１人で、かつ、前記第２の算出手段が算出した利用者の人数が２人であれば、２人目の利用者を無札通行者と判定し、
前記通行処理手段は、前記判定結果に応じて、２人目の利用者の通行を禁止することを特徴とする通行制御装置。
【請求項６】
請求項３に記載の通行制御装置において、
前記判定手段は、前記検証の結果、前記推定身長の差が所定値以上である場合に、当該推定身長が、第１の基準値以下と第２の基準値以上に分かれるときは、利用者がかがんで通行していると判定し、
前記通行処理手段は、前記判定結果に応じて、利用者の通行を禁止することを特徴とする通行制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載の通行制御装置において、
前記判定手段は、前記推定身長が、第１の基準値以下と第２の基準値以上に分かれないときは、推定身長の差を誤差の範囲と判定し、
前記通行処理手段は、前記判定結果に応じて、利用者の通行を許可することを特徴とする通行制御装置。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１０−３３３９０（Ｐ２０１０−３３３９０Ａ）
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９５６１４（Ｐ２００８−１９５６１４）
【出願日】平成２０年７月３０日（２００８．７．３０）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月３０日（２００８．７．３０）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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