通行物体管理システム
【課題】通行する物体を正確に管理する。
【解決手段】三次元形状測定装置１００ａが、通行路の入口を通過する物体の三次元形状と進行方向とを測定する。三次元形状測定装置１００ｂが、通行路の出口を通過する物体の三次元形状と進行方向とを測定する。物体が通行路内に進入した場合、三次元形状測定装置１００ａが測定した三次元形状を、通路内物体形状記憶部２２０が記憶する。物体が通行路外へ退出した場合、三次元形状測定装置１００ｂが測定した三次元形状と、通路内物体形状記憶部２２０が記憶した三次元形状とを、通過物体判定分２４０が比較して、同一物体であるか否かを判定する。
【解決手段】三次元形状測定装置１００ａが、通行路の入口を通過する物体の三次元形状と進行方向とを測定する。三次元形状測定装置１００ｂが、通行路の出口を通過する物体の三次元形状と進行方向とを測定する。物体が通行路内に進入した場合、三次元形状測定装置１００ａが測定した三次元形状を、通路内物体形状記憶部２２０が記憶する。物体が通行路外へ退出した場合、三次元形状測定装置１００ｂが測定した三次元形状と、通路内物体形状記憶部２２０が記憶した三次元形状とを、通過物体判定分２４０が比較して、同一物体であるか否かを判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、通行路を通行する車両などの物体を管理するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
有料道路の入口や出口に設置されるＥＴＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｏｌｌ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）レーンにおいて、通過する車両を管理するため、車両を検出したり、車種を判別するシステムが存在する。
このようなシステムでは、例えば、透過型の光学センサを用いて、物体の通過による遮光を検知することにより、物体の通過を検知する。また、例えば、道路に埋め込んだ車軸センサを用いて、通過した物体が車両であるか否かや、車軸数などを検知する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２６３６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
透過側の光学センサは、遮光の有無に基づいて物体の通過を検知するので、その物体が車両であるか否かまではわからない。
また、車軸センサは、道路に埋め込むため、設置コストが高くなる。
更に、二輪車の並走などを検出することもできない。
この発明は、例えば上記のような課題を解決するためになされたものであり、通行路内に存在する物体を正しく管理することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明にかかる通行物体管理システムは、
通行路を通行する物体を管理する通行物体管理システムにおいて、
上記通行物体管理システムは、入口三次元形状測定装置と、出口三次元形状測定装置と、通路内物体形状記憶装置と、通過物体判定装置と、通路内物体計数装置とを有し、
上記入口三次元形状測定装置は、上記通行路の入口を通過する物体の三次元形状と進行方向とを測定し、
上記出口三次元形状測定装置は、上記通行路の出口を通過する物体の三次元形状と進行方向とを測定し、
上記通路内物体形状記憶装置は、上記入口三次元形状測定装置が測定した物体の三次元形状と進行方向とに基づいて、上記物体が上記通行路内へ進入した場合に、上記通行路内へ進入した物体の三次元形状を記憶し、
上記通過物体判定装置は、上記出口三次元形状測定装置が測定した物体の三次元形状と進行方向とに基づいて、上記物体が上記通行路外へ退出した場合に、上記通行路外へ退出した物体の三次元形状と上記通路内物体形状記憶装置が記憶した三次元形状とを比較して、上記通行路内へ進入した物体と上記通行路外へ退出した物体とが同一物体であるか否かを判定し、
上記通路内物体計数装置は、上記通行路内に存在する物体の数を通路内物体数として記憶し、上記通路内物体形状記憶装置が上記通行路内へ進入した物体の三次元形状を記憶した場合に、記憶した通路内物体数を１つ増加させ、上記通過物体判定装置が同一物体であると判定した場合に、記憶した通路内物体数を１つ減少させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明にかかる通行物体管理システムによれば、入口三次元形状測定装置及び出口三次元形状測定装置が測定した三次元形状に基づいて、通行路内に進入した物体や通行路外へ退出した物体を管理し、通路内物体計数装置が通行路内に存在する物体の数を数えるので、通行路内に存在する物体を正しく管理することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態１における通行車両管理システム８００の外観の一例を示す斜視図。
【図２】実施の形態１における通行車両管理システム８００の全体構成の一例を示すシステム構成図。
【図３】実施の形態１における三次元形状測定装置１００の構成の一例を示すブロック構成図。
【図４】実施の形態１におけるセンサ装置１１０のブロック構成の一例を示すブロック構成図。
【図５】実施の形態１におけるセンサ装置１１０のうち放射光学系１２０の構造の一例を示す側面視断面図。
【図６】実施の形態１におけるセンサ装置１１０のうち受光光学系１３０の構造の一例を示す側面視断面図。
【図７】実施の形態１における三次元形状測定装置１００ａのセンサ装置１１０ａ〜１１０ｃの配置の一例を示す正面図。
【図８】実施の形態１における三次元形状測定装置１００ａのセンサ装置１１０ａ〜１１０ｃの配置の一例を示す正面図。
【図９】実施の形態１における物体形状算出装置１５０の構成の一例を示すブロック構成図。
【図１０】実施の形態１における断面形状算出部１５１が算出する断面形状の一例を示す図。
【図１１】実施の形態１における断面形状算出部１５１が算出する断面形状の一例を示す図。
【図１２】実施の形態１における断面形状算出処理Ｓ６１０の流れの一例を示すフローチャート図。
【図１３】実施の形態１における三次元形状算出処理Ｓ６２０の流れの一例を示すフローチャート図。
【図１４】実施の形態１における車両判定部２１０の構成の一例を示すブロック構成図。
【図１５】実施の形態１における三次元形状記憶部２１１が記憶する三次元形状の一例を示す図。
【図１６】実施の形態１における三次元形状記憶部２１１が記憶する三次元形状の一例を示す図。
【図１７】実施の形態１における三次元形状記憶部２１１が記憶する三次元形状の一例を示す図。
【図１８】実施の形態１における車両判定処理Ｓ６３０の流れの一例を示すフローチャート図。
【図１９】実施の形態１における入口管理処理Ｓ６４０の流れの一例を示すフローチャート図。
【図２０】実施の形態１における出口管理処理Ｓ６６０の流れの一例を示すフローチャート図。
【図２１】実施の形態２における通行車両管理システム８００の外観の一例を示す斜視図。
【図２２】実施の形態２における三次元形状測定装置１００ａのセンサ装置１１０ａ，１１０ｂの配置の一例を示す正面図。
【図２３】実施の形態２における三次元形状測定装置１００ａのセンサ装置１１０ａ，１１０ｂの配置の一例を示す正面図。
【図２４】実施の形態３における通行車両管理システム８００の全体構成の一例を示すシステム構成図。
【図２５】実施の形態３における料金区分算出部２６０の構成の一例を示すブロック構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施の形態１．
実施の形態１について、図１〜図２０を用いて説明する。
【０００９】
図１は、この実施の形態における通行車両管理システム８００の外観の一例を示す斜視図である。
通行車両管理システム８００（通行物体管理システム）は、通行路８０１を通行する車両を管理するシステムである。通行車両管理システム８００は、通行路８０１のうち、管理範囲８１０内に存在する車両を管理する。なお、通行路８０１を通行する車両の進んでいく方向をｚ方向、ｚ方向に対して右に垂直な方向をｘ方向、上方向をｙ方向と呼ぶ。また、それぞれの方向の逆方向は、頭に「−」を付けて表現する。すなわち、車両の進入してくる方向を「−ｚ方向」、ｚ方向に対して左に垂直な方向を「−ｘ方向」、下方向を「−ｙ方向」と呼ぶ。
通行路８０１の両脇には、島８０２が存在する。なお、通行路８０１の左側（−ｘ方向）に位置する島を島８０２ａ、右側（ｘ方向）に位置する島を島８０２ｂと呼ぶ。以下、同様に、同じ符号を付した要素が複数ある場合、符号の後ろにアルファベット小文字を付けて区別する場合がある。
島８０２は、車両が通行できないよう、通行路８０１よりも一段高くなっている。したがって、車両は、入口８１１もしくは出口８１２を通過して、管理範囲８１０内に進入したり、管理範囲８１０内から退出したりする。車両は、原則として、入口８１１（レーン流入口）から管理範囲８１０内に進入し、出口８１２（レーン流出口）から退出する。
島８０２の上には、４本の柱８０３、駆動装置４１０、遮断棒４２０が設けられている。４本の柱８０３には、合計６個のセンサ装置１１０が設けられている。
４本の柱８０３のうち、２本の柱８０３ａ，８０３ｂは、入口８１１の両脇に設けられている。左側の柱８０３ａには、２つのセンサ装置１１０ａ，１１０ｃが設けられている。右側の柱８０３ｂには、１つのセンサ装置１１０ｂが設けられている。
残りの２本の柱８０３ｄ，８０３ｅは、出口８１２の両脇に設けられている。左側の柱８０３ｄには、２つのセンサ装置１１０ｄ，１１０ｆが設けられている。右側の柱８０３ｅには、１つのセンサ装置１１０ｅが設けられている。
遮断棒４２０は、出口８１２の先に設けられている。駆動装置４１０は、遮断棒４２０を開閉する。管理範囲８１０内に車両が存在しない場合、遮断棒４２０が閉じることにより出口８１２を遮断して、出口８１２から車両が逆向きに進入してくるのを防ぐ。
【００１０】
図２は、この実施の形態における通行車両管理システム８００の全体構成の一例を示すシステム構成図である。
通行車両管理システム８００は、２つの三次元形状測定装置１００、管理装置２００、通信装置３００、出口遮断装置４００を有する。
【００１１】
２つの三次元形状測定装置１００（レーザ式車両検知器）は、通行路８０１を通行する物体の三次元形状と進行方向とを測定する。
三次元形状測定装置１００ａ（入口三次元形状測定装置）は、入口８１１に設けられた３つのセンサ装置１１０ａ〜１１０ｃを有する。三次元形状測定装置１００ａは、３つのセンサ装置１１０ａ〜１１０ｃを用いて、入口８１１を通過する物体の三次元形状と進行方向とを測定する。以下、三次元形状測定装置１００ａが測定した三次元形状を、入口三次元形状と呼ぶ。
三次元形状測定装置１００ｂ（出口三次元形状測定装置）は、出口８１２に設けられた３つのセンサ装置１１０ｄ〜１１０ｆを有する。三次元形状測定装置１００ｂは、３つのセンサ装置１１０ｄ〜１１０ｆを用いて、出口８１２を通過する物体の三次元形状と進行方向とを測定する。以下、三次元形状測定装置１００ｂが測定した三次元形状を、出口三次元形状と呼ぶ。
【００１２】
管理装置２００は、２つの三次元形状測定装置１００が測定した物体の三次元形状と進行方向とに基づいて、管理範囲８１０内に存在する車両を管理する。
管理装置２００は、車両判定部２１０、通路内物体形状記憶部２２０、逆進物体判定部２３０、通過物体判定部２４０、通路内物体計数部２５０を有する。
【００１３】
管理装置２００は、例えばコンピュータである。管理装置２００は、図示していない処理装置、記憶装置、入力装置、出力装置を有する。処理装置は、記憶装置が記憶したプログラムを実行することにより、データを処理し、コンピュータ全体を制御する。記憶装置は、処理装置が実行するプログラムや、処理装置が処理するデータを記憶する。入力装置は、コンピュータの外部から信号を入力し、入力した信号を、処理装置が処理できる形式のデータに変換する。入力装置が変換したデータは、処理装置が直接処理してもよいし、記憶装置が一時的に記憶してもよい。出力装置は、処理装置が処理したデータや記憶装置が記憶したデータを、コンピュータの外部に出力する信号の形式に変換して、変換した信号を外部に出力する。
この図に示した車両判定部２１０などのブロックの機能は、記憶装置が記憶したプログラムを処理装置が実行することにより実現される。なお、車両判定部２１０などのブロックのうちいくつかまたは全部の機能の一部または全部は、アナログ回路やデジタル回路などの電子回路やデバイスなどコンピュータ以外のハードウェアによって実現する構成であってよい。
【００１４】
車両判定部２１０（車両判定装置）は、三次元形状測定装置１００ａが測定した物体の進行方向がｚ方向（すなわち管理範囲８１０内に物体が進入する方向）である場合、三次元形状測定装置１００ａが測定した入口三次元形状に基づいて、三次元形状測定装置１００ａが観測した物体が車両であるか否かを判定する。
例えば、車両判定部２１０は、入力装置を用いて、三次元形状測定装置１００ａが測定した物体の進行方向と入口三次元形状とを表わす信号を入力する。車両判定部２１０は、処理装置を用いて、入力した信号が表わす進行方向がｚ方向であるか−ｚ方向であるかを判定する。進行方向がｚ方向である場合、車両判定部２１０は、処理装置を用いて、入力した信号が表わす入口三次元形状が、車両の形状であるか、人間など車両以外の物体の形状であるかを判定する。
なお、車両判定部２１０は、物体が車両であるか否かだけでなく、物体が車両である場合、車種や車長・車高・車幅・車軸数などを判定する構成であってもよい。
【００１５】
通路内物体形状記憶部２２０（通路内物体形状記憶装置）は、三次元形状測定装置１００ａが観測した物体が車両であると車両判定部２１０が判定した場合、三次元形状測定装置１００ａが測定した入口三次元形状を、通路内物体形状として記憶する。例えば、通路内物体形状記憶部２２０は、記憶装置を用いて、入口三次元形状を表わすデータ（以下「入口三次元形状データ」と呼ぶ。）を、通路内物体形状を表わすデータ（以下「通路内物体形状データ」と呼ぶ。）として記憶する。
【００１６】
逆進物体判定部２３０（逆進物体判定装置）は、三次元形状測定装置１００ａが測定した物体の進行方向が−ｚ方向（すなわち管理範囲８１０から物体が逆走して出ていく方向）である場合、三次元形状測定装置１００ａが測定した入口三次元形状と一致する三次元形状が、通路内物体形状記憶部２２０が記憶した通路内物体形状のなかにあるか否かを判定する。すなわち、逆進物体判定部２３０は、管理範囲８１０から逆走して出ていった物体が、通路内物体形状記憶部２２０が通路内物体形状を記憶した物体のうちのどれかと同一物体であるか否かを判定する。
【００１７】
例えば、逆進物体判定部２３０は、三次元形状測定装置１００ａが測定した物体の進行方向と入口三次元形状とを表わす信号を入力する。逆進物体判定部２３０は、処理装置を用いて、入力した信号が表わす進行方向がｚ方向であるか−ｚ方向であるかを判定する。進行方向が−ｚ方向である場合、逆進物体判定部２３０は、入力した信号が表わす入口三次元形状と、通路内物体形状記憶部２２０が記憶した通路内物体形状データが表わす通路内物体形状とに基づいて、処理装置を用いて、通路内物体形状と、入口三次元形状とを比較して、どの程度一致しているかを表わす一致度を算出する。逆進物体判定部２３０は、処理装置を用いて、算出した一致度のなかから、最も高い一致度を判定する。逆進物体判定部２３０は、処理装置を用いて、判定した一致度を所定の閾値と比較する。一致度が閾値以上である場合、逆進物体判定部２３０は、処理装置を用いて、その一致度に対応する通路内物体形状が、入口三次元形状と一致すると判定する。一致度が閾値未満である場合、逆進物体判定部２３０は、処理装置を用いて、通路内物体形状記憶部２２０が記憶した通路内物体形状のなかに、入口三次元形状と一致するものは存在しないと判定する。
【００１８】
通路内物体形状記憶部２２０が記憶した通路内物体形状のなかに、三次元形状測定装置１００ａが測定した入口三次元形状と一致する三次元形状があると、逆進物体判定部２３０が判定した場合、その物体が管理範囲８１０内から逆走して出ていったことを意味する。通路内物体形状記憶部２２０は、逆進物体判定部２３０が判定した通路内物体形状を消去する。例えば、通路内物体形状記憶部２２０は、処理装置を用いて、記憶した通路内物体形状データのうち、逆進物体判定部２３０が判定した通路内物体形状を表わす通路内物体形状データを消去する。
【００１９】
通過物体判定部２４０（通過物体判定装置）は、三次元形状測定装置１００ｂが測定した物体の進行方向がｚ方向（すなわち管理範囲８１０から物体が出ていく方向）である場合、三次元形状測定装置１００ｂが測定した出口三次元形状と一致する三次元形状が、通路内物体形状記憶部２２０が記憶した通路内物体形状のなかにあるか否かを判定する。すなわち、通過物体判定部２４０は、管理範囲８１０から出ていった物体が、通路内物体形状記憶部２２０が通路内物体形状を記憶した物体のうちのどれかと同一物体であるか否かを判定する。
例えば、通過物体判定部２４０は、三次元形状測定装置１００ｂが測定した物体の進行方向と出口三次元形状とを表わす信号を入力する。通過物体判定部２４０は、処理装置を用いて、入力した信号が表わす進行方向がｚ方向であるか−ｚ方向であるかを判定する。進行方向がｚ方向である場合、通過物体判定部２４０は、入力した信号が表わす出口三次元形状と、通路内物体形状記憶部２２０が記憶した通路内物体形状データが表わす通路内物体形状とに基づいて、処理装置を用いて、通路内物体形状と、出口三次元形状とを比較して、どの程度一致しているかを表わす一致度を算出する。通過物体判定部２４０は、処理装置を用いて、算出した一致度のなかから、最も高い一致度を判定する。通過物体判定部２４０は、処理装置を用いて、判定した一致度を所定の閾値と比較する。一致度が閾値以上である場合、通過物体判定部２４０は、処理装置を用いて、その一致度に対応する通路内物体形状が、出口三次元形状と一致すると判定する。一致度が閾値未満である場合、通過物体判定部２４０は、処理装置を用いて、通路内物体形状記憶部２２０が記憶した通路内物体形状のなかに、出口三次元形状と一致するものは存在しないと判定する。
【００２０】
通路内物体形状記憶部２２０が記憶した通路内物体形状のなかに、三次元形状測定装置１００ｂが測定した出口三次元形状と一致する三次元形状があると、通過物体判定部２４０が判定した場合、その物体が管理範囲８１０内から正常に出ていったことを意味する。通路内物体形状記憶部２２０は、通過物体判定部２４０が判定した通路内物体形状を消去する。例えば、通路内物体形状記憶部２２０は、処理装置を用いて、記憶した通路内物体形状データのうち、通過物体判定部２４０が判定した通路内物体形状を表わす通路内物体形状データを消去する。
【００２１】
通路内物体計数部２５０（通路内物体計数装置）は、管理範囲８１０内に存在する車両の数を数える。
例えば、通路内物体計数部２５０は、記憶装置を用いて、管理範囲８１０内に存在する車両の数（以下「通路内物体数」と呼ぶ。）を表わすデータ（以下「通路内物体数データ」と呼ぶ。）を記憶する。三次元形状測定装置１００ａが観測した物体が車両であると車両判定部２１０が判定し、通路内物体形状記憶部２２０が通路内物体形状を記憶した場合、通路内物体計数部２５０は、処理装置を用いて、記憶した通路内物体数データが表わす数を１つ増加させる。逆に、逆進物体判定部２３０や通過物体判定部２４０の判定結果に基づいて、管理範囲８１０内から出て行った車両がある場合、通路内物体計数部２５０は、処理装置を用いて、記憶した通路内物体数データが表わす数を１つ減少させる。
【００２２】
通信装置３００（路側無線装置）は、管理装置２００が管理している通路内物体数に基づいて、管理範囲８１０内に車両が存在する場合に、図示していないアンテナを介して、管理範囲８１０内の車両と通信する。例えば、通信装置３００は、車両に搭載されたＥＴＣ車載機と通信する。
【００２３】
出口遮断装置４００は、管理装置２００が管理している通路内物体数に基づいて、遮断棒４２０を開閉する。出口遮断装置４００は、駆動装置４１０、遮断棒４２０を有する。管理範囲８１０内に車両が存在する場合、駆動装置４１０が動作して、遮断棒４２０を開く。管理範囲８１０内に車両が存在しない場合、駆動装置４１０が動作して、遮断棒４２０を閉じる。
【００２４】
図３は、この実施の形態における三次元形状測定装置１００の構成の一例を示すブロック構成図である。
三次元形状測定装置１００は、３つのセンサ装置１１０と、物体形状算出装置１５０（検出装置）と有する。
【００２５】
センサ装置１１０（距離測定装置）は、レーザ光を放射する。センサ装置１１０が放射したレーザ光は、車両などの物体に当たって反射する。センサ装置１１０が放射したレーザ光が反射した地点を反射点と呼ぶ。センサ装置１１０が放射したレーザ光が反射点で反射して帰ってきたレーザ光を、反射レーザ光と呼ぶ。センサ装置１１０は、反射レーザ光を受光する。センサ装置１１０は、受光した反射レーザ光に基づいて、反射点までの距離を測定する。センサ装置１１０は、所定の面内でレーザ光を放射する方向を変化させる。センサ装置１１０がレーザ光を放射する面を、走査面と呼ぶ。センサ装置１１０は、走査面内の複数の反射点までの距離を測定する。センサ装置１１０は、レーザ光を放射した方向と、その方向の反射点までの距離とを表わす信号を出力する。
【００２６】
物体形状算出装置１５０は、３つのセンサ装置が測定した結果に基づいて、通過した物体の三次元形状を算出する。
各センサ装置１１０の走査面は、あらかじめ決まっている。物体形状算出装置１５０は、各センサ装置１１０が測定した結果に基づいて、各センサ装置１１０について、通過した物体を走査面で切断した断面の二次元形状を算出する。物体形状算出装置１５０が算出した断面の二次元形状を、断面形状と呼ぶ。センサ装置１１０の前を物体が通過することにより、物体と走査面との位置関係が変化し、断面形状が変化する。物体形状算出装置１５０は、各時刻の測定結果に基づいて算出した断面形状を結合することにより、物体の三次元形状を算出する。
【００２７】
図４は、この実施の形態におけるセンサ装置１１０のブロック構成の一例を示すブロック構成図である。
センサ装置１１０は、変調信号生成回路１１１、連続波変調光源（以下「ＣＷ光源１１２」と呼ぶ。）、走査信号生成回路１１３、方向算出回路１１４、長尺フォトダイオード（以下「長尺ＰＤ１１５」と呼ぶ。）、電流電圧変換器（以下「ＴＩＡ１１６」と呼ぶ。）、位相検波回路１１７、距離算出回路１１８、放射光学系１２０、受光光学系１３０を有する。
【００２８】
変調信号生成回路１１１は、正弦波の信号（以下「変調信号」と呼ぶ。）を生成する。変調信号生成回路１１１が生成する変調信号の周波数ｆは、例えば、１０メガヘルツである。
ＣＷ光源１１２（放射装置）は、レーザ光を放射する。ＣＷ光源１１２が放射するレーザ光（以下「放射光」と呼ぶ。）の波長は、１．４マイクロメートル以上であり、例えば１．４８マイクロメートルである。放射光の波長が１．４マイクロメートル以上であれば、日本工業規格（以下「ＪＩＳ」と呼ぶ。）Ｃ６８０２「レーザ製品の安全基準」に定められたクラス１レーザ製品に対する安全基準において、１０秒以上の露光に対して１０ミリワットの出力が認められるなど、波長が１．４マイクロメートル未満の場合と比較して、放射光の出力を大きくすることができる。これにより、信号雑音比が改善するので、距離判定の精度が向上する。
また、ＣＷ光源１１２が放射する放射光は、変調信号生成回路１１１が生成した変調信号により連続波変調されている。連続波変調とは、パルス変調などの不連続な変調方式と異なり、放射光を連続して放射する変調方式である。連続波変調には、例えばレーザ光の強度を変調する強度変調方式がある。
例えば、時刻ｔにおける変調信号Ｓ（ｔ）および放射光の強度Ａ（ｔ）は、次の式で表わされる。
【数１１】
ただし、Ｓ０は、変調信号の振幅を表わし、０超１未満の実数である。φは、変調信号のｔ＝０における位相を表わし、０以上２π未満の実数である。Ａ０は、放射光の平均強度を表わし、０超の実数である。
【００２９】
走査信号生成回路１１３は、ＣＷ光源１１２が放射した放射光の放射方向を指示する信号（以下「走査信号」と呼ぶ。）を生成する。
放射光学系１２０（走査装置）は、走査信号生成回路１１３が生成した走査信号にしたがって、ＣＷ光源１１２が放射した放射光の方向を曲げて、指示された放射方向に向かう光にする。
方向算出回路１１４は、走査信号生成回路１１３が生成した走査信号に基づいて、放射光の放射方向を算出する。方向算出回路１１４は、算出した放射方向を表わす信号（以下「方向信号」と呼ぶ。）を生成し、出力する。
放射光の放射方向は、例えば４ミリ秒を周期（以下「走査周期」と呼ぶ。）として１往復する。例えば、車両が時速８０キロメートルで通過した場合、４ミリ秒の間に移動する距離は、約９センチメートルである。したがって、連続して通過する車両の間隔が５０センチメートル程度であったとしても、通過した車両が１台であるか２台であるかを十分判別することができる。
【００３０】
放射光学系１２０から放射された放射光は、反射物体に当たって反射する。反射物体に反射した反射光は、受光光学系１３０を介して、長尺ＰＤ１１５に入射する。
長尺ＰＤ１１５（受光装置）は、受光面が長尺状のフォトダイオードである。長尺ＰＤ１１５の受光面は、例えば、縦３０ミリメートル×横１ミリメートルの長方形である。長尺ＰＤ１１５には、受光した位置にかかわらず、受光した光の強さに比例する電流が流れる。長尺ＰＤ１１５の受光面が長尺状であるため、受光側を走査させる必要がない。これにより、故障の原因となる機械的要素を減らすことができ、三次元形状測定装置１００を長寿命化することができる。
ＴＩＡ１１６は、長尺ＰＤ１１５を流れる電流を電圧（以下「受光電圧」と呼ぶ。）に変換する。
【００３１】
位相検波回路１１７は、変調信号生成回路１１１が生成した変調信号と、ＴＩＡ１１６が変換した受光電圧とに基づいて、変調信号と受光電圧との位相差を検出する。変調信号と受光電圧との位相差は、放射光が反射物体に当たって反射した反射光を受光するまでの遅延時間に対応するので、これに基づいて、反射物体までの距離を知ることができる。位相検波回路１１７は、検出した位相差を表わす信号を出力する。
【００３２】
例えば、位相検波回路１１７は、帯域通過フィルタ（以下「ＢＰＦ」と呼ぶ。）を用いて、受光電圧のうちから、変調信号の周波数ｆに近い周波数の成分だけを抽出し、他の周波数成分を除去する。抽出した信号（以下「受光信号」と呼ぶ。）をＲ（ｔ）とすると、
【数１２】
ただし、θは、受光信号のｔ＝０における位相を表わし、０以上２π未満の実数である。なお、ここでは、ドップラー効果による周波数シフトを無視している。
【００３３】
位相検波回路１１７は、変調信号Ｓ（ｔ）と受光信号Ｒ（ｔ）との積を算出する。
【数１３】
【００３４】
位相検波回路１１７は、低域通過フィルタ（以下「ＬＰＦ」と呼ぶ。）を用いて、算出した積のうちから、変調信号の周波数ｆより高い周波数の成分を除去し、低周波成分（数１３の第一項）だけを抽出する。位相検波回路１１７は、変調信号の振幅Ｓ０と受光信号の振幅Ｒ０との積を算出する。位相検波回路１１７は、抽出した信号を算出した積で割った商を表わす信号（以下「位相信号」と呼ぶ。）を生成する。位相検波回路１１７が生成する位相信号Ｐ（ｔ）は、次の式で表わされる。
【数１４】
【００３５】
したがって、位相差θ−φが０以上π以下の範囲内であれば、位相検波回路１１７が生成する位相信号から、変調信号と受光信号との位相差を求めることができる。例えば、変調信号の周波数ｆが１０メガヘルツの場合、位相差θ−φがπになるのは光路長が約１５メートルのときだから、センサ装置１１０と反射物体との距離が約７．５メートル以下であれば、位相信号に基づいて反射物体までの距離を求めることができる。
【００３６】
なお、位相検波回路１１７は、更に、変調信号を９０度移相した信号と受光信号との積を算出する構成であってもよい。そうすれば、位相差θ−φが０以上２π未満の範囲内であれば、位相検波回路１１７が生成する位相信号から、変調信号と受光信号との位相差を求めることができる。
【００３７】
距離算出回路１１８は、位相検波回路１１７が生成した位相信号に基づいて、光路長を算出し、反射物体までの距離を算出する。距離算出回路１１８は、算出した距離を表わす信号（以下「距離信号」と呼ぶ。）を生成し、出力する。
【００３８】
図５は、この実施の形態におけるセンサ装置１１０のうち放射光学系１２０の構造の一例を示す側面視断面図である。
センサ装置１１０は、放射光学系１２０として、微細電子機械素子スキャナ（以下「ＭＥＭＳスキャナ１２１」と呼ぶ。）、窓１４１を有する。
【００３９】
ＭＥＭＳスキャナ１２１は、半導体集積回路作製技術により、シリコン基板やその他の基板の上に形成された微細機械であり、例えば鏡と駆動部とを有する。鏡は、所定の軸を中心に角度を変えることができる。駆動部は、走査信号生成回路１１３から入力した走査信号に基づいて鏡を動かす。ＣＷ光源１１２が放射した放射光は、鏡に反射して、放射方向へ向かう。ＭＥＭＳスキャナ１２１は、ポリゴンミラーなどと比較して、鏡を高速に動かすことができるので、高速走査が可能である。また、ＭＥＭＳスキャナ１２１は、磨耗などによる故障が少なく、長寿命である。
ＭＥＭＳスキャナ１２１の鏡は、例えば紙面に垂直な方向を軸として、例えば２０度程度の範囲で回転する。したがって、ＭＥＭＳスキャナ１２１が反射した放射光は、例えば４０度程度の範囲内を一次元的に走査する。
窓１４１は、センサ装置１１０全体を覆うケース１４０に設けられている。窓１４１は、ＭＥＭＳスキャナ１２１に反射して走査方向範囲へ向かう放射光を通すためのものであり、埃などの進入を防ぐため、ガラスなど透明の材料が嵌められている。
【００４０】
この例において、センサ装置１１０が放射する放射光は、ＭＥＭＳスキャナ１２１の鏡の位置を中心として、扇状の範囲を走査する。センサ装置１１０が放射する放射光の中心となる位置を「放射基点」と呼ぶ。
【００４１】
図６は、この実施の形態におけるセンサ装置１１０のうち受光光学系１３０の構造の一例を示す側面視断面図である。
センサ装置１１０は、受光光学系１３０として、窓１４２、凸面鏡１３１を有する。
【００４２】
放射光学系１２０と受光光学系１３０との間には、ＣＷ光源１１２が放射した放射光が長尺ＰＤ１１５に入射しないよう、図示していない遮光壁が設けられている。
窓１４２は、ケース１４０に設けられている。窓１４２は、反射物体に反射した反射光を通すためのものであり、埃などの進入を防ぐため、ガラスなど透明の材料が嵌められている。窓１４２は、走査方向範囲外からの光が長尺ＰＤ１１５に入射しないように遮光する構造を有している。窓１４２は、例えばスリット状である。
凸面鏡１３１は、窓１４２から入射した反射光を反射して、長尺ＰＤ１１５に入射させる。なお、凸面鏡１３１の代わりに、平面鏡や凹面鏡を用いてもよいし、窓１４２から入射した反射光を長尺ＰＤ１１５が直接受光する構成であってもよい。
【００４３】
図７は、この実施の形態における三次元形状測定装置１００ａのセンサ装置１１０ａ〜１１０ｃの配置の一例を示す正面図である。
なお、三次元形状測定装置１００ｂのセンサ装置１１０ｄ〜１１０ｆの配置も同様である。
この図は、上空（ｙ方向）から下方向（−ｙ方向）を見下ろした図である。図上、左が−ｚ方向（車両が進入してくる方向）であり、右がｚ方向（車両が進行する方向）である。
【００４４】
通行路走査範囲５０１ａは、センサ装置１１０ａが放射する放射光が通行路８０１や島８０２に当たる範囲である。したがって、車両などがいない状態では、通行路８０１や島８０２が反射物体として放射光を反射する。通行路走査範囲５０１ｂは、センサ装置１１０ｂが放射する放射光が通行路８０１や島８０２に当たる範囲である。通行路走査範囲５０１ｃは、センサ装置１１０ｃが放射する放射光が通行路８０１や島８０２に当たる範囲である。
通行路８０１の幅（以下「通行路幅５１１」と呼ぶ。）は、例えば４メートルである。
通行路走査範囲５０１ａ，５０１ｂ，５０１ｃは、互いにほぼ平行であり、車両進行方向に対してほぼ垂直である。通行路走査範囲５０１ａと通行路走査範囲５０１ｂとの間の間隔（以下「進行方向位置差分５１３」と呼ぶ。）は、例えば５０センチメートル以下であり、好ましくは１５〜２５センチメートルである。進行方向位置差分５１３は、車両のタイヤの直径（例えば６０センチメートル）を基準として、それよりも短く設定する。
通行路走査範囲５０１ｃは、２つの通行路走査範囲５０１ａ，５０１ｂのほぼ中央に位置する。なお、通行路走査範囲５０１ｃは、２つの通行路走査範囲５０１ａ，５０１ｂのいずれかに近い位置であってもよい。変調信号の周波数ｆを、センサ装置１１０ｃと、センサ装置１１０ａあるいはセンサ装置１１０ｂと異なる周波数に設定しておけば、他のセンサ装置１１０が放射した放射光が反射物体に反射した反射光を検出しても、位相検波回路１１７が除去できるので、反射物体までの距離を正しく算出できる。
通行路走査範囲５０１ａ，５０１ｂ，５０１ｃは、通行路８０１の幅方向のほぼ全域をカバーする。
【００４５】
図８は、この実施の形態における三次元形状測定装置１００ａのセンサ装置１１０ａ〜１１０ｃの配置の一例を示す正面図である。
この図は、−ｚ方向（車両が進入してくる方向）からｚ方向（車両が進行する方向）を見た図であ。図上、左が−ｘ方向（左方向）であり、右がｘ方向（右方向）である。
【００４６】
センサ装置１１０ａの放射基点５０２ａおよびセンサ装置１１０ｂの放射基点５０２ｂの通行路８０１に対する高さ（以下「側部センサ高さ５１５」と呼ぶ。）は、例えば１メートルである。側部センサ高さ５１５は、車高が低い車両の車高（例えば２メートル）を基準として、それよりも低く設定する。なお、側部センサ高さ５１５は、センサ装置１１０ａとセンサ装置１１０ｂとで異なっていてもよい。
車両進行方向に対して垂直に通行路８０１を横断する方向（ｘ方向）において、センサ装置１１０ａの放射基点５０２ａとセンサ装置１１０ｂの放射基点５０２ｂとの間の距離（以下「横断方向位置差分５１４」と呼ぶ。）は、例えば、６メートルである。放射基点５０２ａと放射基点５０２ｂとの間の実際の距離は、直角三角形の斜辺の長さとなるから、進行方向位置差分５１３が例えば５０センチメートルであるとすると、約６．０２メートルである。
センサ装置１１０ｃの放射基点５０２ｃの通行路８０１に対する高さ（以下「上部センサ高さ５１６」と呼ぶ。）は、例えば４．７メートルである。上部センサ高さ５１６は、車高を判定する閾値（例えば２メートル）を基準として、少なくとも、その閾値よりも車高が低い車両の車高を測定できる高さに設定する。
【００４７】
走査面５０３ａは、センサ装置１１０ａが放射する放射光が当たる範囲を表わす平面である。走査面５０３ａは、センサ装置１１０ａの放射基点５０２ａを頂点とし、通行路８０１の側、水平より下に例えば１０度から４０度ほどの範囲である。
走査面５０３ｂは、センサ装置１１０ｂが放射する放射光が当たる範囲を表わす平面である。走査面５０３ｂは、センサ装置１１０ｂの放射基点５０２ｂを頂点とし、通行路８０１の側、水平より下に例えば１０度から４０度ほどの範囲である。
走査面５０３ｃは、センサ装置１１０ｃが放射する放射光が当たる範囲を表わす平面である。走査面５０３ｃは、センサ装置１１０ｃの放射基点５０２ｃを頂点とし、水平より下に例えば４０度から８０度ほどの範囲である。
【００４８】
図９は、この実施の形態における物体形状算出装置１５０の構成の一例を示すブロック構成図である。
物体形状算出装置１５０は、断面形状算出部１５１、断面形状記憶部１５２、断面形状照合部１５３、移動量算出部１５４、三次元形状算出部１５５を有する。
【００４９】
物体形状算出装置１５０は、例えばコンピュータである。物体形状算出装置１５０は、図示していない処理装置、記憶装置、入力装置、出力装置を有する。処理装置は、記憶装置が記憶したプログラムを実行することにより、データを処理し、コンピュータ全体を制御する。記憶装置は、処理装置が実行するプログラムや、処理装置が処理するデータを記憶する。入力装置は、コンピュータの外部から信号を入力し、入力した信号を、処理装置が処理できる形式のデータに変換する。入力装置が変換したデータは、処理装置が直接処理してもよいし、記憶装置が一時的に記憶してもよい。出力装置は、処理装置が処理したデータや記憶装置が記憶したデータを、コンピュータの外部に出力する信号の形式に変換して、変換した信号を外部に出力する。
この図に示した断面形状算出部１５１などのブロックの機能は、記憶装置が記憶したプログラムを処理装置が実行することにより実現される。なお、断面形状算出部１５１などのブロックのうちいくつかまたは全部の機能の一部または全部は、アナログ回路やデジタル回路などの電子回路やデバイスなどコンピュータ以外のハードウェアによって実現する構成であってよい。
【００５０】
断面形状算出部１５１（断面形状算出装置）は、３つのセンサ装置１１０それぞれについて、センサ装置１１０が測定した反射点までの距離に基づいて、断面形状を算出する。
例えば、断面形状算出部１５１は、入力装置を用いて、センサ装置１１０が出力した信号を入力する。断面形状算出部１５１は、センサ装置１１０が出力した信号を入力した時刻に基づいて、処理装置を用いて、センサ装置１１０が距離を測定した時刻を算出する。なお、センサ装置１１０が距離を測定した時刻からセンサ装置１１０が信号を出力した時刻までの遅延時間はほぼ一定であるから、断面形状算出部１５１は、センサ装置１１０が出力した信号を入力した時刻を、センサ装置１１０が距離を測定した時刻とみなす構成であってもよい。あるいは、センサ装置１１０が、測定時刻と方向と距離とを表わす信号を出力し、断面形状算出部１５１は、入力した信号が表わす測定時刻を取得する構成であってもよい。
断面形状算出部１５１は、処理装置を用いて、入力した信号が表わす方向及び距離によって表わされる反射点の座標を変換して、そのセンサ装置１１０の放射基点５０２を原点とする三次元直交座標系における座標（以下「相対座標」と呼ぶ。）を算出する。記憶装置は、あらかじめ、所定の点を原点とする各センサ装置１１０の絶対位置を表わす三次元直交座標系における座標（以下「絶対座標」と呼ぶ。）を記憶している。断面形状算出部１５１は、記憶した各センサ装置１１０の絶対位置を表わす絶対座標に基づいて、処理装置を用いて、算出した相対座標を変換して、反射点の絶対座標を算出する。断面形状算出部１５１は、センサ装置１１０が放射するレーザ光の走査方向が一巡するまでの間、記憶装置を用いて、測定時刻と、算出した時刻算出した反射点の絶対座標とを表わすデータを蓄積する。断面形状算出部１５１は、蓄積したデータ（複数の反射点の絶対座標を表わすデータの集合）を、断面形状を表わすデータ（以下「断面形状データ」と呼ぶ。）とする。
【００５１】
断面形状記憶部１５２は、断面形状算出部１５１が算出した断面形状を記憶する。例えば、断面形状記憶部１５２は、記憶装置を用いて、断面形状算出部１５１が生成した断面形状データを記憶する。
【００５２】
断面形状照合部１５３は、断面形状記憶部１５２が記憶した断面形状同士を照合して、どの程度一致しているかを判定する。例えば、断面形状照合部１５３は、処理装置を用いて、断面形状記憶部１５２が記憶した断面形状データのなかから、２つの断面形状データを選択する。断面形状照合部１５３は、処理装置を用いて、選択した２つの断面形状データを比較して、どの程度一致しているかを表わす一致度を算出する。
なお、異なるセンサ装置１１０が測定した距離に基づく断面形状を比較する場合、センサ装置１１０が走査する範囲が異なるので、断面形状照合部１５３は、断面形状のうち、センサ装置１１０が走査する範囲が重なる部分を比較する。
【００５３】
移動量算出部１５４は、断面形状照合部１５３の判定結果に基づいて、物体の移動量を算出する。
例えば、移動量算出部１５４は、断面形状照合部１５３が算出した一致度に基づいて、処理装置を用いて、センサ装置１１０ａの測定結果に基づく断面形状と、センサ装置１１０ｃの測定結果に基づく断面形状との間で、最も一致度が高い２つの断面形状の組を判定する。これが物体の同じ断面における断面形状であるとすると、センサ装置１１０ａが測定した測定時刻からセンサ装置１１０ｃが測定した測定時刻までの間に、物体がセンサ装置１１０ａの走査面５０３ａとセンサ装置１１０ｃの走査面５０３ｃとの間の距離を移動したことになる。移動量算出部１５４は、処理装置を用いて、２つの時刻の差を算出する。移動量算出部１５４は、走査面５０３ａと走査面５０３ｃとの間の距離を、算出した時刻の差で割った商を算出することにより、物体の移動速度（移動量）を求める。
【００５４】
三次元形状算出部１５５（三次元形状算出装置）は、移動量算出部１５４が算出した移動量に基づいて、断面形状記憶部１５２が記憶した断面形状を結合して、物体の三次元形状を算出する。
例えば、三次元形状算出部１５５は、移動量算出部１５４が算出した移動量に基づいて、処理装置を用いて、断面形状記憶部１５２が記憶した断面形状データが表わす反射点の絶対座標を変換して、移動する物体とともに原点が移動する三次元座標系における座標（以下「物体系座標」と呼ぶ。）を算出する。物体系座標は、移動する物体とともに原点が移動するので、異なる時刻に観測された断面形状を、測定時刻にかかわらず、重ね合わせることができる。三次元形状算出部１５５は、記憶装置を用いて、変換した物体系座標を表わすデータを蓄積する。三次元形状算出部１５５は、蓄積したデータ（複数の物体系座標を表わすデータの集合）を、物体の三次元形状を表わすデータ（以下「三次元形状データ」と呼ぶ。）とする。
なお、三次元形状算出部１５５は、算出した三次元形状の連続性に基づいて、各物体ごとの三次元形状を算出する。三次元形状算出部１５５が算出した三次元形状が互いに連続していない複数の部分に分かれている場合、それぞれの部分が一つの物体であると考えられる。三次元形状算出部１５５は、算出した三次元形状が連続していない複数の部分に分かれている場合、算出した三次元形状をそれぞれの部分に分割し、各物体ごとの三次元形状とする。
【００５５】
図１０は、この実施の形態における断面形状算出部１５１が算出する断面形状の一例を示す図である。
断面形状５２１ａは、センサ装置１１０ａの観測結果に基づいて断面形状算出部１５１が検出する断面形状である。断面形状５２１ｂは、センサ装置１１０ｂの観測結果に基づいて断面形状算出部１５１が算出する断面形状である。断面形状５２１ｃは、センサ装置１１０ｃの観測結果に基づいて断面形状算出部１５１が算出する断面形状である。
なお、断面形状５２１は実線で表わす。また、二点鎖線は、走査面５０３の外であったり他の反射物体などの陰に隠れていたりするなどの原因によりセンサ装置１１０から見えず、断面形状５２１として検出されない部分の形状を表わす。以降の図についても同様である。
【００５６】
この例において、反射物体は、通行路８０１や島８０２だけであり、車両やその他の物体は、３つの走査面５０３ａ，５０３ｂ，５０３ｃのいずれをも通過していない。このときの断面形状を表わす断面形状データを路面断面形状データとして記憶装置が記憶しておく。断面形状算出部１５１は、算出した断面形状のうち、路面断面形状データが表わす断面形状と異なる部分のみを抽出して、物体の断面形状とする。路面断面形状データは、記憶装置があらかじめ記憶しておく構成であってもよいし、断面形状算出部１５１が検出した断面形状のなかから路面断面形状を判定し、判定した路面断面形状を表わす路面断面形状データを記憶装置が記憶する構成であってもよい。路面断面形状には動きがないという特徴があるので、例えば、断面形状算出部１５１は、所定の時間より長い時間の間、断面形状に動きがない場合に、その断面形状が路面断面形状であると判定する。
【００５７】
図１１は、この実施の形態における断面形状算出部１５１が算出する断面形状の一例を示す図である。
この例では、乗用車がセンサ装置１１０ａ〜１１０ｃの前を通過する様子を時系列順に示す。
【００５８】
時刻ｔ１において、センサ装置１１０ａの観測に基づく断面形状５２１ａが路面断面形状と異なる形状になる。センサ装置１１０ｂの観測に基づく断面形状５２１ｂ、及び、センサ装置１１０ｃの観測に基づく断面形状５２１ｃには、変化がないことから、物体が−ｚ方向から進入してきたことがわかる。
【００５９】
時刻ｔ２において、断面形状５２１ｃも路面断面形状と異なる形状になる。断面形状照合部１５３は、時刻ｔ２における断面形状５２１ｃと、時刻ｔ１における断面形状５２１ａとを比較し、ほぼ一致していると判定する。移動量算出部１５４は、断面形状照合部１５３の判定結果に基づいて、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間に、物体が走査面５０３ａから走査面５０３ｃまでの距離の分だけ移動したと判定する。三次元形状算出部１５５は、移動量算出部１５４の判定結果に基づいて、時刻ｔ１における断面形状５２１ａ〜５２１ｃと、時刻ｔ２における断面形状５２１ａ〜５２１ｃとを結合して、三次元形状を算出する。
【００６０】
時刻ｔ３において、断面形状５２１ｂも路面断面形状と異なる形状になる。断面形状照合部１５３は、時刻ｔ３における断面形状５２１ｃを、時刻ｔ１及び時刻ｔ２における断面形状５２１ａと比較して、時刻ｔ２における断面形状５２１ａのほうがよりよく一致すると判定する。移動量算出部１５４は、断面形状照合部１５３の判定結果に基づいて、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間に、物体が走査面５０３ａから走査面５０３ｃまでの距離の分だけ移動したと判定する。三次元形状算出部１５５は、移動量算出部１５４の判定結果に基づいて、算出した三次元形状に、時刻ｔ３における断面形状５２１ａ〜５２１ｃを更に結合する。
【００６１】
三次元形状算出部１５５は、以下、同様にして、三次元形状を算出する。
【００６２】
なお、物体の断面形状にあまり変化がない場合など、断面形状の照合だけでは、物体の移動量を正確に算出できない場合がある。その場合、移動量算出部１５４は、例えば、物体の先端が走査面５０３ａに差しかかった時刻（この例ではｔ１）、走査面５０３ｃに差しかかった時刻（この例ではｔ２）、走査面５０３ｂに差しかかった時刻（この例ではｔ３）に基づいて、物体の移動速度を算出する。物体の移動速度はそれほど急激には変化しないので、移動量算出部１５４は、物体の移動速度が一定であると仮定し、断面形状照合部１５３が照合した結果がその仮定に矛盾しない限りは、その仮定に基づいて、物体の移動量を算出する構成であってもよい。
【００６３】
また、この例において、センサ装置１１０ａ，１１０ｃは、通行路８０１の左側に位置し、主に物体の左側側面を観測するのに対し、センサ装置１１０ｂは、通行路８０１の右側に位置し、主に物体の右側側面を観測するため、センサ装置１１０ｂの観測に基づく断面形状５２１ｂと、センサ装置１１０ａやセンサ装置１１０ｃの観測に基づく断面形状５２１ａ，５２１ｃとの照合はしていない。しかし、車両などは、通常、左右がほぼ対称な形状をしているので、そのことを利用し、断面形状照合部１５３は、断面形状５２１ｂを左右反転させた上で、断面形状５２１ａや断面形状５２１ｃと照合する構成であってもよい。
【００６４】
また、断面形状の照合に加え、物体検出の開始や終了、車軸検出など特殊なイベントが起きたことを判定して、その時刻差に基づいて、移動量算出部１５４が物体の移動量を算出する構成であってもよい。例えば、移動量算出部１５４は、断面形状５２１ａにおいて、物体検出が開始した時刻（この例ではｔ１）を算出する。同様に、移動量算出部１５４は、断面形状５２１ｃにおける物体検出の開始時刻（ｔ２）、断面形状５２１ｂにおける物体検出の開始時刻（ｔ３）を算出する。移動量算出部１５４は、算出した物体検出の開始時刻に基づいて、物体の移動量を算出する。
車両は、通常、タイヤの部分だけが路面に接触していて、それ以外の部分は路面から離れているので、断面形状５２１を分析することにより、車軸位置を検出できる。例えば、断面形状５２１ａを分析することにより、時刻ｔ４において車軸が走査面５０３ａの前にあることがわかる。移動量算出部１５４は、断面形状５２１ａにおける車軸検出時刻（ｔ４）、断面形状５２１ｂにおける車軸検出時刻（ｔ６）を算出する。移動量算出部１５４は、算出した車軸検出時刻に基づいて、物体の移動量を算出する。
【００６５】
図１２は、この実施の形態における断面形状算出処理Ｓ６１０の流れの一例を示すフローチャート図である。
断面形状算出処理Ｓ６１０において、断面形状算出部１５１は、断面形状５２１を算出する。
断面形状算出処理Ｓ６１０は、距離方向入力工程Ｓ６１１、相対座標算出工程Ｓ６１２、絶対座標算出工程Ｓ６１３、絶対座標記憶工程Ｓ６１４、走査一巡判定工程Ｓ６１５、断面形状出力工程Ｓ６１６、絶対座標消去工程Ｓ６１７を有する。
【００６６】
距離方向入力工程Ｓ６１１において、断面形状算出部１５１は、入力装置を用いて、いずれかのセンサ装置１１０が出力した信号を入力し、そのセンサ装置１１０が測定した反射点の方向と距離との組を取得する。
【００６７】
相対座標算出工程Ｓ６１２において、断面形状算出部１５１は、処理装置を用いて、距離方向入力工程Ｓ６１１で取得した反射点の方向と距離とを変換して、そのセンサ装置１１０の放射基点５０２を原点とする相対座標を算出する。
【００６８】
絶対座標算出工程Ｓ６１３において、断面形状算出部１５１は、そのセンサ装置１１０の放射基点５０２の絶対座標と、相対座標算出工程Ｓ６１２で算出した相対座標とに基づいて、処理装置を用いて、反射点の絶対座標を算出する。
【００６９】
絶対座標記憶工程Ｓ６１４において、断面形状算出部１５１は、記憶装置を用いて、絶対座標算出工程Ｓ６１３で算出した反射点の絶対座標を蓄積して記憶する。
【００７０】
走査一巡判定工程Ｓ６１５において、断面形状算出部１５１は、距離方向入力工程Ｓ６１１で取得した方向に基づいて、処理装置を用いて、センサ装置１１０の走査方向が一巡したか否かを判定する。
走査方向が一巡した場合、一回の走査が完了したことになる。断面形状算出部１５１は、処理装置を用いて、断面形状出力工程Ｓ６１６へ進む。
走査方向が一巡していない場合、断面形状算出部１５１は、処理装置を用いて、距離方向入力工程Ｓ６１１に戻り、次の信号を入力する。
【００７１】
断面形状出力工程Ｓ６１６において、断面形状算出部１５１は、処理装置を用いて、絶対座標記憶工程Ｓ６１４で蓄積して記憶した反射点の絶対座標を、断面形状５２１として出力する。
断面形状記憶部１５２は、処理装置を用いて、断面形状算出部１５１が出力した断面形状５２１を入力する。断面形状記憶部１５２は、記憶装置を用いて、入力した断面形状５２１を記憶する。
【００７２】
絶対座標消去工程Ｓ６１７において、断面形状算出部１５１は、処理装置を用いて、新しい断面形状５２１を算出するための準備として、絶対座標記憶工程Ｓ６１４で蓄積して記憶した反射点の絶対座標を消去する。
断面形状算出部１５１は、処理装置を用いて、距離方向入力工程Ｓ６１１に戻り、次の信号を入力する。
【００７３】
図１３は、この実施の形態における三次元形状算出処理Ｓ６２０の流れの一例を示すフローチャート図である。
三次元形状算出処理Ｓ６２０において、物体形状算出装置１５０は、物体の三次元形状を算出する。
三次元形状算出処理Ｓ６２０は、第三断面形状選択工程Ｓ６２１、第一断面形状選択工程Ｓ６２２、断面形状照合工程Ｓ６２３、移動量算出工程Ｓ６２４、座標系変換工程Ｓ６２５、断面形状記憶工程Ｓ６２６、独立形状判定工程Ｓ６２７、三次元形状出力工程Ｓ６２８、独立形状消去工程Ｓ６２９を有する。
【００７４】
第三断面形状選択工程Ｓ６２１において、断面形状照合部１５３は、処理装置を用いて、断面形状記憶部１５２が記憶した断面形状５２１のうち、センサ装置１１０ｃの観測に基づく断面形状５２１ｃのなかから、まだ選択していない断面形状５２１ｃを一つ選択する。
断面形状５２１ｃがすべて選択済であり、まだ選択していない断面形状５２１ｃがない場合、断面形状照合部１５３は、断面形状算出部１５１が新たな断面形状５２１ｃを算出するのを待って、断面形状記憶部１５２が新たに記憶した断面形状５２１ｃを選択する。
【００７５】
第一断面形状選択工程Ｓ６２２において、断面形状照合部１５３は、処理装置を用いて、断面形状記憶部１５２が記憶した断面形状５２１のうち、センサ装置１１０ａの観測に基づく断面形状５２１ａのなかから、まだ選択していない断面形状５２１ａを一つ選択する。
断面形状５２１ａがすべて選択済であり、まだ選択していない断面形状５２１ａがない場合、断面形状照合部１５３は、処理装置を用いて、移動量算出工程Ｓ６２４へ進む。
まだ選択していない断面形状５２１ａがあり、断面形状５２１を選択した場合、断面形状照合部１５３は、処理装置を用いて、断面形状照合工程Ｓ６２３へ進む。
なお、断面形状照合部１５３は、第三断面形状選択工程Ｓ６２１で選択した断面形状５２１ｃの観測時刻と、移動量算出部１５４が算出した移動量とに基づいて、断面形状５２１ｃと照合する断面形状５２１ａの観測時刻の範囲を絞り込む構成であってもよい。
【００７６】
断面形状照合工程Ｓ６２３において、断面形状照合部１５３は、処理装置を用いて、第三断面形状選択工程Ｓ６２１で選択した断面形状５２１ｃと、第一断面形状選択工程Ｓ６２２で選択した断面形状５２１ａとを比較して、一致度を算出する。断面形状照合部１５３は、記憶装置を用いて、第一断面形状選択工程Ｓ６２２で選択した断面形状５２１ａと対応づけて、算出した一致度を記憶する。
断面形状照合部１５３は、処理装置を用いて、第一断面形状選択工程Ｓ６２２に戻り、次の断面形状５２１ａを選択する。
【００７７】
移動量算出工程Ｓ６２４において、移動量算出部１５４は、断面形状照合工程Ｓ６２３で断面形状照合部１５３が記憶した一致度に基づいて、処理装置を用いて、第三断面形状選択工程Ｓ６２１で選択した断面形状５２１ｃと一致する断面形状５２１ａを判定する。例えば、移動量算出部１５４は、断面形状照合部１５３が記憶した一致度のなかから、最も高い一致度を判定する。移動量算出部１５４は、判定した一致度を所定の閾値と比較する。一致度が閾値以上である場合、移動量算出部１５４は、その一致度が対応づけられた断面形状５２１ａが、断面形状５２１ｃと一致すると判定する。一致度が閾値未満である場合、移動量算出部１５４は、断面形状５２１ｃと一致する断面形状５２１ａがないと判定する。
移動量算出部１５４は、判定した結果に基づいて、処理装置を用いて、物体の移動量を算出する。
【００７８】
座標系変換工程Ｓ６２５において、三次元形状算出部１５５は、移動量算出工程Ｓ６２４で移動量算出部１５４が算出した移動量に基づいて、処理装置を用いて、断面形状記憶部１５２が記憶した断面形状５２１を構成する反射点の絶対座標を変換して、物体系座標を算出する。
【００７９】
断面形状記憶工程Ｓ６２６において、三次元形状算出部１５５は、記憶装置を用いて、座標系変換工程Ｓ６２５で算出した反射点の物体系座標を、三次元形状として記憶する。
【００８０】
独立形状判定工程Ｓ６２７において、三次元形状算出部１５５は、断面形状記憶工程Ｓ６２６で記憶した三次元形状を構成する反射点の物体系座標に基づいて、処理装置を用いて、まだ観測されていない部分と連続していない独立した部分があるか否かを判定する。
独立した部分がある場合、その部分に対応する物体の三次元形状の観測が終わったことになる。三次元形状算出部１５５は、処理装置を用いて、三次元形状出力工程Ｓ６２８へ進む。
独立した部分がない場合、三次元形状算出部１５５は、処理装置を用いて、第三断面形状選択工程Ｓ６２１に戻り、次の断面形状５２１ｃを選択する。
【００８１】
三次元形状出力工程Ｓ６２８において、三次元形状算出部１５５は、処理装置を用いて、記憶した三次元形状のうち、独立形状判定工程Ｓ６２７で独立した部分であると判定した部分の三次元形状を出力する。
【００８２】
独立形状消去工程Ｓ６２９において、三次元形状算出部１５５は、処理装置を用いて、記憶した三次元形状のうち、三次元形状出力工程Ｓ６２８で出力した部分の三次元形状を消去する。
三次元形状算出部１５５は、処理装置を用いて、第三断面形状選択工程Ｓ６２１に戻り、次の断面形状５２１ｃを選択する。
【００８３】
なお、三次元形状算出部１５５は、三次元形状の観測が終わり三次元形状が独立するのを待つのではなく、三次元形状の先頭から所定の長さの位置までの観測が終わった段階で、三次元形状を出力する構成であってもよい。
【００８４】
図１４は、この実施の形態における車両判定部２１０の構成の一例を示すブロック構成図である。
車両判定部２１０（人車分離判定部）は、三次元形状記憶部２１１、三次元形状照合部２１２、種別判定部２１３を有する。
【００８５】
三次元形状記憶部２１１は、あらかじめ、複数の物体の三次元形状を記憶している。三次元形状記憶部２１１が三次元形状を記憶する物体には、少なくとも車両と車両以外の物体との双方が含まれる。車両といっても、車種により大きく形状が異なる場合があるから、三次元形状記憶部２１１は、例えば、二輪車の形状、乗用車の形状、トラックの形状、バスの形状など、なるべく多くの種類の車両の三次元形状を記憶していることが望ましい。また、車両以外の物体といっても、いろいろなものが存在するから、三次元形状記憶部２１１は、例えば、複数のポーズの人間の形状など、センサ装置１１０が観測する可能性のある車両以外の物体について、なるべく多くの種類の物体の形状を、記憶していることが望ましい。
また、三次元形状記憶部２１１は、記憶した三次元形状それぞれに対応づけて、その三次元形状が車両の形状であるか否かを記憶している。なお、三次元形状記憶部２１１は、その三次元形状が車両の形状であるか否かだけでなく、車種などその物体の種類を記憶する構成であってもよい。
例えば、三次元形状記憶部２１１は、記憶装置を用いて、物体の三次元形状を表わすデータ（以下「照合形状データ」と呼ぶ。）と、その物体の種類を表わすデータ（以下「種別データ」と呼ぶ。）との組を記憶する。
【００８６】
三次元形状照合部２１２は、センサ装置１１０ａが観測した入口三次元形状を、三次元形状記憶部２１１が記憶した複数の物体の三次元形状と比較して、最もよく一致する三次元形状を判定する。
例えば、三次元形状照合部２１２は、入力装置を用いて、三次元形状測定装置１００ａが測定した入口三次元形状を表わす信号を入力する。三次元形状照合部２１２は、処理装置を用いて、入力した信号が表わす入口三次元形状と、三次元形状記憶部２１１が記憶した照合形状データが表わす三次元形状とを比較して、どの程度一致するかを表わす一致度を算出する。三次元形状照合部２１２は、処理装置を用いて、算出した一致度のなかから、最も高い一致度を判定する。三次元形状照合部２１２は、判定した一致度に対応する照合形状データが表わす三次元形状が、入口三次元形状に最もよく一致すると判定する。
【００８７】
種別判定部２１３は、三次元形状照合部２１２が判定した結果に基づいて、入口三次元形状が車両の形状であるか否かを判定する。
例えば、種別判定部２１３は、三次元形状照合部２１２が判定した結果に基づいて、処理装置を用いて、三次元形状記憶部２１１が記憶した種別データのなかから、三次元形状照合部２１２が最もよく一致すると判定した三次元形状に対応づけられた種別データを取得する。種別判定部２１３は、処理装置を用いて、取得した種別データを、入口三次元形状が車両の形状であるか否かを表わすデータとして出力する。
【００８８】
図１５は、この実施の形態における三次元形状記憶部２１１が記憶する三次元形状の一例を示す図である。
実線５３１ａ，５３２ａは、三次元形状記憶部２１１がトラックの形状として記憶した三次元形状の一部を示す。実線５３１ａは、三次元形状記憶部２１１が記憶した三次元形状をｘｙ平面（車両の進行方向に対して垂直な面）によって切断した断面の一部を示す。実線５３２ａは、三次元形状記憶部２１１が記憶した三次元形状をｙｚ平面（車両の進行方向に対して平行な鉛直面）によって切断した断面の一部を示す。
【００８９】
図１６は、この実施の形態における三次元形状記憶部２１１が記憶する三次元形状の一例を示す図である。
実線５３１ｂ，５３２ｂは、三次元形状記憶部２１１が二輪車の形状として記憶した三次元形状の一部を示す。
【００９０】
図１７は、この実施の形態における三次元形状記憶部２１１が記憶する三次元形状の一例を示す図である。
実線５３１ｃ，５３２ｃは、三次元形状記憶部２１１が人間の形状として記憶した三次元形状の一部を示す。
【００９１】
なお、車両判定部２１０を管理装置２００内ではなく、三次元形状測定装置１００内に設ける構成であってもよい。その場合、例えば、三次元形状測定装置１００は、車両判定部２１０の判定結果にしたがって、検出した物体が車両であると判定した場合のみ、三次元形状を出力する。
【００９２】
図１８は、この実施の形態における車両判定処理Ｓ６３０の流れの一例を示すフローチャート図である。
車両判定処理Ｓ６３０において、車両判定部２１０は、入口三次元形状が車両の形状であるか否かを判定する。
車両判定処理Ｓ６３０は、三次元形状入力工程Ｓ６３１、照合形状選択工程Ｓ６３２、三次元形状照合工程Ｓ６３３、種別判定工程Ｓ６３４を有する。
【００９３】
三次元形状入力工程Ｓ６３１において、三次元形状照合部２１２は、入力装置を用いて、三次元形状測定装置１００ａが測定した入口三次元形状を入力する。
【００９４】
照合形状選択工程Ｓ６３２において、三次元形状照合部２１２は、処理装置を用いて、三次元形状記憶部２１１が記憶した三次元形状のなかから、まだ選択していない三次元形状を一つ選択する。
三次元形状記憶部２１１が記憶した三次元形状がすべて選択済であり、まだ選択していない三次元形状がない場合、三次元形状照合部２１２は、処理装置を用いて、種別判定工程Ｓ６３４へ進む。
まだ選択していない三次元形状があり、三次元形状を選択した場合、三次元形状照合部２１２は、三次元形状照合工程Ｓ６３３へ進む。
【００９５】
三次元形状照合工程Ｓ６３３において、三次元形状照合部２１２は、処理装置を用いて、三次元形状入力工程Ｓ６３１で入力した入口三次元形状と、照合形状選択工程Ｓ６３２で選択した三次元形状とを比較して、一致度を算出する。三次元形状照合部２１２は、記憶装置を用いて、算出した一致度を、照合形状選択工程Ｓ６３２で選択した三次元形状に対応づけて記憶する。
三次元形状照合部２１２は、照合形状選択工程Ｓ６３２に戻り、次の三次元形状を選択する。
【００９６】
種別判定工程Ｓ６３４において、三次元形状照合部２１２は、処理装置を用いて、三次元形状照合工程Ｓ６３３で記憶した一致度のなかから、最も高い一致度を判定する。三次元形状照合部２１２は、処理装置を用いて、判定した一致度に対応づけられた三次元形状について、三次元形状記憶部２１１が記憶した種別データを取得する。三次元形状照合部２１２は、処理装置を用いて、取得した種別データを出力する。
【００９７】
図１９は、この実施の形態における入口管理処理Ｓ６４０の流れの一例を示すフローチャート図である。
入口管理処理Ｓ６４０において、管理装置２００は、管理範囲８１０の入口８１１を通過する車両を管理する。
入口管理処理Ｓ６４０は、入口三次元形状入力工程Ｓ６４１、移動方向判定工程Ｓ６４２、車両判定工程Ｓ６４３、通路内物体形状記憶工程Ｓ６４４、通路内物体数増加工程Ｓ６４５、通路内物体形状選択工程Ｓ６５１、三次元形状照合工程Ｓ６５２、同一物体判定工程Ｓ６５３、通路内物体形状消去工程Ｓ６５４、通路内物体数減少工程Ｓ６５５を有する。
【００９８】
入口三次元形状入力工程Ｓ６４１において、車両判定部２１０は、入力装置を用いて、三次元形状測定装置１００ａが測定した入口三次元形状と移動方向とを入力する。
【００９９】
移動方向判定工程Ｓ６４２において、車両判定部２１０は、入口三次元形状入力工程Ｓ６４１で入力した移動方向に基づいて、処理装置を用いて、三次元形状測定装置１００ａが検出した物体の移動方向が順方向（ｚ方向）か逆方向（−ｚ方向）かを判定する。
移動方向が順方向である場合、車両判定部２１０は、処理装置を用いて、車両判定工程Ｓ６４３へ進む。
移動方向が逆方向である場合、車両判定部２１０は、処理装置を用いて、通路内物体形状選択工程Ｓ６５１へ進む。
【０１００】
車両判定工程Ｓ６４３において、車両判定部２１０は、処理装置を用いて、車両判定処理Ｓ６３０を実行して、三次元形状測定装置１００ａが検出した物体が車両であるか否かを判定する。
物体が車両である場合、車両判定部２１０は、処理装置を用いて、通路内物体形状記憶工程Ｓ６４４へ進む。
物体が車両でない場合、車両判定部２１０は、処理装置を用いて、入口管理処理Ｓ６４０を終了する。
【０１０１】
通路内物体形状記憶工程Ｓ６４４において、通路内物体形状記憶部２２０は、記憶装置を用いて、入口三次元形状入力工程Ｓ６４１で車両判定部２１０が入力した入口三次元形状を通路内物体形状として記憶する。
【０１０２】
通路内物体数増加工程Ｓ６４５において、通路内物体計数部２５０は、処理装置を用いて、記憶した通路内物体数を１増加させる。通路内物体計数部２５０は、記憶装置を用いて、増加した通路内物体数を記憶する。
通路内物体計数部２５０は、処理装置を用いて、入口管理処理Ｓ６４０を終了する。
【０１０３】
通路内物体形状選択工程Ｓ６５１において、逆進物体判定部２３０は、処理装置を用いて、通路内物体形状記憶部２２０が記憶した通路内物体形状のなかから、まだ選択していない通路内物体形状を１つ選択する。
通路内物体形状記憶部２２０が記憶した通路内物体形状がすべて選択済であり、まだ選択していない通路内物体形状がない場合、逆進物体判定部２３０は、処理装置を用いて、同一物体判定工程Ｓ６５３へ進む。
まだ選択していない通路内物体形状があり、通路内物体形状を選択した場合、逆進物体判定部２３０は、処理装置を用いて、三次元形状照合工程Ｓ６５２へ進む。
【０１０４】
三次元形状照合工程Ｓ６５２において、逆進物体判定部２３０は、処理装置を用いて、入口三次元形状入力工程Ｓ６４１で車両判定部２１０が入力した入口三次元形状と、通路内物体形状選択工程Ｓ６５１で選択した通路内物体形状とを比較して、一致度を算出する。逆進物体判定部２３０は、記憶装置を用いて、算出した一致度を、通路内物体形状選択工程Ｓ６５１で選択した通路内物体形状と対応づけて記憶する。
逆進物体判定部２３０は、処理装置を用いて、通路内物体形状選択工程Ｓ６５１に戻り、次の通路内物体形状を選択する。
【０１０５】
同一物体判定工程Ｓ６５３において、逆進物体判定部２３０は、三次元形状照合工程Ｓ６５２で記憶した一致度に基づいて、処理装置を用いて、最も高い一致度を判定する。逆進物体判定部２３０は、処理装置を用いて、判定した一致度を所定の閾値と比較する。
一致度が閾値未満である場合、入口三次元形状と一致する通路内物体形状が存在しないものとして、逆進物体判定部２３０は、処理装置を用いて、入口管理処理Ｓ６４０を終了する。
一致度が閾値以上である場合、その一致度に対応づけれられた通路内物体形状が、入口三次元形状と一致したものとして、逆進物体判定部２３０は、処理装置を用いて、通路内物体形状消去工程Ｓ６５４へ進む。
【０１０６】
通路内物体形状消去工程Ｓ６５４において、通路内物体形状記憶部２２０は、同一物体判定工程Ｓ６５３で逆進物体判定部２３０が判定した一致度に基づいて、処理装置を用いて、記憶した通路内物体形状のなかから、その一致度に対応づけれられた通路内物体形状を消去する。
【０１０７】
通路内物体数減少工程Ｓ６５５において、通路内物体計数部２５０は、処理装置を用いて、記憶した通路内物体数を１減少させる。通路内物体計数部２５０は、記憶装置を用いて、減少した通路内物体数を記憶する。
通路内物体計数部２５０は、処理装置を用いて、入口管理処理Ｓ６４０を終了する。
【０１０８】
図２０は、この実施の形態における出口管理処理Ｓ６６０の流れの一例を示すフローチャート図である。
出口管理処理Ｓ６６０において、管理装置２００は、管理範囲８１０の出口８１２を通過する車両を管理する。
出口管理処理Ｓ６６０は、出口三次元形状入力工程Ｓ６６１、移動方向判定工程Ｓ６６２、車両判定工程Ｓ６６３、通路内物体形状記憶工程Ｓ６６４、通路内物体数増加工程Ｓ６６５、通路内物体形状選択工程Ｓ６７１、三次元形状照合工程Ｓ６７２、同一物体判定工程Ｓ６７３、通路内物体形状消去工程Ｓ６７４、通路内物体数減少工程Ｓ６７５を有する。
【０１０９】
出口三次元形状入力工程Ｓ６６１において、通過物体判定部２４０は、入力装置を用いて、三次元形状測定装置１００ｂが測定した出口三次元形状と移動方向とを入力する。
【０１１０】
移動方向判定工程Ｓ６６２において、通過物体判定部２４０は、出口三次元形状入力工程Ｓ６６１で入力した移動方向に基づいて、処理装置を用いて、三次元形状測定装置１００ｂが検出した物体の移動方向が順方向（ｚ方向）か逆方向（−ｚ方向）かを判定する。
移動方向が順方向である場合、通過物体判定部２４０は、処理装置を用いて、通路内物体形状選択工程Ｓ６７１へ進む。
移動方向が逆方向である場合、通過物体判定部２４０は、処理装置を用いて、車両判定工程Ｓ６６３へ進む。
【０１１１】
車両判定工程Ｓ６６３において、車両判定部２１０は、処理装置を用いて、車両判定処理Ｓ６３０を実行して、三次元形状測定装置１００ｂが検出した物体が車両であるか否かを判定する。
物体が車両である場合、車両判定部２１０は、処理装置を用いて、通路内物体形状記憶工程Ｓ６６４へ進む。
物体が車両でない場合、車両判定部２１０は、処理装置を用いて、出口管理処理Ｓ６６０を終了する。
【０１１２】
通路内物体形状記憶工程Ｓ６６４において、通路内物体形状記憶部２２０は、記憶装置を用いて、出口三次元形状入力工程Ｓ６６１で通過物体判定部２４０が入力した出口三次元形状を通路内物体形状として記憶する。
【０１１３】
通路内物体数増加工程Ｓ６６５において、通路内物体計数部２５０は、処理装置を用いて、記憶した通路内物体数を１増加させる。通路内物体計数部２５０は、記憶装置を用いて、増加した通路内物体数を記憶する。
通路内物体計数部２５０は、処理装置を用いて、出口管理処理Ｓ６６０を終了する。
【０１１４】
なお、出口８１２の側から車両が逆走して進入してくることがあり得ない場合は、車両判定工程Ｓ６６３〜通路内物体数増加工程Ｓ６６５の処理はなくてもよい。その場合、移動方向判定工程Ｓ６６２で移動方向が逆方向であると判定した場合、通過物体判定部２４０は、処理装置を用いて、出口管理処理Ｓ６６０を終了する。
【０１１５】
通路内物体形状選択工程Ｓ６７１において、通過物体判定部２４０は、処理装置を用いて、通路内物体形状記憶部２２０が記憶した通路内物体形状のなかから、まだ選択していない通路内物体形状を１つ選択する。
通路内物体形状記憶部２２０が記憶した通路内物体形状がすべて選択済であり、まだ選択していない通路内物体形状がない場合、通過物体判定部２４０は、処理装置を用いて、同一物体判定工程Ｓ６７３へ進む。
まだ選択していない通路内物体形状があり、通路内物体形状を選択した場合、通過物体判定部２４０は、処理装置を用いて、三次元形状照合工程Ｓ６７２へ進む。
【０１１６】
三次元形状照合工程Ｓ６７２において、通過物体判定部２４０は、処理装置を用いて、出口三次元形状入力工程Ｓ６６１で通過物体判定部２４０が入力した出口三次元形状と、通路内物体形状選択工程Ｓ６７１で選択した通路内物体形状とを比較して、一致度を算出する。通過物体判定部２４０は、記憶装置を用いて、算出した一致度を、通路内物体形状選択工程Ｓ６７１で選択した通路内物体形状と対応づけて記憶する。
通過物体判定部２４０は、処理装置を用いて、通路内物体形状選択工程Ｓ６７１に戻り、次の通路内物体形状を選択する。
【０１１７】
同一物体判定工程Ｓ６７３において、通過物体判定部２４０は、三次元形状照合工程Ｓ６７２で記憶した一致度に基づいて、処理装置を用いて、最も高い一致度を判定する。通過物体判定部２４０は、処理装置を用いて、判定した一致度を所定の閾値と比較する。
一致度が閾値未満である場合、出口三次元形状と一致する通路内物体形状が存在しないものとして、通過物体判定部２４０は、処理装置を用いて、出口管理処理Ｓ６６０を終了する。
一致度が閾値以上である場合、その一致度に対応づけれられた通路内物体形状が、出口三次元形状と一致したものとして、通過物体判定部２４０は、処理装置を用いて、通路内物体形状消去工程Ｓ６７４へ進む。
【０１１８】
通路内物体形状消去工程Ｓ６７４において、通路内物体形状記憶部２２０は、同一物体判定工程Ｓ６７３で通過物体判定部２４０が判定した一致度に基づいて、処理装置を用いて、記憶した通路内物体形状のなかから、その一致度に対応づけれられた通路内物体形状を消去する。
【０１１９】
通路内物体数減少工程Ｓ６７５において、通路内物体計数部２５０は、処理装置を用いて、記憶した通路内物体数を１減少させる。通路内物体計数部２５０は、記憶装置を用いて、減少した通路内物体数を記憶する。
通路内物体計数部２５０は、処理装置を用いて、出口管理処理Ｓ６６０を終了する。
【０１２０】
以上説明した通行車両管理システム８００は、例えば、有料道路の入口や出口に設けられるＥＴＣレーンに設置される。
レーザ式車両検知器（三次元形状測定装置１００）をＥＴＣレーンの流入口（入口８１１）と流出口（出口８１２）に配置する。レーザ式車両検知器は、通過する物体の連続した二次元形状を測定することにより、物体の三次元形状を測定する。通行車両管理システム８００は、レーザ式車両検知器が測定した三次元形状を使って、通過する車両の三次元形状パターン情報を含めた車両管理を行う。
【０１２１】
レーザ式車両検知器は、ＥＴＣレーンなどに配置される。レーザ式車両検知器は、レーンに進入する物体の三次元形状パターンを測定し、物体の車両識別を行う。
三次元形状パターンは、複数のセンサ装置１１０が多角的に測定した連続する二次元形状に基づいて、検出装置（物体形状算出装置１５０）が算出する。
検出装置は、算出した三次元形状から、検出した物体が単独であるか複数であるかを判断する。
検出装置（車両判定部２１０）は、検出した物体すべてに対して、算出した三次元形状の幅・長さ・高さなどの情報に基づいて、その物体が車両であるか否かを判断する。
検出装置は、センサで得られた物体形状を、あらかじめ記憶したパターン（三次元形状）と比較して、その物体が、乗用車であるか、二輪車であるか、人であるかなどを判断する。
【０１２２】
通行車両管理システム８００は、レーザ式車両検知器が計測した三次元形状パターンから、ＥＴＣレーンを通過中の車両の位置・大きさ・挙動などの情報を算出する。これにより、正確な車両管理をすることができる。
また、透過型の車両検知器などと異なり、車両と、人や動物・ゴミ・虫など車両以外の物体とを判別することができるので、誤検知や車両管理ズレを防止することができる。レーザ式車両検知器は、三次元形状を計測できるだけでなく、ビームが細いので物体の細かい特徴を把握することができる。これにより、検出ターゲットの大きさに依存せず、車両・人・動物・ゴミ・虫などを区別することができる。
また、複数の人が通過した場合などであっても、車両でないことを正しく判定することができる。
また、二輪車が並走している場合でも、車両を正しく計数することができる。
また、ＥＴＣレーン内に滞在している車両がバックしてＥＴＣレーンを抜けた場合でも、そのことを正しく判定し、車両を正しく計数することができる。
【０１２３】
実施の形態２．
実施の形態２について、図２１〜図２３を用いて説明する。
なお、実施の形態１と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１２４】
図２１は、この実施の形態における通行車両管理システム８００の外観の一例を示す斜視図である。
三次元形状測定装置１００ａは、実施の形態１よりも１つ少ない２つのセンサ装置１１０ａ，１１０ｂを有する。三次元形状測定装置１００ｂも同様に、２つのセンサ装置１１０ｄ，１１０ｅを有する。４つのセンサ装置１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｄ，１１０ｅは、実施の形態１よりも高い位置に設けらている。
【０１２５】
図２２は、この実施の形態における三次元形状測定装置１００ａのセンサ装置１１０ａ，１１０ｂの配置の一例を示す正面図である。
この図に示すように、センサ装置１１０ａ，１１０ｂのｘｚ平面（水平面）上における配置は、実施の形態１と同様である。
【０１２６】
図２３は、この実施の形態における三次元形状測定装置１００ａのセンサ装置１１０ａ，１１０ｂの配置の一例を示す正面図である。
この図に示すように、センサ装置１１０ａ，１１０ｂが設置される高さは、実施の形態１で説明したセンサ装置１１０ｃが設置される高さとほぼ同じである。これにより、センサ装置１１０ａ，１１０ｂは、車両の側面の形状だけでなく、車両の屋根の形状も測定する。
【０１２７】
三次元形状測定装置１００ｂにおけるセンサ装置１１０ｄ，１１０ｅの配置も、三次元形状測定装置１００ａと同様である。なお、三次元形状測定装置１００ａの構成と、三次元形状測定装置１００ｂの構成とが異なっていてもよい。
【０１２８】
このように、センサ装置１１０ａ，１１０ｂの配置位置を高くして、１つのセンサ装置１１０が車両の側面の形状と屋根の形状との両方を測定できるようにする。これにより、センサ装置１１０ｃが不要となり、三次元形状測定装置１００の製造コストを抑えることができる。
【０１２９】
なお、センサ装置１１０ａ，１１０ｂの配置位置を高くすることにより、車両の側面下部との間の距離が遠くなり分解能が低下するので、例えば、車軸を検出する車軸センサと併用する構成としてもよい。
【０１３０】
実施の形態３．
実施の形態３について、図２４〜図２５を用いて説明する。
なお、実施の形態１と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１３１】
この実施の形態では、通行車両管理システム８００が有料道路の入口や出口などに設けられる場合において、通行する車両の料金区分を判定する構成について説明する。
【０１３２】
図２４は、この実施の形態における通行車両管理システム８００の全体構成の一例を示すシステム構成図である。
管理装置２００は、実施の形態１で説明した構成に加えて、料金区分算出部２６０を有する。
【０１３３】
車両判定部２１０は、三次元形状測定装置１００ａが測定した入口三次元形状が車両の形状であるか否かだけでなく、車両の形状である場合、その車両が乗用車であるか、トラックであるか、バスであるか、二輪車であるかなど、その車両の種別を判定する。
【０１３４】
料金区分算出部２６０は、入口三次元形状が車両の形状であると車両判定部２１０が判定した場合、三次元形状測定装置１００ａが測定した入口三次元形状と、車両判定部２１０が判定した車両の種別とに基づいて、その車両の料金区分を算出する。
【０１３５】
通路内物体形状記憶部２２０は、記憶した車両の通路内物体形状に対応づけて、その車両の料金区分を記憶する。
【０１３６】
通信装置３００は、車両が搭載した車載器と通信して、料金区分算出部２６０が算出した料金区分を、車載器に書き込む。また、通信装置３００は、車載器と通信して、車載器が記憶した車種に関する情報を取得する。通信装置３００は、取得した車種に関する情報と、通路内物体形状記憶部２２０が記憶した料金区分とを照合して、矛盾がないかを判定する。矛盾があると判定した場合、通信装置３００は、車載器と通信して、車載器が記憶した車種に関する情報を書き換える。
【０１３７】
図２５は、この実施の形態における料金区分算出部２６０の構成の一例を示すブロック構成図である。
料金区分算出部２６０は、車軸数計数部２６１、車幅算出部２６２、車高算出部２６３、車長算出部２６４、料金区分判定部２６５を有する。
【０１３８】
車軸数計数部２６１は、三次元形状測定装置１００ａが測定した入口三次元形状に基づいて、車両の車軸の数（車軸数）を数える。
車幅算出部２６２は、三次元形状測定装置１００ａが測定した入口三次元形状に基づいて、車両の幅（車幅）を算出する。
車高算出部２６３は、三次元形状測定装置１００ａが測定した入口三次元形状に基づいて、車両の高さ（車高）を算出する。
車長算出部２６４は、三次元形状測定装置１００ａが測定した入口三次元形状に基づいて、車両の長さ（車長）を算出する。
料金区分判定部２６５は、車両判定部２１０が判定した種別と、車軸数計数部２６１が数えた車軸数と、車幅算出部２６２が算出した車幅と、車高算出部２６３が算出した車高と、車長算出部２６４が算出した車長とに基づいて、その車両の料金区分を判定する。
【０１３９】
このように、三次元形状測定装置１００ａが測定した三次元形状に基づいて、車軸数・車幅・車高・車長など、車両の料金区分を算出するために必要な情報を得る。これにより、少ない数のセンサで、料金区分を正しく判定することができる。
【０１４０】
レーザ式車両検知器ａ（三次元形状測定装置１００ａ）は、レーン流入口（入口８１１）に配置されている。レーザ式車両検知器ａは、レーン（管理範囲８１０）に進入する物体の三次元形状パターンを測定する。物体が車両であると判断した場合、車両情報（三次元形状パターンや軸数など）を路側無線装置（通信装置３００）に送信する。三次元形状パターンは、複数のセンサ装置１１０により多角的に測定された連続する二次元形状に基づいて、検出装置（物体形状算出装置１５０）が算出する。検出装置（車両判定部２１０）は、算出した三次元形状に基づいて、検出した物体が車両であるか否かを判断する。また、料金区分算出部２６０は、検出した物体が車両である場合、その軸数や車幅、車高、車長を算出して、車両情報を得る。また、三次元形状から二輪車の並走を検知した場合、別々の車両として三次元形状や軸数などを路側無線装置に送信する。また、レーザ式車両検知器ａは、車両の前進と後進を判断することができる。
【０１４１】
路側無線装置（通信装置３００）は、車両情報を受信すると、アンテナと車両との通信を行う。通信結果から得られる車両情報とレーザ式車両検知器ａから得られる車両情報とを関連付けて、メモリ（記憶装置）の車両管理テーブル（通路内物体形状記憶部２２０）に登録する。二輪車が並走していた場合、レーザ式車両検知器ａは二つの物体と判定するので、通信装置３００は、両方の車両と確実に通信を行い、別々に車両管理テーブルに登録する。
入口料金所において、通信結果から得られた車種情報とレーザ式車両検知器ａから得られた軸数情報とで矛盾（軸数が３以上なのに車種が軽自動車となっている場合など）があり、なおかつその他条件を満たす場合はランクアップ処理（車載器に正しい車種情報を書き込み、出口料金所で正しい車種で処理する）を行う。また、レーザ式車両検知器ａで逆方向（−ｚ方向）に車両が退出したら、その車両は後進車両（逆進車両）と判断し、通路内物体計数部２５０は、車両台数のカウントを戻す。また、少なくとも１台の車両が車両管理領域に進入したこと（バックで戻った車両は進入なしとする）を判断すると、出口遮断装置４００は、レーザ式車両検知器ｂの後流に配置された遮断棒４２０を上げる。
【０１４２】
レーザ式車両検知器ｂ（三次元形状測定装置１００ｂ）は、レーン流出口（出口８１２）に配置されている。レーザ式車両検知器ｂは、レーンから流出する物体の三次元形状パターンを測定する。物体が車両であると判断した場合、車両情報（三次元形状パターンや軸数）を路側無線装置に送信する。三次元形状パターンは、複数のセンサ装置１１０により多角的に測定された連続する二次元形状に基づいて、検出装置（物体形状算出装置１５０）が算出する。検出装置（車両判定部２１０）は、算出した三次元形状をもとに検出した物体が車両であるか否かを判断する。料金区分算出部２６０は、車両であればその軸数や車幅、車高、車長を算出して、車両情報を得る。また、三次元形状から二輪車の並走を検知した場合、別々の車両として三次元形状や軸数を路側無線装置に送信する。
【０１４３】
路側無線装置（通過物体判定部２４０）は、車両情報を受信すると、テーブル（通路内物体形状記憶部２２０）に登録されている車両情報の三次元形状パターンと合致する車両を検索し、合致した車両をレーンを通過したものとしてテーブルから削除する。二輪車の場合、レーン上での追い越しの可能性があるが、三次元形状に基づいて一致する車両を判定するので、車両管理ズレを防ぐことができる。また、パターンマッチングにより、車両を同定することができるので、レーンに進入した後、車両管理領域で留まっている車両についても正確に判断することができる。レーンにおける車両管理領域（管理範囲８１０）内の全車両の退出を判断すると、出口遮断装置４００は、レーザ式車両検知器ｂの後流に配置された遮断棒４２０を下げる。
【０１４４】
以上のように、レーザ式車両検知器（三次元形状測定装置１００）が計測した三次元形状パターンに基づいて、車軸数・車幅・車高・車長など、車両の料金区分を算出するために必要な情報を得ることができる。したがって、道路埋め込み式の車軸数センサなどを設ける必要がない。これにより、敷設工事が容易となり、施工や保守にかかるコストを削減することができる。
【符号の説明】
【０１４５】
１００ 三次元形状測定装置、１１０ センサ装置、１１１ 変調信号生成回路、１１２ ＣＷ光源、１１３ 走査信号生成回路、１１４ 方向算出回路、１１５ 長尺ＰＤ、１１６ ＴＩＡ、１１７ 位相検波回路、１１８ 距離算出回路、１２０ 放射光学系、１２１ ＭＥＭＳスキャナ、１３０ 受光光学系、１３１ 凸面鏡、１４０ ケース、１４１，１４２ 窓、１５０ 物体形状算出装置、１５１ 断面形状算出部、１５２ 断面形状記憶部、１５３ 断面形状照合部、１５４ 移動量算出部、１５５ 三次元形状算出部、２００ 管理装置、２１０ 車両判定部、２１１ 三次元形状記憶部、２１２ 三次元形状照合部、２１３ 種別判定部、２２０ 通路内物体形状記憶部、２３０ 逆進物体判定部、２４０ 通過物体判定部、２５０ 通路内物体計数部、２６０ 料金区分算出部、２６１ 車軸数計数部、２６２ 車幅算出部、２６３ 車高算出部、２６４ 車長算出部、２６５ 料金区分判定部、３００ 通信装置、４００ 出口遮断装置、４１０ 駆動装置、４２０ 遮断棒、５０１ 通行路走査範囲、５０２ 放射基点、５０３ 走査面、５１１ 通行路幅、５１３ 進行方向位置差分、５１４ 横断方向位置差分、５１５ 側部センサ高さ、５１６ 上部センサ高さ、５２１ 断面形状、５３１，５３２ 実線、８００ 通行車両管理システム、８０１ 通行路、８０２ 島、８０３ 柱、８１０ 管理範囲、８１１ 入口、８１２ 出口。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、通行路を通行する車両などの物体を管理するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
有料道路の入口や出口に設置されるＥＴＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｏｌｌ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）レーンにおいて、通過する車両を管理するため、車両を検出したり、車種を判別するシステムが存在する。
このようなシステムでは、例えば、透過型の光学センサを用いて、物体の通過による遮光を検知することにより、物体の通過を検知する。また、例えば、道路に埋め込んだ車軸センサを用いて、通過した物体が車両であるか否かや、車軸数などを検知する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２６３６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
透過側の光学センサは、遮光の有無に基づいて物体の通過を検知するので、その物体が車両であるか否かまではわからない。
また、車軸センサは、道路に埋め込むため、設置コストが高くなる。
更に、二輪車の並走などを検出することもできない。
この発明は、例えば上記のような課題を解決するためになされたものであり、通行路内に存在する物体を正しく管理することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明にかかる通行物体管理システムは、
通行路を通行する物体を管理する通行物体管理システムにおいて、
上記通行物体管理システムは、入口三次元形状測定装置と、出口三次元形状測定装置と、通路内物体形状記憶装置と、通過物体判定装置と、通路内物体計数装置とを有し、
上記入口三次元形状測定装置は、上記通行路の入口を通過する物体の三次元形状と進行方向とを測定し、
上記出口三次元形状測定装置は、上記通行路の出口を通過する物体の三次元形状と進行方向とを測定し、
上記通路内物体形状記憶装置は、上記入口三次元形状測定装置が測定した物体の三次元形状と進行方向とに基づいて、上記物体が上記通行路内へ進入した場合に、上記通行路内へ進入した物体の三次元形状を記憶し、
上記通過物体判定装置は、上記出口三次元形状測定装置が測定した物体の三次元形状と進行方向とに基づいて、上記物体が上記通行路外へ退出した場合に、上記通行路外へ退出した物体の三次元形状と上記通路内物体形状記憶装置が記憶した三次元形状とを比較して、上記通行路内へ進入した物体と上記通行路外へ退出した物体とが同一物体であるか否かを判定し、
上記通路内物体計数装置は、上記通行路内に存在する物体の数を通路内物体数として記憶し、上記通路内物体形状記憶装置が上記通行路内へ進入した物体の三次元形状を記憶した場合に、記憶した通路内物体数を１つ増加させ、上記通過物体判定装置が同一物体であると判定した場合に、記憶した通路内物体数を１つ減少させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明にかかる通行物体管理システムによれば、入口三次元形状測定装置及び出口三次元形状測定装置が測定した三次元形状に基づいて、通行路内に進入した物体や通行路外へ退出した物体を管理し、通路内物体計数装置が通行路内に存在する物体の数を数えるので、通行路内に存在する物体を正しく管理することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態１における通行車両管理システム８００の外観の一例を示す斜視図。
【図２】実施の形態１における通行車両管理システム８００の全体構成の一例を示すシステム構成図。
【図３】実施の形態１における三次元形状測定装置１００の構成の一例を示すブロック構成図。
【図４】実施の形態１におけるセンサ装置１１０のブロック構成の一例を示すブロック構成図。
【図５】実施の形態１におけるセンサ装置１１０のうち放射光学系１２０の構造の一例を示す側面視断面図。
【図６】実施の形態１におけるセンサ装置１１０のうち受光光学系１３０の構造の一例を示す側面視断面図。
【図７】実施の形態１における三次元形状測定装置１００ａのセンサ装置１１０ａ〜１１０ｃの配置の一例を示す正面図。
【図８】実施の形態１における三次元形状測定装置１００ａのセンサ装置１１０ａ〜１１０ｃの配置の一例を示す正面図。
【図９】実施の形態１における物体形状算出装置１５０の構成の一例を示すブロック構成図。
【図１０】実施の形態１における断面形状算出部１５１が算出する断面形状の一例を示す図。
【図１１】実施の形態１における断面形状算出部１５１が算出する断面形状の一例を示す図。
【図１２】実施の形態１における断面形状算出処理Ｓ６１０の流れの一例を示すフローチャート図。
【図１３】実施の形態１における三次元形状算出処理Ｓ６２０の流れの一例を示すフローチャート図。
【図１４】実施の形態１における車両判定部２１０の構成の一例を示すブロック構成図。
【図１５】実施の形態１における三次元形状記憶部２１１が記憶する三次元形状の一例を示す図。
【図１６】実施の形態１における三次元形状記憶部２１１が記憶する三次元形状の一例を示す図。
【図１７】実施の形態１における三次元形状記憶部２１１が記憶する三次元形状の一例を示す図。
【図１８】実施の形態１における車両判定処理Ｓ６３０の流れの一例を示すフローチャート図。
【図１９】実施の形態１における入口管理処理Ｓ６４０の流れの一例を示すフローチャート図。
【図２０】実施の形態１における出口管理処理Ｓ６６０の流れの一例を示すフローチャート図。
【図２１】実施の形態２における通行車両管理システム８００の外観の一例を示す斜視図。
【図２２】実施の形態２における三次元形状測定装置１００ａのセンサ装置１１０ａ，１１０ｂの配置の一例を示す正面図。
【図２３】実施の形態２における三次元形状測定装置１００ａのセンサ装置１１０ａ，１１０ｂの配置の一例を示す正面図。
【図２４】実施の形態３における通行車両管理システム８００の全体構成の一例を示すシステム構成図。
【図２５】実施の形態３における料金区分算出部２６０の構成の一例を示すブロック構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施の形態１．
実施の形態１について、図１〜図２０を用いて説明する。
【０００９】
図１は、この実施の形態における通行車両管理システム８００の外観の一例を示す斜視図である。
通行車両管理システム８００（通行物体管理システム）は、通行路８０１を通行する車両を管理するシステムである。通行車両管理システム８００は、通行路８０１のうち、管理範囲８１０内に存在する車両を管理する。なお、通行路８０１を通行する車両の進んでいく方向をｚ方向、ｚ方向に対して右に垂直な方向をｘ方向、上方向をｙ方向と呼ぶ。また、それぞれの方向の逆方向は、頭に「−」を付けて表現する。すなわち、車両の進入してくる方向を「−ｚ方向」、ｚ方向に対して左に垂直な方向を「−ｘ方向」、下方向を「−ｙ方向」と呼ぶ。
通行路８０１の両脇には、島８０２が存在する。なお、通行路８０１の左側（−ｘ方向）に位置する島を島８０２ａ、右側（ｘ方向）に位置する島を島８０２ｂと呼ぶ。以下、同様に、同じ符号を付した要素が複数ある場合、符号の後ろにアルファベット小文字を付けて区別する場合がある。
島８０２は、車両が通行できないよう、通行路８０１よりも一段高くなっている。したがって、車両は、入口８１１もしくは出口８１２を通過して、管理範囲８１０内に進入したり、管理範囲８１０内から退出したりする。車両は、原則として、入口８１１（レーン流入口）から管理範囲８１０内に進入し、出口８１２（レーン流出口）から退出する。
島８０２の上には、４本の柱８０３、駆動装置４１０、遮断棒４２０が設けられている。４本の柱８０３には、合計６個のセンサ装置１１０が設けられている。
４本の柱８０３のうち、２本の柱８０３ａ，８０３ｂは、入口８１１の両脇に設けられている。左側の柱８０３ａには、２つのセンサ装置１１０ａ，１１０ｃが設けられている。右側の柱８０３ｂには、１つのセンサ装置１１０ｂが設けられている。
残りの２本の柱８０３ｄ，８０３ｅは、出口８１２の両脇に設けられている。左側の柱８０３ｄには、２つのセンサ装置１１０ｄ，１１０ｆが設けられている。右側の柱８０３ｅには、１つのセンサ装置１１０ｅが設けられている。
遮断棒４２０は、出口８１２の先に設けられている。駆動装置４１０は、遮断棒４２０を開閉する。管理範囲８１０内に車両が存在しない場合、遮断棒４２０が閉じることにより出口８１２を遮断して、出口８１２から車両が逆向きに進入してくるのを防ぐ。
【００１０】
図２は、この実施の形態における通行車両管理システム８００の全体構成の一例を示すシステム構成図である。
通行車両管理システム８００は、２つの三次元形状測定装置１００、管理装置２００、通信装置３００、出口遮断装置４００を有する。
【００１１】
２つの三次元形状測定装置１００（レーザ式車両検知器）は、通行路８０１を通行する物体の三次元形状と進行方向とを測定する。
三次元形状測定装置１００ａ（入口三次元形状測定装置）は、入口８１１に設けられた３つのセンサ装置１１０ａ〜１１０ｃを有する。三次元形状測定装置１００ａは、３つのセンサ装置１１０ａ〜１１０ｃを用いて、入口８１１を通過する物体の三次元形状と進行方向とを測定する。以下、三次元形状測定装置１００ａが測定した三次元形状を、入口三次元形状と呼ぶ。
三次元形状測定装置１００ｂ（出口三次元形状測定装置）は、出口８１２に設けられた３つのセンサ装置１１０ｄ〜１１０ｆを有する。三次元形状測定装置１００ｂは、３つのセンサ装置１１０ｄ〜１１０ｆを用いて、出口８１２を通過する物体の三次元形状と進行方向とを測定する。以下、三次元形状測定装置１００ｂが測定した三次元形状を、出口三次元形状と呼ぶ。
【００１２】
管理装置２００は、２つの三次元形状測定装置１００が測定した物体の三次元形状と進行方向とに基づいて、管理範囲８１０内に存在する車両を管理する。
管理装置２００は、車両判定部２１０、通路内物体形状記憶部２２０、逆進物体判定部２３０、通過物体判定部２４０、通路内物体計数部２５０を有する。
【００１３】
管理装置２００は、例えばコンピュータである。管理装置２００は、図示していない処理装置、記憶装置、入力装置、出力装置を有する。処理装置は、記憶装置が記憶したプログラムを実行することにより、データを処理し、コンピュータ全体を制御する。記憶装置は、処理装置が実行するプログラムや、処理装置が処理するデータを記憶する。入力装置は、コンピュータの外部から信号を入力し、入力した信号を、処理装置が処理できる形式のデータに変換する。入力装置が変換したデータは、処理装置が直接処理してもよいし、記憶装置が一時的に記憶してもよい。出力装置は、処理装置が処理したデータや記憶装置が記憶したデータを、コンピュータの外部に出力する信号の形式に変換して、変換した信号を外部に出力する。
この図に示した車両判定部２１０などのブロックの機能は、記憶装置が記憶したプログラムを処理装置が実行することにより実現される。なお、車両判定部２１０などのブロックのうちいくつかまたは全部の機能の一部または全部は、アナログ回路やデジタル回路などの電子回路やデバイスなどコンピュータ以外のハードウェアによって実現する構成であってよい。
【００１４】
車両判定部２１０（車両判定装置）は、三次元形状測定装置１００ａが測定した物体の進行方向がｚ方向（すなわち管理範囲８１０内に物体が進入する方向）である場合、三次元形状測定装置１００ａが測定した入口三次元形状に基づいて、三次元形状測定装置１００ａが観測した物体が車両であるか否かを判定する。
例えば、車両判定部２１０は、入力装置を用いて、三次元形状測定装置１００ａが測定した物体の進行方向と入口三次元形状とを表わす信号を入力する。車両判定部２１０は、処理装置を用いて、入力した信号が表わす進行方向がｚ方向であるか−ｚ方向であるかを判定する。進行方向がｚ方向である場合、車両判定部２１０は、処理装置を用いて、入力した信号が表わす入口三次元形状が、車両の形状であるか、人間など車両以外の物体の形状であるかを判定する。
なお、車両判定部２１０は、物体が車両であるか否かだけでなく、物体が車両である場合、車種や車長・車高・車幅・車軸数などを判定する構成であってもよい。
【００１５】
通路内物体形状記憶部２２０（通路内物体形状記憶装置）は、三次元形状測定装置１００ａが観測した物体が車両であると車両判定部２１０が判定した場合、三次元形状測定装置１００ａが測定した入口三次元形状を、通路内物体形状として記憶する。例えば、通路内物体形状記憶部２２０は、記憶装置を用いて、入口三次元形状を表わすデータ（以下「入口三次元形状データ」と呼ぶ。）を、通路内物体形状を表わすデータ（以下「通路内物体形状データ」と呼ぶ。）として記憶する。
【００１６】
逆進物体判定部２３０（逆進物体判定装置）は、三次元形状測定装置１００ａが測定した物体の進行方向が−ｚ方向（すなわち管理範囲８１０から物体が逆走して出ていく方向）である場合、三次元形状測定装置１００ａが測定した入口三次元形状と一致する三次元形状が、通路内物体形状記憶部２２０が記憶した通路内物体形状のなかにあるか否かを判定する。すなわち、逆進物体判定部２３０は、管理範囲８１０から逆走して出ていった物体が、通路内物体形状記憶部２２０が通路内物体形状を記憶した物体のうちのどれかと同一物体であるか否かを判定する。
【００１７】
例えば、逆進物体判定部２３０は、三次元形状測定装置１００ａが測定した物体の進行方向と入口三次元形状とを表わす信号を入力する。逆進物体判定部２３０は、処理装置を用いて、入力した信号が表わす進行方向がｚ方向であるか−ｚ方向であるかを判定する。進行方向が−ｚ方向である場合、逆進物体判定部２３０は、入力した信号が表わす入口三次元形状と、通路内物体形状記憶部２２０が記憶した通路内物体形状データが表わす通路内物体形状とに基づいて、処理装置を用いて、通路内物体形状と、入口三次元形状とを比較して、どの程度一致しているかを表わす一致度を算出する。逆進物体判定部２３０は、処理装置を用いて、算出した一致度のなかから、最も高い一致度を判定する。逆進物体判定部２３０は、処理装置を用いて、判定した一致度を所定の閾値と比較する。一致度が閾値以上である場合、逆進物体判定部２３０は、処理装置を用いて、その一致度に対応する通路内物体形状が、入口三次元形状と一致すると判定する。一致度が閾値未満である場合、逆進物体判定部２３０は、処理装置を用いて、通路内物体形状記憶部２２０が記憶した通路内物体形状のなかに、入口三次元形状と一致するものは存在しないと判定する。
【００１８】
通路内物体形状記憶部２２０が記憶した通路内物体形状のなかに、三次元形状測定装置１００ａが測定した入口三次元形状と一致する三次元形状があると、逆進物体判定部２３０が判定した場合、その物体が管理範囲８１０内から逆走して出ていったことを意味する。通路内物体形状記憶部２２０は、逆進物体判定部２３０が判定した通路内物体形状を消去する。例えば、通路内物体形状記憶部２２０は、処理装置を用いて、記憶した通路内物体形状データのうち、逆進物体判定部２３０が判定した通路内物体形状を表わす通路内物体形状データを消去する。
【００１９】
通過物体判定部２４０（通過物体判定装置）は、三次元形状測定装置１００ｂが測定した物体の進行方向がｚ方向（すなわち管理範囲８１０から物体が出ていく方向）である場合、三次元形状測定装置１００ｂが測定した出口三次元形状と一致する三次元形状が、通路内物体形状記憶部２２０が記憶した通路内物体形状のなかにあるか否かを判定する。すなわち、通過物体判定部２４０は、管理範囲８１０から出ていった物体が、通路内物体形状記憶部２２０が通路内物体形状を記憶した物体のうちのどれかと同一物体であるか否かを判定する。
例えば、通過物体判定部２４０は、三次元形状測定装置１００ｂが測定した物体の進行方向と出口三次元形状とを表わす信号を入力する。通過物体判定部２４０は、処理装置を用いて、入力した信号が表わす進行方向がｚ方向であるか−ｚ方向であるかを判定する。進行方向がｚ方向である場合、通過物体判定部２４０は、入力した信号が表わす出口三次元形状と、通路内物体形状記憶部２２０が記憶した通路内物体形状データが表わす通路内物体形状とに基づいて、処理装置を用いて、通路内物体形状と、出口三次元形状とを比較して、どの程度一致しているかを表わす一致度を算出する。通過物体判定部２４０は、処理装置を用いて、算出した一致度のなかから、最も高い一致度を判定する。通過物体判定部２４０は、処理装置を用いて、判定した一致度を所定の閾値と比較する。一致度が閾値以上である場合、通過物体判定部２４０は、処理装置を用いて、その一致度に対応する通路内物体形状が、出口三次元形状と一致すると判定する。一致度が閾値未満である場合、通過物体判定部２４０は、処理装置を用いて、通路内物体形状記憶部２２０が記憶した通路内物体形状のなかに、出口三次元形状と一致するものは存在しないと判定する。
【００２０】
通路内物体形状記憶部２２０が記憶した通路内物体形状のなかに、三次元形状測定装置１００ｂが測定した出口三次元形状と一致する三次元形状があると、通過物体判定部２４０が判定した場合、その物体が管理範囲８１０内から正常に出ていったことを意味する。通路内物体形状記憶部２２０は、通過物体判定部２４０が判定した通路内物体形状を消去する。例えば、通路内物体形状記憶部２２０は、処理装置を用いて、記憶した通路内物体形状データのうち、通過物体判定部２４０が判定した通路内物体形状を表わす通路内物体形状データを消去する。
【００２１】
通路内物体計数部２５０（通路内物体計数装置）は、管理範囲８１０内に存在する車両の数を数える。
例えば、通路内物体計数部２５０は、記憶装置を用いて、管理範囲８１０内に存在する車両の数（以下「通路内物体数」と呼ぶ。）を表わすデータ（以下「通路内物体数データ」と呼ぶ。）を記憶する。三次元形状測定装置１００ａが観測した物体が車両であると車両判定部２１０が判定し、通路内物体形状記憶部２２０が通路内物体形状を記憶した場合、通路内物体計数部２５０は、処理装置を用いて、記憶した通路内物体数データが表わす数を１つ増加させる。逆に、逆進物体判定部２３０や通過物体判定部２４０の判定結果に基づいて、管理範囲８１０内から出て行った車両がある場合、通路内物体計数部２５０は、処理装置を用いて、記憶した通路内物体数データが表わす数を１つ減少させる。
【００２２】
通信装置３００（路側無線装置）は、管理装置２００が管理している通路内物体数に基づいて、管理範囲８１０内に車両が存在する場合に、図示していないアンテナを介して、管理範囲８１０内の車両と通信する。例えば、通信装置３００は、車両に搭載されたＥＴＣ車載機と通信する。
【００２３】
出口遮断装置４００は、管理装置２００が管理している通路内物体数に基づいて、遮断棒４２０を開閉する。出口遮断装置４００は、駆動装置４１０、遮断棒４２０を有する。管理範囲８１０内に車両が存在する場合、駆動装置４１０が動作して、遮断棒４２０を開く。管理範囲８１０内に車両が存在しない場合、駆動装置４１０が動作して、遮断棒４２０を閉じる。
【００２４】
図３は、この実施の形態における三次元形状測定装置１００の構成の一例を示すブロック構成図である。
三次元形状測定装置１００は、３つのセンサ装置１１０と、物体形状算出装置１５０（検出装置）と有する。
【００２５】
センサ装置１１０（距離測定装置）は、レーザ光を放射する。センサ装置１１０が放射したレーザ光は、車両などの物体に当たって反射する。センサ装置１１０が放射したレーザ光が反射した地点を反射点と呼ぶ。センサ装置１１０が放射したレーザ光が反射点で反射して帰ってきたレーザ光を、反射レーザ光と呼ぶ。センサ装置１１０は、反射レーザ光を受光する。センサ装置１１０は、受光した反射レーザ光に基づいて、反射点までの距離を測定する。センサ装置１１０は、所定の面内でレーザ光を放射する方向を変化させる。センサ装置１１０がレーザ光を放射する面を、走査面と呼ぶ。センサ装置１１０は、走査面内の複数の反射点までの距離を測定する。センサ装置１１０は、レーザ光を放射した方向と、その方向の反射点までの距離とを表わす信号を出力する。
【００２６】
物体形状算出装置１５０は、３つのセンサ装置が測定した結果に基づいて、通過した物体の三次元形状を算出する。
各センサ装置１１０の走査面は、あらかじめ決まっている。物体形状算出装置１５０は、各センサ装置１１０が測定した結果に基づいて、各センサ装置１１０について、通過した物体を走査面で切断した断面の二次元形状を算出する。物体形状算出装置１５０が算出した断面の二次元形状を、断面形状と呼ぶ。センサ装置１１０の前を物体が通過することにより、物体と走査面との位置関係が変化し、断面形状が変化する。物体形状算出装置１５０は、各時刻の測定結果に基づいて算出した断面形状を結合することにより、物体の三次元形状を算出する。
【００２７】
図４は、この実施の形態におけるセンサ装置１１０のブロック構成の一例を示すブロック構成図である。
センサ装置１１０は、変調信号生成回路１１１、連続波変調光源（以下「ＣＷ光源１１２」と呼ぶ。）、走査信号生成回路１１３、方向算出回路１１４、長尺フォトダイオード（以下「長尺ＰＤ１１５」と呼ぶ。）、電流電圧変換器（以下「ＴＩＡ１１６」と呼ぶ。）、位相検波回路１１７、距離算出回路１１８、放射光学系１２０、受光光学系１３０を有する。
【００２８】
変調信号生成回路１１１は、正弦波の信号（以下「変調信号」と呼ぶ。）を生成する。変調信号生成回路１１１が生成する変調信号の周波数ｆは、例えば、１０メガヘルツである。
ＣＷ光源１１２（放射装置）は、レーザ光を放射する。ＣＷ光源１１２が放射するレーザ光（以下「放射光」と呼ぶ。）の波長は、１．４マイクロメートル以上であり、例えば１．４８マイクロメートルである。放射光の波長が１．４マイクロメートル以上であれば、日本工業規格（以下「ＪＩＳ」と呼ぶ。）Ｃ６８０２「レーザ製品の安全基準」に定められたクラス１レーザ製品に対する安全基準において、１０秒以上の露光に対して１０ミリワットの出力が認められるなど、波長が１．４マイクロメートル未満の場合と比較して、放射光の出力を大きくすることができる。これにより、信号雑音比が改善するので、距離判定の精度が向上する。
また、ＣＷ光源１１２が放射する放射光は、変調信号生成回路１１１が生成した変調信号により連続波変調されている。連続波変調とは、パルス変調などの不連続な変調方式と異なり、放射光を連続して放射する変調方式である。連続波変調には、例えばレーザ光の強度を変調する強度変調方式がある。
例えば、時刻ｔにおける変調信号Ｓ（ｔ）および放射光の強度Ａ（ｔ）は、次の式で表わされる。
【数１１】
ただし、Ｓ０は、変調信号の振幅を表わし、０超１未満の実数である。φは、変調信号のｔ＝０における位相を表わし、０以上２π未満の実数である。Ａ０は、放射光の平均強度を表わし、０超の実数である。
【００２９】
走査信号生成回路１１３は、ＣＷ光源１１２が放射した放射光の放射方向を指示する信号（以下「走査信号」と呼ぶ。）を生成する。
放射光学系１２０（走査装置）は、走査信号生成回路１１３が生成した走査信号にしたがって、ＣＷ光源１１２が放射した放射光の方向を曲げて、指示された放射方向に向かう光にする。
方向算出回路１１４は、走査信号生成回路１１３が生成した走査信号に基づいて、放射光の放射方向を算出する。方向算出回路１１４は、算出した放射方向を表わす信号（以下「方向信号」と呼ぶ。）を生成し、出力する。
放射光の放射方向は、例えば４ミリ秒を周期（以下「走査周期」と呼ぶ。）として１往復する。例えば、車両が時速８０キロメートルで通過した場合、４ミリ秒の間に移動する距離は、約９センチメートルである。したがって、連続して通過する車両の間隔が５０センチメートル程度であったとしても、通過した車両が１台であるか２台であるかを十分判別することができる。
【００３０】
放射光学系１２０から放射された放射光は、反射物体に当たって反射する。反射物体に反射した反射光は、受光光学系１３０を介して、長尺ＰＤ１１５に入射する。
長尺ＰＤ１１５（受光装置）は、受光面が長尺状のフォトダイオードである。長尺ＰＤ１１５の受光面は、例えば、縦３０ミリメートル×横１ミリメートルの長方形である。長尺ＰＤ１１５には、受光した位置にかかわらず、受光した光の強さに比例する電流が流れる。長尺ＰＤ１１５の受光面が長尺状であるため、受光側を走査させる必要がない。これにより、故障の原因となる機械的要素を減らすことができ、三次元形状測定装置１００を長寿命化することができる。
ＴＩＡ１１６は、長尺ＰＤ１１５を流れる電流を電圧（以下「受光電圧」と呼ぶ。）に変換する。
【００３１】
位相検波回路１１７は、変調信号生成回路１１１が生成した変調信号と、ＴＩＡ１１６が変換した受光電圧とに基づいて、変調信号と受光電圧との位相差を検出する。変調信号と受光電圧との位相差は、放射光が反射物体に当たって反射した反射光を受光するまでの遅延時間に対応するので、これに基づいて、反射物体までの距離を知ることができる。位相検波回路１１７は、検出した位相差を表わす信号を出力する。
【００３２】
例えば、位相検波回路１１７は、帯域通過フィルタ（以下「ＢＰＦ」と呼ぶ。）を用いて、受光電圧のうちから、変調信号の周波数ｆに近い周波数の成分だけを抽出し、他の周波数成分を除去する。抽出した信号（以下「受光信号」と呼ぶ。）をＲ（ｔ）とすると、
【数１２】
ただし、θは、受光信号のｔ＝０における位相を表わし、０以上２π未満の実数である。なお、ここでは、ドップラー効果による周波数シフトを無視している。
【００３３】
位相検波回路１１７は、変調信号Ｓ（ｔ）と受光信号Ｒ（ｔ）との積を算出する。
【数１３】
【００３４】
位相検波回路１１７は、低域通過フィルタ（以下「ＬＰＦ」と呼ぶ。）を用いて、算出した積のうちから、変調信号の周波数ｆより高い周波数の成分を除去し、低周波成分（数１３の第一項）だけを抽出する。位相検波回路１１７は、変調信号の振幅Ｓ０と受光信号の振幅Ｒ０との積を算出する。位相検波回路１１７は、抽出した信号を算出した積で割った商を表わす信号（以下「位相信号」と呼ぶ。）を生成する。位相検波回路１１７が生成する位相信号Ｐ（ｔ）は、次の式で表わされる。
【数１４】
【００３５】
したがって、位相差θ−φが０以上π以下の範囲内であれば、位相検波回路１１７が生成する位相信号から、変調信号と受光信号との位相差を求めることができる。例えば、変調信号の周波数ｆが１０メガヘルツの場合、位相差θ−φがπになるのは光路長が約１５メートルのときだから、センサ装置１１０と反射物体との距離が約７．５メートル以下であれば、位相信号に基づいて反射物体までの距離を求めることができる。
【００３６】
なお、位相検波回路１１７は、更に、変調信号を９０度移相した信号と受光信号との積を算出する構成であってもよい。そうすれば、位相差θ−φが０以上２π未満の範囲内であれば、位相検波回路１１７が生成する位相信号から、変調信号と受光信号との位相差を求めることができる。
【００３７】
距離算出回路１１８は、位相検波回路１１７が生成した位相信号に基づいて、光路長を算出し、反射物体までの距離を算出する。距離算出回路１１８は、算出した距離を表わす信号（以下「距離信号」と呼ぶ。）を生成し、出力する。
【００３８】
図５は、この実施の形態におけるセンサ装置１１０のうち放射光学系１２０の構造の一例を示す側面視断面図である。
センサ装置１１０は、放射光学系１２０として、微細電子機械素子スキャナ（以下「ＭＥＭＳスキャナ１２１」と呼ぶ。）、窓１４１を有する。
【００３９】
ＭＥＭＳスキャナ１２１は、半導体集積回路作製技術により、シリコン基板やその他の基板の上に形成された微細機械であり、例えば鏡と駆動部とを有する。鏡は、所定の軸を中心に角度を変えることができる。駆動部は、走査信号生成回路１１３から入力した走査信号に基づいて鏡を動かす。ＣＷ光源１１２が放射した放射光は、鏡に反射して、放射方向へ向かう。ＭＥＭＳスキャナ１２１は、ポリゴンミラーなどと比較して、鏡を高速に動かすことができるので、高速走査が可能である。また、ＭＥＭＳスキャナ１２１は、磨耗などによる故障が少なく、長寿命である。
ＭＥＭＳスキャナ１２１の鏡は、例えば紙面に垂直な方向を軸として、例えば２０度程度の範囲で回転する。したがって、ＭＥＭＳスキャナ１２１が反射した放射光は、例えば４０度程度の範囲内を一次元的に走査する。
窓１４１は、センサ装置１１０全体を覆うケース１４０に設けられている。窓１４１は、ＭＥＭＳスキャナ１２１に反射して走査方向範囲へ向かう放射光を通すためのものであり、埃などの進入を防ぐため、ガラスなど透明の材料が嵌められている。
【００４０】
この例において、センサ装置１１０が放射する放射光は、ＭＥＭＳスキャナ１２１の鏡の位置を中心として、扇状の範囲を走査する。センサ装置１１０が放射する放射光の中心となる位置を「放射基点」と呼ぶ。
【００４１】
図６は、この実施の形態におけるセンサ装置１１０のうち受光光学系１３０の構造の一例を示す側面視断面図である。
センサ装置１１０は、受光光学系１３０として、窓１４２、凸面鏡１３１を有する。
【００４２】
放射光学系１２０と受光光学系１３０との間には、ＣＷ光源１１２が放射した放射光が長尺ＰＤ１１５に入射しないよう、図示していない遮光壁が設けられている。
窓１４２は、ケース１４０に設けられている。窓１４２は、反射物体に反射した反射光を通すためのものであり、埃などの進入を防ぐため、ガラスなど透明の材料が嵌められている。窓１４２は、走査方向範囲外からの光が長尺ＰＤ１１５に入射しないように遮光する構造を有している。窓１４２は、例えばスリット状である。
凸面鏡１３１は、窓１４２から入射した反射光を反射して、長尺ＰＤ１１５に入射させる。なお、凸面鏡１３１の代わりに、平面鏡や凹面鏡を用いてもよいし、窓１４２から入射した反射光を長尺ＰＤ１１５が直接受光する構成であってもよい。
【００４３】
図７は、この実施の形態における三次元形状測定装置１００ａのセンサ装置１１０ａ〜１１０ｃの配置の一例を示す正面図である。
なお、三次元形状測定装置１００ｂのセンサ装置１１０ｄ〜１１０ｆの配置も同様である。
この図は、上空（ｙ方向）から下方向（−ｙ方向）を見下ろした図である。図上、左が−ｚ方向（車両が進入してくる方向）であり、右がｚ方向（車両が進行する方向）である。
【００４４】
通行路走査範囲５０１ａは、センサ装置１１０ａが放射する放射光が通行路８０１や島８０２に当たる範囲である。したがって、車両などがいない状態では、通行路８０１や島８０２が反射物体として放射光を反射する。通行路走査範囲５０１ｂは、センサ装置１１０ｂが放射する放射光が通行路８０１や島８０２に当たる範囲である。通行路走査範囲５０１ｃは、センサ装置１１０ｃが放射する放射光が通行路８０１や島８０２に当たる範囲である。
通行路８０１の幅（以下「通行路幅５１１」と呼ぶ。）は、例えば４メートルである。
通行路走査範囲５０１ａ，５０１ｂ，５０１ｃは、互いにほぼ平行であり、車両進行方向に対してほぼ垂直である。通行路走査範囲５０１ａと通行路走査範囲５０１ｂとの間の間隔（以下「進行方向位置差分５１３」と呼ぶ。）は、例えば５０センチメートル以下であり、好ましくは１５〜２５センチメートルである。進行方向位置差分５１３は、車両のタイヤの直径（例えば６０センチメートル）を基準として、それよりも短く設定する。
通行路走査範囲５０１ｃは、２つの通行路走査範囲５０１ａ，５０１ｂのほぼ中央に位置する。なお、通行路走査範囲５０１ｃは、２つの通行路走査範囲５０１ａ，５０１ｂのいずれかに近い位置であってもよい。変調信号の周波数ｆを、センサ装置１１０ｃと、センサ装置１１０ａあるいはセンサ装置１１０ｂと異なる周波数に設定しておけば、他のセンサ装置１１０が放射した放射光が反射物体に反射した反射光を検出しても、位相検波回路１１７が除去できるので、反射物体までの距離を正しく算出できる。
通行路走査範囲５０１ａ，５０１ｂ，５０１ｃは、通行路８０１の幅方向のほぼ全域をカバーする。
【００４５】
図８は、この実施の形態における三次元形状測定装置１００ａのセンサ装置１１０ａ〜１１０ｃの配置の一例を示す正面図である。
この図は、−ｚ方向（車両が進入してくる方向）からｚ方向（車両が進行する方向）を見た図であ。図上、左が−ｘ方向（左方向）であり、右がｘ方向（右方向）である。
【００４６】
センサ装置１１０ａの放射基点５０２ａおよびセンサ装置１１０ｂの放射基点５０２ｂの通行路８０１に対する高さ（以下「側部センサ高さ５１５」と呼ぶ。）は、例えば１メートルである。側部センサ高さ５１５は、車高が低い車両の車高（例えば２メートル）を基準として、それよりも低く設定する。なお、側部センサ高さ５１５は、センサ装置１１０ａとセンサ装置１１０ｂとで異なっていてもよい。
車両進行方向に対して垂直に通行路８０１を横断する方向（ｘ方向）において、センサ装置１１０ａの放射基点５０２ａとセンサ装置１１０ｂの放射基点５０２ｂとの間の距離（以下「横断方向位置差分５１４」と呼ぶ。）は、例えば、６メートルである。放射基点５０２ａと放射基点５０２ｂとの間の実際の距離は、直角三角形の斜辺の長さとなるから、進行方向位置差分５１３が例えば５０センチメートルであるとすると、約６．０２メートルである。
センサ装置１１０ｃの放射基点５０２ｃの通行路８０１に対する高さ（以下「上部センサ高さ５１６」と呼ぶ。）は、例えば４．７メートルである。上部センサ高さ５１６は、車高を判定する閾値（例えば２メートル）を基準として、少なくとも、その閾値よりも車高が低い車両の車高を測定できる高さに設定する。
【００４７】
走査面５０３ａは、センサ装置１１０ａが放射する放射光が当たる範囲を表わす平面である。走査面５０３ａは、センサ装置１１０ａの放射基点５０２ａを頂点とし、通行路８０１の側、水平より下に例えば１０度から４０度ほどの範囲である。
走査面５０３ｂは、センサ装置１１０ｂが放射する放射光が当たる範囲を表わす平面である。走査面５０３ｂは、センサ装置１１０ｂの放射基点５０２ｂを頂点とし、通行路８０１の側、水平より下に例えば１０度から４０度ほどの範囲である。
走査面５０３ｃは、センサ装置１１０ｃが放射する放射光が当たる範囲を表わす平面である。走査面５０３ｃは、センサ装置１１０ｃの放射基点５０２ｃを頂点とし、水平より下に例えば４０度から８０度ほどの範囲である。
【００４８】
図９は、この実施の形態における物体形状算出装置１５０の構成の一例を示すブロック構成図である。
物体形状算出装置１５０は、断面形状算出部１５１、断面形状記憶部１５２、断面形状照合部１５３、移動量算出部１５４、三次元形状算出部１５５を有する。
【００４９】
物体形状算出装置１５０は、例えばコンピュータである。物体形状算出装置１５０は、図示していない処理装置、記憶装置、入力装置、出力装置を有する。処理装置は、記憶装置が記憶したプログラムを実行することにより、データを処理し、コンピュータ全体を制御する。記憶装置は、処理装置が実行するプログラムや、処理装置が処理するデータを記憶する。入力装置は、コンピュータの外部から信号を入力し、入力した信号を、処理装置が処理できる形式のデータに変換する。入力装置が変換したデータは、処理装置が直接処理してもよいし、記憶装置が一時的に記憶してもよい。出力装置は、処理装置が処理したデータや記憶装置が記憶したデータを、コンピュータの外部に出力する信号の形式に変換して、変換した信号を外部に出力する。
この図に示した断面形状算出部１５１などのブロックの機能は、記憶装置が記憶したプログラムを処理装置が実行することにより実現される。なお、断面形状算出部１５１などのブロックのうちいくつかまたは全部の機能の一部または全部は、アナログ回路やデジタル回路などの電子回路やデバイスなどコンピュータ以外のハードウェアによって実現する構成であってよい。
【００５０】
断面形状算出部１５１（断面形状算出装置）は、３つのセンサ装置１１０それぞれについて、センサ装置１１０が測定した反射点までの距離に基づいて、断面形状を算出する。
例えば、断面形状算出部１５１は、入力装置を用いて、センサ装置１１０が出力した信号を入力する。断面形状算出部１５１は、センサ装置１１０が出力した信号を入力した時刻に基づいて、処理装置を用いて、センサ装置１１０が距離を測定した時刻を算出する。なお、センサ装置１１０が距離を測定した時刻からセンサ装置１１０が信号を出力した時刻までの遅延時間はほぼ一定であるから、断面形状算出部１５１は、センサ装置１１０が出力した信号を入力した時刻を、センサ装置１１０が距離を測定した時刻とみなす構成であってもよい。あるいは、センサ装置１１０が、測定時刻と方向と距離とを表わす信号を出力し、断面形状算出部１５１は、入力した信号が表わす測定時刻を取得する構成であってもよい。
断面形状算出部１５１は、処理装置を用いて、入力した信号が表わす方向及び距離によって表わされる反射点の座標を変換して、そのセンサ装置１１０の放射基点５０２を原点とする三次元直交座標系における座標（以下「相対座標」と呼ぶ。）を算出する。記憶装置は、あらかじめ、所定の点を原点とする各センサ装置１１０の絶対位置を表わす三次元直交座標系における座標（以下「絶対座標」と呼ぶ。）を記憶している。断面形状算出部１５１は、記憶した各センサ装置１１０の絶対位置を表わす絶対座標に基づいて、処理装置を用いて、算出した相対座標を変換して、反射点の絶対座標を算出する。断面形状算出部１５１は、センサ装置１１０が放射するレーザ光の走査方向が一巡するまでの間、記憶装置を用いて、測定時刻と、算出した時刻算出した反射点の絶対座標とを表わすデータを蓄積する。断面形状算出部１５１は、蓄積したデータ（複数の反射点の絶対座標を表わすデータの集合）を、断面形状を表わすデータ（以下「断面形状データ」と呼ぶ。）とする。
【００５１】
断面形状記憶部１５２は、断面形状算出部１５１が算出した断面形状を記憶する。例えば、断面形状記憶部１５２は、記憶装置を用いて、断面形状算出部１５１が生成した断面形状データを記憶する。
【００５２】
断面形状照合部１５３は、断面形状記憶部１５２が記憶した断面形状同士を照合して、どの程度一致しているかを判定する。例えば、断面形状照合部１５３は、処理装置を用いて、断面形状記憶部１５２が記憶した断面形状データのなかから、２つの断面形状データを選択する。断面形状照合部１５３は、処理装置を用いて、選択した２つの断面形状データを比較して、どの程度一致しているかを表わす一致度を算出する。
なお、異なるセンサ装置１１０が測定した距離に基づく断面形状を比較する場合、センサ装置１１０が走査する範囲が異なるので、断面形状照合部１５３は、断面形状のうち、センサ装置１１０が走査する範囲が重なる部分を比較する。
【００５３】
移動量算出部１５４は、断面形状照合部１５３の判定結果に基づいて、物体の移動量を算出する。
例えば、移動量算出部１５４は、断面形状照合部１５３が算出した一致度に基づいて、処理装置を用いて、センサ装置１１０ａの測定結果に基づく断面形状と、センサ装置１１０ｃの測定結果に基づく断面形状との間で、最も一致度が高い２つの断面形状の組を判定する。これが物体の同じ断面における断面形状であるとすると、センサ装置１１０ａが測定した測定時刻からセンサ装置１１０ｃが測定した測定時刻までの間に、物体がセンサ装置１１０ａの走査面５０３ａとセンサ装置１１０ｃの走査面５０３ｃとの間の距離を移動したことになる。移動量算出部１５４は、処理装置を用いて、２つの時刻の差を算出する。移動量算出部１５４は、走査面５０３ａと走査面５０３ｃとの間の距離を、算出した時刻の差で割った商を算出することにより、物体の移動速度（移動量）を求める。
【００５４】
三次元形状算出部１５５（三次元形状算出装置）は、移動量算出部１５４が算出した移動量に基づいて、断面形状記憶部１５２が記憶した断面形状を結合して、物体の三次元形状を算出する。
例えば、三次元形状算出部１５５は、移動量算出部１５４が算出した移動量に基づいて、処理装置を用いて、断面形状記憶部１５２が記憶した断面形状データが表わす反射点の絶対座標を変換して、移動する物体とともに原点が移動する三次元座標系における座標（以下「物体系座標」と呼ぶ。）を算出する。物体系座標は、移動する物体とともに原点が移動するので、異なる時刻に観測された断面形状を、測定時刻にかかわらず、重ね合わせることができる。三次元形状算出部１５５は、記憶装置を用いて、変換した物体系座標を表わすデータを蓄積する。三次元形状算出部１５５は、蓄積したデータ（複数の物体系座標を表わすデータの集合）を、物体の三次元形状を表わすデータ（以下「三次元形状データ」と呼ぶ。）とする。
なお、三次元形状算出部１５５は、算出した三次元形状の連続性に基づいて、各物体ごとの三次元形状を算出する。三次元形状算出部１５５が算出した三次元形状が互いに連続していない複数の部分に分かれている場合、それぞれの部分が一つの物体であると考えられる。三次元形状算出部１５５は、算出した三次元形状が連続していない複数の部分に分かれている場合、算出した三次元形状をそれぞれの部分に分割し、各物体ごとの三次元形状とする。
【００５５】
図１０は、この実施の形態における断面形状算出部１５１が算出する断面形状の一例を示す図である。
断面形状５２１ａは、センサ装置１１０ａの観測結果に基づいて断面形状算出部１５１が検出する断面形状である。断面形状５２１ｂは、センサ装置１１０ｂの観測結果に基づいて断面形状算出部１５１が算出する断面形状である。断面形状５２１ｃは、センサ装置１１０ｃの観測結果に基づいて断面形状算出部１５１が算出する断面形状である。
なお、断面形状５２１は実線で表わす。また、二点鎖線は、走査面５０３の外であったり他の反射物体などの陰に隠れていたりするなどの原因によりセンサ装置１１０から見えず、断面形状５２１として検出されない部分の形状を表わす。以降の図についても同様である。
【００５６】
この例において、反射物体は、通行路８０１や島８０２だけであり、車両やその他の物体は、３つの走査面５０３ａ，５０３ｂ，５０３ｃのいずれをも通過していない。このときの断面形状を表わす断面形状データを路面断面形状データとして記憶装置が記憶しておく。断面形状算出部１５１は、算出した断面形状のうち、路面断面形状データが表わす断面形状と異なる部分のみを抽出して、物体の断面形状とする。路面断面形状データは、記憶装置があらかじめ記憶しておく構成であってもよいし、断面形状算出部１５１が検出した断面形状のなかから路面断面形状を判定し、判定した路面断面形状を表わす路面断面形状データを記憶装置が記憶する構成であってもよい。路面断面形状には動きがないという特徴があるので、例えば、断面形状算出部１５１は、所定の時間より長い時間の間、断面形状に動きがない場合に、その断面形状が路面断面形状であると判定する。
【００５７】
図１１は、この実施の形態における断面形状算出部１５１が算出する断面形状の一例を示す図である。
この例では、乗用車がセンサ装置１１０ａ〜１１０ｃの前を通過する様子を時系列順に示す。
【００５８】
時刻ｔ１において、センサ装置１１０ａの観測に基づく断面形状５２１ａが路面断面形状と異なる形状になる。センサ装置１１０ｂの観測に基づく断面形状５２１ｂ、及び、センサ装置１１０ｃの観測に基づく断面形状５２１ｃには、変化がないことから、物体が−ｚ方向から進入してきたことがわかる。
【００５９】
時刻ｔ２において、断面形状５２１ｃも路面断面形状と異なる形状になる。断面形状照合部１５３は、時刻ｔ２における断面形状５２１ｃと、時刻ｔ１における断面形状５２１ａとを比較し、ほぼ一致していると判定する。移動量算出部１５４は、断面形状照合部１５３の判定結果に基づいて、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間に、物体が走査面５０３ａから走査面５０３ｃまでの距離の分だけ移動したと判定する。三次元形状算出部１５５は、移動量算出部１５４の判定結果に基づいて、時刻ｔ１における断面形状５２１ａ〜５２１ｃと、時刻ｔ２における断面形状５２１ａ〜５２１ｃとを結合して、三次元形状を算出する。
【００６０】
時刻ｔ３において、断面形状５２１ｂも路面断面形状と異なる形状になる。断面形状照合部１５３は、時刻ｔ３における断面形状５２１ｃを、時刻ｔ１及び時刻ｔ２における断面形状５２１ａと比較して、時刻ｔ２における断面形状５２１ａのほうがよりよく一致すると判定する。移動量算出部１５４は、断面形状照合部１５３の判定結果に基づいて、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間に、物体が走査面５０３ａから走査面５０３ｃまでの距離の分だけ移動したと判定する。三次元形状算出部１５５は、移動量算出部１５４の判定結果に基づいて、算出した三次元形状に、時刻ｔ３における断面形状５２１ａ〜５２１ｃを更に結合する。
【００６１】
三次元形状算出部１５５は、以下、同様にして、三次元形状を算出する。
【００６２】
なお、物体の断面形状にあまり変化がない場合など、断面形状の照合だけでは、物体の移動量を正確に算出できない場合がある。その場合、移動量算出部１５４は、例えば、物体の先端が走査面５０３ａに差しかかった時刻（この例ではｔ１）、走査面５０３ｃに差しかかった時刻（この例ではｔ２）、走査面５０３ｂに差しかかった時刻（この例ではｔ３）に基づいて、物体の移動速度を算出する。物体の移動速度はそれほど急激には変化しないので、移動量算出部１５４は、物体の移動速度が一定であると仮定し、断面形状照合部１５３が照合した結果がその仮定に矛盾しない限りは、その仮定に基づいて、物体の移動量を算出する構成であってもよい。
【００６３】
また、この例において、センサ装置１１０ａ，１１０ｃは、通行路８０１の左側に位置し、主に物体の左側側面を観測するのに対し、センサ装置１１０ｂは、通行路８０１の右側に位置し、主に物体の右側側面を観測するため、センサ装置１１０ｂの観測に基づく断面形状５２１ｂと、センサ装置１１０ａやセンサ装置１１０ｃの観測に基づく断面形状５２１ａ，５２１ｃとの照合はしていない。しかし、車両などは、通常、左右がほぼ対称な形状をしているので、そのことを利用し、断面形状照合部１５３は、断面形状５２１ｂを左右反転させた上で、断面形状５２１ａや断面形状５２１ｃと照合する構成であってもよい。
【００６４】
また、断面形状の照合に加え、物体検出の開始や終了、車軸検出など特殊なイベントが起きたことを判定して、その時刻差に基づいて、移動量算出部１５４が物体の移動量を算出する構成であってもよい。例えば、移動量算出部１５４は、断面形状５２１ａにおいて、物体検出が開始した時刻（この例ではｔ１）を算出する。同様に、移動量算出部１５４は、断面形状５２１ｃにおける物体検出の開始時刻（ｔ２）、断面形状５２１ｂにおける物体検出の開始時刻（ｔ３）を算出する。移動量算出部１５４は、算出した物体検出の開始時刻に基づいて、物体の移動量を算出する。
車両は、通常、タイヤの部分だけが路面に接触していて、それ以外の部分は路面から離れているので、断面形状５２１を分析することにより、車軸位置を検出できる。例えば、断面形状５２１ａを分析することにより、時刻ｔ４において車軸が走査面５０３ａの前にあることがわかる。移動量算出部１５４は、断面形状５２１ａにおける車軸検出時刻（ｔ４）、断面形状５２１ｂにおける車軸検出時刻（ｔ６）を算出する。移動量算出部１５４は、算出した車軸検出時刻に基づいて、物体の移動量を算出する。
【００６５】
図１２は、この実施の形態における断面形状算出処理Ｓ６１０の流れの一例を示すフローチャート図である。
断面形状算出処理Ｓ６１０において、断面形状算出部１５１は、断面形状５２１を算出する。
断面形状算出処理Ｓ６１０は、距離方向入力工程Ｓ６１１、相対座標算出工程Ｓ６１２、絶対座標算出工程Ｓ６１３、絶対座標記憶工程Ｓ６１４、走査一巡判定工程Ｓ６１５、断面形状出力工程Ｓ６１６、絶対座標消去工程Ｓ６１７を有する。
【００６６】
距離方向入力工程Ｓ６１１において、断面形状算出部１５１は、入力装置を用いて、いずれかのセンサ装置１１０が出力した信号を入力し、そのセンサ装置１１０が測定した反射点の方向と距離との組を取得する。
【００６７】
相対座標算出工程Ｓ６１２において、断面形状算出部１５１は、処理装置を用いて、距離方向入力工程Ｓ６１１で取得した反射点の方向と距離とを変換して、そのセンサ装置１１０の放射基点５０２を原点とする相対座標を算出する。
【００６８】
絶対座標算出工程Ｓ６１３において、断面形状算出部１５１は、そのセンサ装置１１０の放射基点５０２の絶対座標と、相対座標算出工程Ｓ６１２で算出した相対座標とに基づいて、処理装置を用いて、反射点の絶対座標を算出する。
【００６９】
絶対座標記憶工程Ｓ６１４において、断面形状算出部１５１は、記憶装置を用いて、絶対座標算出工程Ｓ６１３で算出した反射点の絶対座標を蓄積して記憶する。
【００７０】
走査一巡判定工程Ｓ６１５において、断面形状算出部１５１は、距離方向入力工程Ｓ６１１で取得した方向に基づいて、処理装置を用いて、センサ装置１１０の走査方向が一巡したか否かを判定する。
走査方向が一巡した場合、一回の走査が完了したことになる。断面形状算出部１５１は、処理装置を用いて、断面形状出力工程Ｓ６１６へ進む。
走査方向が一巡していない場合、断面形状算出部１５１は、処理装置を用いて、距離方向入力工程Ｓ６１１に戻り、次の信号を入力する。
【００７１】
断面形状出力工程Ｓ６１６において、断面形状算出部１５１は、処理装置を用いて、絶対座標記憶工程Ｓ６１４で蓄積して記憶した反射点の絶対座標を、断面形状５２１として出力する。
断面形状記憶部１５２は、処理装置を用いて、断面形状算出部１５１が出力した断面形状５２１を入力する。断面形状記憶部１５２は、記憶装置を用いて、入力した断面形状５２１を記憶する。
【００７２】
絶対座標消去工程Ｓ６１７において、断面形状算出部１５１は、処理装置を用いて、新しい断面形状５２１を算出するための準備として、絶対座標記憶工程Ｓ６１４で蓄積して記憶した反射点の絶対座標を消去する。
断面形状算出部１５１は、処理装置を用いて、距離方向入力工程Ｓ６１１に戻り、次の信号を入力する。
【００７３】
図１３は、この実施の形態における三次元形状算出処理Ｓ６２０の流れの一例を示すフローチャート図である。
三次元形状算出処理Ｓ６２０において、物体形状算出装置１５０は、物体の三次元形状を算出する。
三次元形状算出処理Ｓ６２０は、第三断面形状選択工程Ｓ６２１、第一断面形状選択工程Ｓ６２２、断面形状照合工程Ｓ６２３、移動量算出工程Ｓ６２４、座標系変換工程Ｓ６２５、断面形状記憶工程Ｓ６２６、独立形状判定工程Ｓ６２７、三次元形状出力工程Ｓ６２８、独立形状消去工程Ｓ６２９を有する。
【００７４】
第三断面形状選択工程Ｓ６２１において、断面形状照合部１５３は、処理装置を用いて、断面形状記憶部１５２が記憶した断面形状５２１のうち、センサ装置１１０ｃの観測に基づく断面形状５２１ｃのなかから、まだ選択していない断面形状５２１ｃを一つ選択する。
断面形状５２１ｃがすべて選択済であり、まだ選択していない断面形状５２１ｃがない場合、断面形状照合部１５３は、断面形状算出部１５１が新たな断面形状５２１ｃを算出するのを待って、断面形状記憶部１５２が新たに記憶した断面形状５２１ｃを選択する。
【００７５】
第一断面形状選択工程Ｓ６２２において、断面形状照合部１５３は、処理装置を用いて、断面形状記憶部１５２が記憶した断面形状５２１のうち、センサ装置１１０ａの観測に基づく断面形状５２１ａのなかから、まだ選択していない断面形状５２１ａを一つ選択する。
断面形状５２１ａがすべて選択済であり、まだ選択していない断面形状５２１ａがない場合、断面形状照合部１５３は、処理装置を用いて、移動量算出工程Ｓ６２４へ進む。
まだ選択していない断面形状５２１ａがあり、断面形状５２１を選択した場合、断面形状照合部１５３は、処理装置を用いて、断面形状照合工程Ｓ６２３へ進む。
なお、断面形状照合部１５３は、第三断面形状選択工程Ｓ６２１で選択した断面形状５２１ｃの観測時刻と、移動量算出部１５４が算出した移動量とに基づいて、断面形状５２１ｃと照合する断面形状５２１ａの観測時刻の範囲を絞り込む構成であってもよい。
【００７６】
断面形状照合工程Ｓ６２３において、断面形状照合部１５３は、処理装置を用いて、第三断面形状選択工程Ｓ６２１で選択した断面形状５２１ｃと、第一断面形状選択工程Ｓ６２２で選択した断面形状５２１ａとを比較して、一致度を算出する。断面形状照合部１５３は、記憶装置を用いて、第一断面形状選択工程Ｓ６２２で選択した断面形状５２１ａと対応づけて、算出した一致度を記憶する。
断面形状照合部１５３は、処理装置を用いて、第一断面形状選択工程Ｓ６２２に戻り、次の断面形状５２１ａを選択する。
【００７７】
移動量算出工程Ｓ６２４において、移動量算出部１５４は、断面形状照合工程Ｓ６２３で断面形状照合部１５３が記憶した一致度に基づいて、処理装置を用いて、第三断面形状選択工程Ｓ６２１で選択した断面形状５２１ｃと一致する断面形状５２１ａを判定する。例えば、移動量算出部１５４は、断面形状照合部１５３が記憶した一致度のなかから、最も高い一致度を判定する。移動量算出部１５４は、判定した一致度を所定の閾値と比較する。一致度が閾値以上である場合、移動量算出部１５４は、その一致度が対応づけられた断面形状５２１ａが、断面形状５２１ｃと一致すると判定する。一致度が閾値未満である場合、移動量算出部１５４は、断面形状５２１ｃと一致する断面形状５２１ａがないと判定する。
移動量算出部１５４は、判定した結果に基づいて、処理装置を用いて、物体の移動量を算出する。
【００７８】
座標系変換工程Ｓ６２５において、三次元形状算出部１５５は、移動量算出工程Ｓ６２４で移動量算出部１５４が算出した移動量に基づいて、処理装置を用いて、断面形状記憶部１５２が記憶した断面形状５２１を構成する反射点の絶対座標を変換して、物体系座標を算出する。
【００７９】
断面形状記憶工程Ｓ６２６において、三次元形状算出部１５５は、記憶装置を用いて、座標系変換工程Ｓ６２５で算出した反射点の物体系座標を、三次元形状として記憶する。
【００８０】
独立形状判定工程Ｓ６２７において、三次元形状算出部１５５は、断面形状記憶工程Ｓ６２６で記憶した三次元形状を構成する反射点の物体系座標に基づいて、処理装置を用いて、まだ観測されていない部分と連続していない独立した部分があるか否かを判定する。
独立した部分がある場合、その部分に対応する物体の三次元形状の観測が終わったことになる。三次元形状算出部１５５は、処理装置を用いて、三次元形状出力工程Ｓ６２８へ進む。
独立した部分がない場合、三次元形状算出部１５５は、処理装置を用いて、第三断面形状選択工程Ｓ６２１に戻り、次の断面形状５２１ｃを選択する。
【００８１】
三次元形状出力工程Ｓ６２８において、三次元形状算出部１５５は、処理装置を用いて、記憶した三次元形状のうち、独立形状判定工程Ｓ６２７で独立した部分であると判定した部分の三次元形状を出力する。
【００８２】
独立形状消去工程Ｓ６２９において、三次元形状算出部１５５は、処理装置を用いて、記憶した三次元形状のうち、三次元形状出力工程Ｓ６２８で出力した部分の三次元形状を消去する。
三次元形状算出部１５５は、処理装置を用いて、第三断面形状選択工程Ｓ６２１に戻り、次の断面形状５２１ｃを選択する。
【００８３】
なお、三次元形状算出部１５５は、三次元形状の観測が終わり三次元形状が独立するのを待つのではなく、三次元形状の先頭から所定の長さの位置までの観測が終わった段階で、三次元形状を出力する構成であってもよい。
【００８４】
図１４は、この実施の形態における車両判定部２１０の構成の一例を示すブロック構成図である。
車両判定部２１０（人車分離判定部）は、三次元形状記憶部２１１、三次元形状照合部２１２、種別判定部２１３を有する。
【００８５】
三次元形状記憶部２１１は、あらかじめ、複数の物体の三次元形状を記憶している。三次元形状記憶部２１１が三次元形状を記憶する物体には、少なくとも車両と車両以外の物体との双方が含まれる。車両といっても、車種により大きく形状が異なる場合があるから、三次元形状記憶部２１１は、例えば、二輪車の形状、乗用車の形状、トラックの形状、バスの形状など、なるべく多くの種類の車両の三次元形状を記憶していることが望ましい。また、車両以外の物体といっても、いろいろなものが存在するから、三次元形状記憶部２１１は、例えば、複数のポーズの人間の形状など、センサ装置１１０が観測する可能性のある車両以外の物体について、なるべく多くの種類の物体の形状を、記憶していることが望ましい。
また、三次元形状記憶部２１１は、記憶した三次元形状それぞれに対応づけて、その三次元形状が車両の形状であるか否かを記憶している。なお、三次元形状記憶部２１１は、その三次元形状が車両の形状であるか否かだけでなく、車種などその物体の種類を記憶する構成であってもよい。
例えば、三次元形状記憶部２１１は、記憶装置を用いて、物体の三次元形状を表わすデータ（以下「照合形状データ」と呼ぶ。）と、その物体の種類を表わすデータ（以下「種別データ」と呼ぶ。）との組を記憶する。
【００８６】
三次元形状照合部２１２は、センサ装置１１０ａが観測した入口三次元形状を、三次元形状記憶部２１１が記憶した複数の物体の三次元形状と比較して、最もよく一致する三次元形状を判定する。
例えば、三次元形状照合部２１２は、入力装置を用いて、三次元形状測定装置１００ａが測定した入口三次元形状を表わす信号を入力する。三次元形状照合部２１２は、処理装置を用いて、入力した信号が表わす入口三次元形状と、三次元形状記憶部２１１が記憶した照合形状データが表わす三次元形状とを比較して、どの程度一致するかを表わす一致度を算出する。三次元形状照合部２１２は、処理装置を用いて、算出した一致度のなかから、最も高い一致度を判定する。三次元形状照合部２１２は、判定した一致度に対応する照合形状データが表わす三次元形状が、入口三次元形状に最もよく一致すると判定する。
【００８７】
種別判定部２１３は、三次元形状照合部２１２が判定した結果に基づいて、入口三次元形状が車両の形状であるか否かを判定する。
例えば、種別判定部２１３は、三次元形状照合部２１２が判定した結果に基づいて、処理装置を用いて、三次元形状記憶部２１１が記憶した種別データのなかから、三次元形状照合部２１２が最もよく一致すると判定した三次元形状に対応づけられた種別データを取得する。種別判定部２１３は、処理装置を用いて、取得した種別データを、入口三次元形状が車両の形状であるか否かを表わすデータとして出力する。
【００８８】
図１５は、この実施の形態における三次元形状記憶部２１１が記憶する三次元形状の一例を示す図である。
実線５３１ａ，５３２ａは、三次元形状記憶部２１１がトラックの形状として記憶した三次元形状の一部を示す。実線５３１ａは、三次元形状記憶部２１１が記憶した三次元形状をｘｙ平面（車両の進行方向に対して垂直な面）によって切断した断面の一部を示す。実線５３２ａは、三次元形状記憶部２１１が記憶した三次元形状をｙｚ平面（車両の進行方向に対して平行な鉛直面）によって切断した断面の一部を示す。
【００８９】
図１６は、この実施の形態における三次元形状記憶部２１１が記憶する三次元形状の一例を示す図である。
実線５３１ｂ，５３２ｂは、三次元形状記憶部２１１が二輪車の形状として記憶した三次元形状の一部を示す。
【００９０】
図１７は、この実施の形態における三次元形状記憶部２１１が記憶する三次元形状の一例を示す図である。
実線５３１ｃ，５３２ｃは、三次元形状記憶部２１１が人間の形状として記憶した三次元形状の一部を示す。
【００９１】
なお、車両判定部２１０を管理装置２００内ではなく、三次元形状測定装置１００内に設ける構成であってもよい。その場合、例えば、三次元形状測定装置１００は、車両判定部２１０の判定結果にしたがって、検出した物体が車両であると判定した場合のみ、三次元形状を出力する。
【００９２】
図１８は、この実施の形態における車両判定処理Ｓ６３０の流れの一例を示すフローチャート図である。
車両判定処理Ｓ６３０において、車両判定部２１０は、入口三次元形状が車両の形状であるか否かを判定する。
車両判定処理Ｓ６３０は、三次元形状入力工程Ｓ６３１、照合形状選択工程Ｓ６３２、三次元形状照合工程Ｓ６３３、種別判定工程Ｓ６３４を有する。
【００９３】
三次元形状入力工程Ｓ６３１において、三次元形状照合部２１２は、入力装置を用いて、三次元形状測定装置１００ａが測定した入口三次元形状を入力する。
【００９４】
照合形状選択工程Ｓ６３２において、三次元形状照合部２１２は、処理装置を用いて、三次元形状記憶部２１１が記憶した三次元形状のなかから、まだ選択していない三次元形状を一つ選択する。
三次元形状記憶部２１１が記憶した三次元形状がすべて選択済であり、まだ選択していない三次元形状がない場合、三次元形状照合部２１２は、処理装置を用いて、種別判定工程Ｓ６３４へ進む。
まだ選択していない三次元形状があり、三次元形状を選択した場合、三次元形状照合部２１２は、三次元形状照合工程Ｓ６３３へ進む。
【００９５】
三次元形状照合工程Ｓ６３３において、三次元形状照合部２１２は、処理装置を用いて、三次元形状入力工程Ｓ６３１で入力した入口三次元形状と、照合形状選択工程Ｓ６３２で選択した三次元形状とを比較して、一致度を算出する。三次元形状照合部２１２は、記憶装置を用いて、算出した一致度を、照合形状選択工程Ｓ６３２で選択した三次元形状に対応づけて記憶する。
三次元形状照合部２１２は、照合形状選択工程Ｓ６３２に戻り、次の三次元形状を選択する。
【００９６】
種別判定工程Ｓ６３４において、三次元形状照合部２１２は、処理装置を用いて、三次元形状照合工程Ｓ６３３で記憶した一致度のなかから、最も高い一致度を判定する。三次元形状照合部２１２は、処理装置を用いて、判定した一致度に対応づけられた三次元形状について、三次元形状記憶部２１１が記憶した種別データを取得する。三次元形状照合部２１２は、処理装置を用いて、取得した種別データを出力する。
【００９７】
図１９は、この実施の形態における入口管理処理Ｓ６４０の流れの一例を示すフローチャート図である。
入口管理処理Ｓ６４０において、管理装置２００は、管理範囲８１０の入口８１１を通過する車両を管理する。
入口管理処理Ｓ６４０は、入口三次元形状入力工程Ｓ６４１、移動方向判定工程Ｓ６４２、車両判定工程Ｓ６４３、通路内物体形状記憶工程Ｓ６４４、通路内物体数増加工程Ｓ６４５、通路内物体形状選択工程Ｓ６５１、三次元形状照合工程Ｓ６５２、同一物体判定工程Ｓ６５３、通路内物体形状消去工程Ｓ６５４、通路内物体数減少工程Ｓ６５５を有する。
【００９８】
入口三次元形状入力工程Ｓ６４１において、車両判定部２１０は、入力装置を用いて、三次元形状測定装置１００ａが測定した入口三次元形状と移動方向とを入力する。
【００９９】
移動方向判定工程Ｓ６４２において、車両判定部２１０は、入口三次元形状入力工程Ｓ６４１で入力した移動方向に基づいて、処理装置を用いて、三次元形状測定装置１００ａが検出した物体の移動方向が順方向（ｚ方向）か逆方向（−ｚ方向）かを判定する。
移動方向が順方向である場合、車両判定部２１０は、処理装置を用いて、車両判定工程Ｓ６４３へ進む。
移動方向が逆方向である場合、車両判定部２１０は、処理装置を用いて、通路内物体形状選択工程Ｓ６５１へ進む。
【０１００】
車両判定工程Ｓ６４３において、車両判定部２１０は、処理装置を用いて、車両判定処理Ｓ６３０を実行して、三次元形状測定装置１００ａが検出した物体が車両であるか否かを判定する。
物体が車両である場合、車両判定部２１０は、処理装置を用いて、通路内物体形状記憶工程Ｓ６４４へ進む。
物体が車両でない場合、車両判定部２１０は、処理装置を用いて、入口管理処理Ｓ６４０を終了する。
【０１０１】
通路内物体形状記憶工程Ｓ６４４において、通路内物体形状記憶部２２０は、記憶装置を用いて、入口三次元形状入力工程Ｓ６４１で車両判定部２１０が入力した入口三次元形状を通路内物体形状として記憶する。
【０１０２】
通路内物体数増加工程Ｓ６４５において、通路内物体計数部２５０は、処理装置を用いて、記憶した通路内物体数を１増加させる。通路内物体計数部２５０は、記憶装置を用いて、増加した通路内物体数を記憶する。
通路内物体計数部２５０は、処理装置を用いて、入口管理処理Ｓ６４０を終了する。
【０１０３】
通路内物体形状選択工程Ｓ６５１において、逆進物体判定部２３０は、処理装置を用いて、通路内物体形状記憶部２２０が記憶した通路内物体形状のなかから、まだ選択していない通路内物体形状を１つ選択する。
通路内物体形状記憶部２２０が記憶した通路内物体形状がすべて選択済であり、まだ選択していない通路内物体形状がない場合、逆進物体判定部２３０は、処理装置を用いて、同一物体判定工程Ｓ６５３へ進む。
まだ選択していない通路内物体形状があり、通路内物体形状を選択した場合、逆進物体判定部２３０は、処理装置を用いて、三次元形状照合工程Ｓ６５２へ進む。
【０１０４】
三次元形状照合工程Ｓ６５２において、逆進物体判定部２３０は、処理装置を用いて、入口三次元形状入力工程Ｓ６４１で車両判定部２１０が入力した入口三次元形状と、通路内物体形状選択工程Ｓ６５１で選択した通路内物体形状とを比較して、一致度を算出する。逆進物体判定部２３０は、記憶装置を用いて、算出した一致度を、通路内物体形状選択工程Ｓ６５１で選択した通路内物体形状と対応づけて記憶する。
逆進物体判定部２３０は、処理装置を用いて、通路内物体形状選択工程Ｓ６５１に戻り、次の通路内物体形状を選択する。
【０１０５】
同一物体判定工程Ｓ６５３において、逆進物体判定部２３０は、三次元形状照合工程Ｓ６５２で記憶した一致度に基づいて、処理装置を用いて、最も高い一致度を判定する。逆進物体判定部２３０は、処理装置を用いて、判定した一致度を所定の閾値と比較する。
一致度が閾値未満である場合、入口三次元形状と一致する通路内物体形状が存在しないものとして、逆進物体判定部２３０は、処理装置を用いて、入口管理処理Ｓ６４０を終了する。
一致度が閾値以上である場合、その一致度に対応づけれられた通路内物体形状が、入口三次元形状と一致したものとして、逆進物体判定部２３０は、処理装置を用いて、通路内物体形状消去工程Ｓ６５４へ進む。
【０１０６】
通路内物体形状消去工程Ｓ６５４において、通路内物体形状記憶部２２０は、同一物体判定工程Ｓ６５３で逆進物体判定部２３０が判定した一致度に基づいて、処理装置を用いて、記憶した通路内物体形状のなかから、その一致度に対応づけれられた通路内物体形状を消去する。
【０１０７】
通路内物体数減少工程Ｓ６５５において、通路内物体計数部２５０は、処理装置を用いて、記憶した通路内物体数を１減少させる。通路内物体計数部２５０は、記憶装置を用いて、減少した通路内物体数を記憶する。
通路内物体計数部２５０は、処理装置を用いて、入口管理処理Ｓ６４０を終了する。
【０１０８】
図２０は、この実施の形態における出口管理処理Ｓ６６０の流れの一例を示すフローチャート図である。
出口管理処理Ｓ６６０において、管理装置２００は、管理範囲８１０の出口８１２を通過する車両を管理する。
出口管理処理Ｓ６６０は、出口三次元形状入力工程Ｓ６６１、移動方向判定工程Ｓ６６２、車両判定工程Ｓ６６３、通路内物体形状記憶工程Ｓ６６４、通路内物体数増加工程Ｓ６６５、通路内物体形状選択工程Ｓ６７１、三次元形状照合工程Ｓ６７２、同一物体判定工程Ｓ６７３、通路内物体形状消去工程Ｓ６７４、通路内物体数減少工程Ｓ６７５を有する。
【０１０９】
出口三次元形状入力工程Ｓ６６１において、通過物体判定部２４０は、入力装置を用いて、三次元形状測定装置１００ｂが測定した出口三次元形状と移動方向とを入力する。
【０１１０】
移動方向判定工程Ｓ６６２において、通過物体判定部２４０は、出口三次元形状入力工程Ｓ６６１で入力した移動方向に基づいて、処理装置を用いて、三次元形状測定装置１００ｂが検出した物体の移動方向が順方向（ｚ方向）か逆方向（−ｚ方向）かを判定する。
移動方向が順方向である場合、通過物体判定部２４０は、処理装置を用いて、通路内物体形状選択工程Ｓ６７１へ進む。
移動方向が逆方向である場合、通過物体判定部２４０は、処理装置を用いて、車両判定工程Ｓ６６３へ進む。
【０１１１】
車両判定工程Ｓ６６３において、車両判定部２１０は、処理装置を用いて、車両判定処理Ｓ６３０を実行して、三次元形状測定装置１００ｂが検出した物体が車両であるか否かを判定する。
物体が車両である場合、車両判定部２１０は、処理装置を用いて、通路内物体形状記憶工程Ｓ６６４へ進む。
物体が車両でない場合、車両判定部２１０は、処理装置を用いて、出口管理処理Ｓ６６０を終了する。
【０１１２】
通路内物体形状記憶工程Ｓ６６４において、通路内物体形状記憶部２２０は、記憶装置を用いて、出口三次元形状入力工程Ｓ６６１で通過物体判定部２４０が入力した出口三次元形状を通路内物体形状として記憶する。
【０１１３】
通路内物体数増加工程Ｓ６６５において、通路内物体計数部２５０は、処理装置を用いて、記憶した通路内物体数を１増加させる。通路内物体計数部２５０は、記憶装置を用いて、増加した通路内物体数を記憶する。
通路内物体計数部２５０は、処理装置を用いて、出口管理処理Ｓ６６０を終了する。
【０１１４】
なお、出口８１２の側から車両が逆走して進入してくることがあり得ない場合は、車両判定工程Ｓ６６３〜通路内物体数増加工程Ｓ６６５の処理はなくてもよい。その場合、移動方向判定工程Ｓ６６２で移動方向が逆方向であると判定した場合、通過物体判定部２４０は、処理装置を用いて、出口管理処理Ｓ６６０を終了する。
【０１１５】
通路内物体形状選択工程Ｓ６７１において、通過物体判定部２４０は、処理装置を用いて、通路内物体形状記憶部２２０が記憶した通路内物体形状のなかから、まだ選択していない通路内物体形状を１つ選択する。
通路内物体形状記憶部２２０が記憶した通路内物体形状がすべて選択済であり、まだ選択していない通路内物体形状がない場合、通過物体判定部２４０は、処理装置を用いて、同一物体判定工程Ｓ６７３へ進む。
まだ選択していない通路内物体形状があり、通路内物体形状を選択した場合、通過物体判定部２４０は、処理装置を用いて、三次元形状照合工程Ｓ６７２へ進む。
【０１１６】
三次元形状照合工程Ｓ６７２において、通過物体判定部２４０は、処理装置を用いて、出口三次元形状入力工程Ｓ６６１で通過物体判定部２４０が入力した出口三次元形状と、通路内物体形状選択工程Ｓ６７１で選択した通路内物体形状とを比較して、一致度を算出する。通過物体判定部２４０は、記憶装置を用いて、算出した一致度を、通路内物体形状選択工程Ｓ６７１で選択した通路内物体形状と対応づけて記憶する。
通過物体判定部２４０は、処理装置を用いて、通路内物体形状選択工程Ｓ６７１に戻り、次の通路内物体形状を選択する。
【０１１７】
同一物体判定工程Ｓ６７３において、通過物体判定部２４０は、三次元形状照合工程Ｓ６７２で記憶した一致度に基づいて、処理装置を用いて、最も高い一致度を判定する。通過物体判定部２４０は、処理装置を用いて、判定した一致度を所定の閾値と比較する。
一致度が閾値未満である場合、出口三次元形状と一致する通路内物体形状が存在しないものとして、通過物体判定部２４０は、処理装置を用いて、出口管理処理Ｓ６６０を終了する。
一致度が閾値以上である場合、その一致度に対応づけれられた通路内物体形状が、出口三次元形状と一致したものとして、通過物体判定部２４０は、処理装置を用いて、通路内物体形状消去工程Ｓ６７４へ進む。
【０１１８】
通路内物体形状消去工程Ｓ６７４において、通路内物体形状記憶部２２０は、同一物体判定工程Ｓ６７３で通過物体判定部２４０が判定した一致度に基づいて、処理装置を用いて、記憶した通路内物体形状のなかから、その一致度に対応づけれられた通路内物体形状を消去する。
【０１１９】
通路内物体数減少工程Ｓ６７５において、通路内物体計数部２５０は、処理装置を用いて、記憶した通路内物体数を１減少させる。通路内物体計数部２５０は、記憶装置を用いて、減少した通路内物体数を記憶する。
通路内物体計数部２５０は、処理装置を用いて、出口管理処理Ｓ６６０を終了する。
【０１２０】
以上説明した通行車両管理システム８００は、例えば、有料道路の入口や出口に設けられるＥＴＣレーンに設置される。
レーザ式車両検知器（三次元形状測定装置１００）をＥＴＣレーンの流入口（入口８１１）と流出口（出口８１２）に配置する。レーザ式車両検知器は、通過する物体の連続した二次元形状を測定することにより、物体の三次元形状を測定する。通行車両管理システム８００は、レーザ式車両検知器が測定した三次元形状を使って、通過する車両の三次元形状パターン情報を含めた車両管理を行う。
【０１２１】
レーザ式車両検知器は、ＥＴＣレーンなどに配置される。レーザ式車両検知器は、レーンに進入する物体の三次元形状パターンを測定し、物体の車両識別を行う。
三次元形状パターンは、複数のセンサ装置１１０が多角的に測定した連続する二次元形状に基づいて、検出装置（物体形状算出装置１５０）が算出する。
検出装置は、算出した三次元形状から、検出した物体が単独であるか複数であるかを判断する。
検出装置（車両判定部２１０）は、検出した物体すべてに対して、算出した三次元形状の幅・長さ・高さなどの情報に基づいて、その物体が車両であるか否かを判断する。
検出装置は、センサで得られた物体形状を、あらかじめ記憶したパターン（三次元形状）と比較して、その物体が、乗用車であるか、二輪車であるか、人であるかなどを判断する。
【０１２２】
通行車両管理システム８００は、レーザ式車両検知器が計測した三次元形状パターンから、ＥＴＣレーンを通過中の車両の位置・大きさ・挙動などの情報を算出する。これにより、正確な車両管理をすることができる。
また、透過型の車両検知器などと異なり、車両と、人や動物・ゴミ・虫など車両以外の物体とを判別することができるので、誤検知や車両管理ズレを防止することができる。レーザ式車両検知器は、三次元形状を計測できるだけでなく、ビームが細いので物体の細かい特徴を把握することができる。これにより、検出ターゲットの大きさに依存せず、車両・人・動物・ゴミ・虫などを区別することができる。
また、複数の人が通過した場合などであっても、車両でないことを正しく判定することができる。
また、二輪車が並走している場合でも、車両を正しく計数することができる。
また、ＥＴＣレーン内に滞在している車両がバックしてＥＴＣレーンを抜けた場合でも、そのことを正しく判定し、車両を正しく計数することができる。
【０１２３】
実施の形態２．
実施の形態２について、図２１〜図２３を用いて説明する。
なお、実施の形態１と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１２４】
図２１は、この実施の形態における通行車両管理システム８００の外観の一例を示す斜視図である。
三次元形状測定装置１００ａは、実施の形態１よりも１つ少ない２つのセンサ装置１１０ａ，１１０ｂを有する。三次元形状測定装置１００ｂも同様に、２つのセンサ装置１１０ｄ，１１０ｅを有する。４つのセンサ装置１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｄ，１１０ｅは、実施の形態１よりも高い位置に設けらている。
【０１２５】
図２２は、この実施の形態における三次元形状測定装置１００ａのセンサ装置１１０ａ，１１０ｂの配置の一例を示す正面図である。
この図に示すように、センサ装置１１０ａ，１１０ｂのｘｚ平面（水平面）上における配置は、実施の形態１と同様である。
【０１２６】
図２３は、この実施の形態における三次元形状測定装置１００ａのセンサ装置１１０ａ，１１０ｂの配置の一例を示す正面図である。
この図に示すように、センサ装置１１０ａ，１１０ｂが設置される高さは、実施の形態１で説明したセンサ装置１１０ｃが設置される高さとほぼ同じである。これにより、センサ装置１１０ａ，１１０ｂは、車両の側面の形状だけでなく、車両の屋根の形状も測定する。
【０１２７】
三次元形状測定装置１００ｂにおけるセンサ装置１１０ｄ，１１０ｅの配置も、三次元形状測定装置１００ａと同様である。なお、三次元形状測定装置１００ａの構成と、三次元形状測定装置１００ｂの構成とが異なっていてもよい。
【０１２８】
このように、センサ装置１１０ａ，１１０ｂの配置位置を高くして、１つのセンサ装置１１０が車両の側面の形状と屋根の形状との両方を測定できるようにする。これにより、センサ装置１１０ｃが不要となり、三次元形状測定装置１００の製造コストを抑えることができる。
【０１２９】
なお、センサ装置１１０ａ，１１０ｂの配置位置を高くすることにより、車両の側面下部との間の距離が遠くなり分解能が低下するので、例えば、車軸を検出する車軸センサと併用する構成としてもよい。
【０１３０】
実施の形態３．
実施の形態３について、図２４〜図２５を用いて説明する。
なお、実施の形態１と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１３１】
この実施の形態では、通行車両管理システム８００が有料道路の入口や出口などに設けられる場合において、通行する車両の料金区分を判定する構成について説明する。
【０１３２】
図２４は、この実施の形態における通行車両管理システム８００の全体構成の一例を示すシステム構成図である。
管理装置２００は、実施の形態１で説明した構成に加えて、料金区分算出部２６０を有する。
【０１３３】
車両判定部２１０は、三次元形状測定装置１００ａが測定した入口三次元形状が車両の形状であるか否かだけでなく、車両の形状である場合、その車両が乗用車であるか、トラックであるか、バスであるか、二輪車であるかなど、その車両の種別を判定する。
【０１３４】
料金区分算出部２６０は、入口三次元形状が車両の形状であると車両判定部２１０が判定した場合、三次元形状測定装置１００ａが測定した入口三次元形状と、車両判定部２１０が判定した車両の種別とに基づいて、その車両の料金区分を算出する。
【０１３５】
通路内物体形状記憶部２２０は、記憶した車両の通路内物体形状に対応づけて、その車両の料金区分を記憶する。
【０１３６】
通信装置３００は、車両が搭載した車載器と通信して、料金区分算出部２６０が算出した料金区分を、車載器に書き込む。また、通信装置３００は、車載器と通信して、車載器が記憶した車種に関する情報を取得する。通信装置３００は、取得した車種に関する情報と、通路内物体形状記憶部２２０が記憶した料金区分とを照合して、矛盾がないかを判定する。矛盾があると判定した場合、通信装置３００は、車載器と通信して、車載器が記憶した車種に関する情報を書き換える。
【０１３７】
図２５は、この実施の形態における料金区分算出部２６０の構成の一例を示すブロック構成図である。
料金区分算出部２６０は、車軸数計数部２６１、車幅算出部２６２、車高算出部２６３、車長算出部２６４、料金区分判定部２６５を有する。
【０１３８】
車軸数計数部２６１は、三次元形状測定装置１００ａが測定した入口三次元形状に基づいて、車両の車軸の数（車軸数）を数える。
車幅算出部２６２は、三次元形状測定装置１００ａが測定した入口三次元形状に基づいて、車両の幅（車幅）を算出する。
車高算出部２６３は、三次元形状測定装置１００ａが測定した入口三次元形状に基づいて、車両の高さ（車高）を算出する。
車長算出部２６４は、三次元形状測定装置１００ａが測定した入口三次元形状に基づいて、車両の長さ（車長）を算出する。
料金区分判定部２６５は、車両判定部２１０が判定した種別と、車軸数計数部２６１が数えた車軸数と、車幅算出部２６２が算出した車幅と、車高算出部２６３が算出した車高と、車長算出部２６４が算出した車長とに基づいて、その車両の料金区分を判定する。
【０１３９】
このように、三次元形状測定装置１００ａが測定した三次元形状に基づいて、車軸数・車幅・車高・車長など、車両の料金区分を算出するために必要な情報を得る。これにより、少ない数のセンサで、料金区分を正しく判定することができる。
【０１４０】
レーザ式車両検知器ａ（三次元形状測定装置１００ａ）は、レーン流入口（入口８１１）に配置されている。レーザ式車両検知器ａは、レーン（管理範囲８１０）に進入する物体の三次元形状パターンを測定する。物体が車両であると判断した場合、車両情報（三次元形状パターンや軸数など）を路側無線装置（通信装置３００）に送信する。三次元形状パターンは、複数のセンサ装置１１０により多角的に測定された連続する二次元形状に基づいて、検出装置（物体形状算出装置１５０）が算出する。検出装置（車両判定部２１０）は、算出した三次元形状に基づいて、検出した物体が車両であるか否かを判断する。また、料金区分算出部２６０は、検出した物体が車両である場合、その軸数や車幅、車高、車長を算出して、車両情報を得る。また、三次元形状から二輪車の並走を検知した場合、別々の車両として三次元形状や軸数などを路側無線装置に送信する。また、レーザ式車両検知器ａは、車両の前進と後進を判断することができる。
【０１４１】
路側無線装置（通信装置３００）は、車両情報を受信すると、アンテナと車両との通信を行う。通信結果から得られる車両情報とレーザ式車両検知器ａから得られる車両情報とを関連付けて、メモリ（記憶装置）の車両管理テーブル（通路内物体形状記憶部２２０）に登録する。二輪車が並走していた場合、レーザ式車両検知器ａは二つの物体と判定するので、通信装置３００は、両方の車両と確実に通信を行い、別々に車両管理テーブルに登録する。
入口料金所において、通信結果から得られた車種情報とレーザ式車両検知器ａから得られた軸数情報とで矛盾（軸数が３以上なのに車種が軽自動車となっている場合など）があり、なおかつその他条件を満たす場合はランクアップ処理（車載器に正しい車種情報を書き込み、出口料金所で正しい車種で処理する）を行う。また、レーザ式車両検知器ａで逆方向（−ｚ方向）に車両が退出したら、その車両は後進車両（逆進車両）と判断し、通路内物体計数部２５０は、車両台数のカウントを戻す。また、少なくとも１台の車両が車両管理領域に進入したこと（バックで戻った車両は進入なしとする）を判断すると、出口遮断装置４００は、レーザ式車両検知器ｂの後流に配置された遮断棒４２０を上げる。
【０１４２】
レーザ式車両検知器ｂ（三次元形状測定装置１００ｂ）は、レーン流出口（出口８１２）に配置されている。レーザ式車両検知器ｂは、レーンから流出する物体の三次元形状パターンを測定する。物体が車両であると判断した場合、車両情報（三次元形状パターンや軸数）を路側無線装置に送信する。三次元形状パターンは、複数のセンサ装置１１０により多角的に測定された連続する二次元形状に基づいて、検出装置（物体形状算出装置１５０）が算出する。検出装置（車両判定部２１０）は、算出した三次元形状をもとに検出した物体が車両であるか否かを判断する。料金区分算出部２６０は、車両であればその軸数や車幅、車高、車長を算出して、車両情報を得る。また、三次元形状から二輪車の並走を検知した場合、別々の車両として三次元形状や軸数を路側無線装置に送信する。
【０１４３】
路側無線装置（通過物体判定部２４０）は、車両情報を受信すると、テーブル（通路内物体形状記憶部２２０）に登録されている車両情報の三次元形状パターンと合致する車両を検索し、合致した車両をレーンを通過したものとしてテーブルから削除する。二輪車の場合、レーン上での追い越しの可能性があるが、三次元形状に基づいて一致する車両を判定するので、車両管理ズレを防ぐことができる。また、パターンマッチングにより、車両を同定することができるので、レーンに進入した後、車両管理領域で留まっている車両についても正確に判断することができる。レーンにおける車両管理領域（管理範囲８１０）内の全車両の退出を判断すると、出口遮断装置４００は、レーザ式車両検知器ｂの後流に配置された遮断棒４２０を下げる。
【０１４４】
以上のように、レーザ式車両検知器（三次元形状測定装置１００）が計測した三次元形状パターンに基づいて、車軸数・車幅・車高・車長など、車両の料金区分を算出するために必要な情報を得ることができる。したがって、道路埋め込み式の車軸数センサなどを設ける必要がない。これにより、敷設工事が容易となり、施工や保守にかかるコストを削減することができる。
【符号の説明】
【０１４５】
１００ 三次元形状測定装置、１１０ センサ装置、１１１ 変調信号生成回路、１１２ ＣＷ光源、１１３ 走査信号生成回路、１１４ 方向算出回路、１１５ 長尺ＰＤ、１１６ ＴＩＡ、１１７ 位相検波回路、１１８ 距離算出回路、１２０ 放射光学系、１２１ ＭＥＭＳスキャナ、１３０ 受光光学系、１３１ 凸面鏡、１４０ ケース、１４１，１４２ 窓、１５０ 物体形状算出装置、１５１ 断面形状算出部、１５２ 断面形状記憶部、１５３ 断面形状照合部、１５４ 移動量算出部、１５５ 三次元形状算出部、２００ 管理装置、２１０ 車両判定部、２１１ 三次元形状記憶部、２１２ 三次元形状照合部、２１３ 種別判定部、２２０ 通路内物体形状記憶部、２３０ 逆進物体判定部、２４０ 通過物体判定部、２５０ 通路内物体計数部、２６０ 料金区分算出部、２６１ 車軸数計数部、２６２ 車幅算出部、２６３ 車高算出部、２６４ 車長算出部、２６５ 料金区分判定部、３００ 通信装置、４００ 出口遮断装置、４１０ 駆動装置、４２０ 遮断棒、５０１ 通行路走査範囲、５０２ 放射基点、５０３ 走査面、５１１ 通行路幅、５１３ 進行方向位置差分、５１４ 横断方向位置差分、５１５ 側部センサ高さ、５１６ 上部センサ高さ、５２１ 断面形状、５３１，５３２ 実線、８００ 通行車両管理システム、８０１ 通行路、８０２ 島、８０３ 柱、８１０ 管理範囲、８１１ 入口、８１２ 出口。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通行路を通行する物体を管理する通行物体管理システムにおいて、
上記通行物体管理システムは、入口三次元形状測定装置と、出口三次元形状測定装置と、通路内物体形状記憶装置と、通過物体判定装置と、通路内物体計数装置とを有し、
上記入口三次元形状測定装置は、上記通行路の入口を通過する物体の三次元形状と進行方向とを測定し、
上記出口三次元形状測定装置は、上記通行路の出口を通過する物体の三次元形状と進行方向とを測定し、
上記通路内物体形状記憶装置は、上記入口三次元形状測定装置が測定した物体の三次元形状と進行方向とに基づいて、上記物体が上記通行路内へ進入した場合に、上記通行路内へ進入した物体の三次元形状を記憶し、
上記通過物体判定装置は、上記出口三次元形状測定装置が測定した物体の三次元形状と進行方向とに基づいて、上記物体が上記通行路外へ退出した場合に、上記通行路外へ退出した物体の三次元形状と上記通路内物体形状記憶装置が記憶した三次元形状とを比較して、上記通行路内へ進入した物体と上記通行路外へ退出した物体とが同一物体であるか否かを判定し、
上記通路内物体計数装置は、上記通行路内に存在する物体の数を通路内物体数として記憶し、上記通路内物体形状記憶装置が上記通行路内へ進入した物体の三次元形状を記憶した場合に、記憶した通路内物体数を１つ増加させ、上記通過物体判定装置が同一物体であると判定した場合に、記憶した通路内物体数を１つ減少させることを特徴とする通行物体管理システム。
【請求項２】
上記入口三次元形状測定装置及び上記出口三次元形状測定装置は、複数の距離測定装置と、断面形状算出装置と、三次元形状算出装置とを有し、
上記複数の距離測定装置は、互いに異なる位置に配置され、
上記複数の距離測定装置のそれぞれは、レーザ光を放射し、放射したレーザ光が上記物体に当たって反射した反射レーザ光を受光することにより、上記物体が上記レーザ光を反射した反射点までの距離を測定し、放射するレーザ光の方向を所定の面内で変化させることにより、複数の反射点までの距離を測定し、
上記断面形状算出装置は、上記複数の距離測定装置それぞれについて、上記距離測定装置が測定した複数の反射点までの距離に基づいて、上記距離測定装置がレーザ光を放射した面による上記物体の断面形状を算出し、
上記三次元形状算出装置は、上記断面形状算出装置が上記複数の距離測定装置について算出した複数の断面形状に基づいて、上記物体の三次元形状を算出することを特徴とする請求項１に記載の通行物体管理システム。
【請求項３】
上記断面形状算出装置は、上記複数の距離測定装置それぞれについて、上記物体の移動に伴って変化する複数の断面形状を算出し、
上記三次元形状算出装置は、上記断面形状算出装置が算出した複数の断面形状について、上記距離測定装置が距離を測定した時刻の間における上記物体の移動量を算出し、算出した移動量に基づいて、上記物体の三次元形状を算出することを特徴とする請求項２に記載の通行物体管理システム。
【請求項４】
上記通行物体管理システムは、更に、逆進物体判定装置を有し、
上記逆進物体判定装置は、上記入口三次元形状測定装置が測定した物体の三次元形状と進行方向とに基づいて、上記物体が上記通行路外へ退出した場合に、上記通行路外へ退出した物体の三次元形状と上記通路内物体形状記憶装置が記憶した三次元形状とを比較して、上記通行路内へ進入した物体と上記通行路外へ退出した物体とが同一物体であるか否かを判定し、
上記通路内物体計数装置は、上記逆進物体判定装置が同一物体であると判定した場合に、記憶した通路内物体数を１つ減少させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の通行物体管理システム。
【請求項５】
上記通行物体管理システムは、更に、車両判定装置を有し、
上記車両判定装置は、上記入口三次元形状測定装置が測定した物体の三次元形状と進行方向とに基づいて、上記物体が上記通行路内へ進入した場合に、上記通行路内へ進入した物体が車両であるか否かを判定し、
上記通路内物体形状記憶装置は、上記車両判定装置が車両であると判定した場合に、上記通行路内へ進入した物体の三次元形状を記憶することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の通行物体管理システム。
【請求項６】
上記通行物体管理システムは、更に、出口遮断装置を有し、
上記出口遮断装置は、上記通路内物体計数装置が計数した通路内物体数に基づいて、通路内物体数が０である場合に、上記通行路の出口を遮断することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の通行物体管理システム。
【請求項７】
上記通行物体管理システムは、更に、通信装置を有し、
上記通信装置は、上記通路内物体計数装置が計数した通路内物体数に基づいて、通路内物体数が１以上である場合に、上記通行路内に存在する物体と通信することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の通行物体管理システム。
【請求項１】
通行路を通行する物体を管理する通行物体管理システムにおいて、
上記通行物体管理システムは、入口三次元形状測定装置と、出口三次元形状測定装置と、通路内物体形状記憶装置と、通過物体判定装置と、通路内物体計数装置とを有し、
上記入口三次元形状測定装置は、上記通行路の入口を通過する物体の三次元形状と進行方向とを測定し、
上記出口三次元形状測定装置は、上記通行路の出口を通過する物体の三次元形状と進行方向とを測定し、
上記通路内物体形状記憶装置は、上記入口三次元形状測定装置が測定した物体の三次元形状と進行方向とに基づいて、上記物体が上記通行路内へ進入した場合に、上記通行路内へ進入した物体の三次元形状を記憶し、
上記通過物体判定装置は、上記出口三次元形状測定装置が測定した物体の三次元形状と進行方向とに基づいて、上記物体が上記通行路外へ退出した場合に、上記通行路外へ退出した物体の三次元形状と上記通路内物体形状記憶装置が記憶した三次元形状とを比較して、上記通行路内へ進入した物体と上記通行路外へ退出した物体とが同一物体であるか否かを判定し、
上記通路内物体計数装置は、上記通行路内に存在する物体の数を通路内物体数として記憶し、上記通路内物体形状記憶装置が上記通行路内へ進入した物体の三次元形状を記憶した場合に、記憶した通路内物体数を１つ増加させ、上記通過物体判定装置が同一物体であると判定した場合に、記憶した通路内物体数を１つ減少させることを特徴とする通行物体管理システム。
【請求項２】
上記入口三次元形状測定装置及び上記出口三次元形状測定装置は、複数の距離測定装置と、断面形状算出装置と、三次元形状算出装置とを有し、
上記複数の距離測定装置は、互いに異なる位置に配置され、
上記複数の距離測定装置のそれぞれは、レーザ光を放射し、放射したレーザ光が上記物体に当たって反射した反射レーザ光を受光することにより、上記物体が上記レーザ光を反射した反射点までの距離を測定し、放射するレーザ光の方向を所定の面内で変化させることにより、複数の反射点までの距離を測定し、
上記断面形状算出装置は、上記複数の距離測定装置それぞれについて、上記距離測定装置が測定した複数の反射点までの距離に基づいて、上記距離測定装置がレーザ光を放射した面による上記物体の断面形状を算出し、
上記三次元形状算出装置は、上記断面形状算出装置が上記複数の距離測定装置について算出した複数の断面形状に基づいて、上記物体の三次元形状を算出することを特徴とする請求項１に記載の通行物体管理システム。
【請求項３】
上記断面形状算出装置は、上記複数の距離測定装置それぞれについて、上記物体の移動に伴って変化する複数の断面形状を算出し、
上記三次元形状算出装置は、上記断面形状算出装置が算出した複数の断面形状について、上記距離測定装置が距離を測定した時刻の間における上記物体の移動量を算出し、算出した移動量に基づいて、上記物体の三次元形状を算出することを特徴とする請求項２に記載の通行物体管理システム。
【請求項４】
上記通行物体管理システムは、更に、逆進物体判定装置を有し、
上記逆進物体判定装置は、上記入口三次元形状測定装置が測定した物体の三次元形状と進行方向とに基づいて、上記物体が上記通行路外へ退出した場合に、上記通行路外へ退出した物体の三次元形状と上記通路内物体形状記憶装置が記憶した三次元形状とを比較して、上記通行路内へ進入した物体と上記通行路外へ退出した物体とが同一物体であるか否かを判定し、
上記通路内物体計数装置は、上記逆進物体判定装置が同一物体であると判定した場合に、記憶した通路内物体数を１つ減少させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の通行物体管理システム。
【請求項５】
上記通行物体管理システムは、更に、車両判定装置を有し、
上記車両判定装置は、上記入口三次元形状測定装置が測定した物体の三次元形状と進行方向とに基づいて、上記物体が上記通行路内へ進入した場合に、上記通行路内へ進入した物体が車両であるか否かを判定し、
上記通路内物体形状記憶装置は、上記車両判定装置が車両であると判定した場合に、上記通行路内へ進入した物体の三次元形状を記憶することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の通行物体管理システム。
【請求項６】
上記通行物体管理システムは、更に、出口遮断装置を有し、
上記出口遮断装置は、上記通路内物体計数装置が計数した通路内物体数に基づいて、通路内物体数が０である場合に、上記通行路の出口を遮断することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の通行物体管理システム。
【請求項７】
上記通行物体管理システムは、更に、通信装置を有し、
上記通信装置は、上記通路内物体計数装置が計数した通路内物体数に基づいて、通路内物体数が１以上である場合に、上記通行路内に存在する物体と通信することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の通行物体管理システム。
【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１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【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１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２０１１−１８６５２５（Ｐ２０１１−１８６５２５Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４７８９８（Ｐ２０１０−４７８９８）
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]