通行車両撮影方法と撮影装置
【課題】料金未納など不正に通行する車両の番号、運転者の顔、通過する車両の画像等を、外部環境の明るさや車両の種類を問わず、正確に自動撮影記録することができる通行車両撮影方法と撮影装置を提供する。
【解決手段】動画カメラ１２と、静止画カメラ１４、記録装置２０、赤外線投光機１６、及びこれらの機器を制御する制御装置１８を備える。制御装置１８は、動画カメラ１２によって撮影される動画像を基に、動画像の出力の変化から通行車両２２を検知する。動画像の所定範囲を基に動画像の明るさを検知して所定の明るさ以下の場合に、赤外線投光器１６を作動させる。通行車両２２の撮影タイミングを演算してそのタイミングで静止画カメラ１４により通行車両２２の静止画像を撮影する。静止画像を基に通行車両２２の運転者位置を検出し、その運転者位置の撮影条件を演算して、撮影用パラメータを設定し、さらに静止画カメラ１２により通行車両２２を撮影して、それらの撮影データを記録装置２０に記録する。
【解決手段】動画カメラ１２と、静止画カメラ１４、記録装置２０、赤外線投光機１６、及びこれらの機器を制御する制御装置１８を備える。制御装置１８は、動画カメラ１２によって撮影される動画像を基に、動画像の出力の変化から通行車両２２を検知する。動画像の所定範囲を基に動画像の明るさを検知して所定の明るさ以下の場合に、赤外線投光器１６を作動させる。通行車両２２の撮影タイミングを演算してそのタイミングで静止画カメラ１４により通行車両２２の静止画像を撮影する。静止画像を基に通行車両２２の運転者位置を検出し、その運転者位置の撮影条件を演算して、撮影用パラメータを設定し、さらに静止画カメラ１２により通行車両２２を撮影して、それらの撮影データを記録装置２０に記録する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、有料道路や高速道路における車両の監視、料金所のＥＴＣ装置の動作監視、駐車場監視などにおいて、車両の画像や車両内の人の画像を撮影して自動的に記録する通行車両撮影方法と撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば高速道路や有料道路の料金所には、料金徴収を行う管理者や料金収受機が配置され、料金の支払いにより通行できるようになっている。この種の料金収受機は、例えば特許文献１に開示されているように、料金を表示したりお金を入れる部分の他に、支払者や周囲の不審者を監視するカメラが複数設置され、通行車両や運転者を監視している。また、管理者により料金を徴収する料金所においても、不審者検出用のカメラが設置されている。さらに、ＥＴＣが設置された高速道路用のゲートにおいても、たとえば特許文献２に開示されているように、通行車両を撮影するカメラが設置され、車両の通行状況や不正通過の監視を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２１７１５２号公報
【特許文献２】特開２００５−８５０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、料金所に設置された上述のカメラにおいては、単に周囲の状況を撮影しているだけであり、周囲の明るさの変化、車両番号や人の顔の位置の違い等に対して、写真撮影における種々のパラメータを正確に調節することができず、料金未納など不正に通行する車両の車両番号や運転者の顔を鮮明に撮影することができないものであった。これにより、料金所のカメラにより撮影した画像だけでは、不正通行者を特定することができず、結果的に不正通行を許してしまう原因ともなっていた。
【０００５】
その他、従来の料金所の装置においては、複数のカメラによる立体視処理などの時間の掛かる画像処理を行っているものもあるが、高速で通過する不正通行車両の番号や運転者を瞬時に発見して正確に撮影し特定可能なものではなかった。
【０００６】
この発明は、上記背景技術の問題に鑑みて成されたもので、料金未納など不正に通行する車両の番号、運転者の顔、日時、通過する車両の画像等を、外部環境の明るさや車両の種類を問わず、正確に自動撮影記録することができ、記録の検索も容易に行うことができる通行車両撮影方法と撮影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、動画カメラと、静止画カメラ、記録装置、及びこれらの機器を制御する制御装置を備え、前記動画カメラによって撮影される動画像を基に前記動画像の出力の変化から車両通行を検知し、所定のタイミングで前記静止画カメラにより、前記通行車両の静止画像を撮影し、その静止画像を基に、前記通行車両の運転者位置を検出し、その運転者位置の撮影条件を演算して、撮影用パラメータを設定し、さらに前記静止画カメラにより前記通行車両を撮影する通行車両撮影方法である。前記静止画像の撮影タイミングは、前記動画像を基に前記静止画像の撮影タイミングを演算するものである。
【０００８】
また、静止画カメラにて撮影した静止画像について、前記静止画像中の暗黒部分の長さを検出して、前記通行車両のタイヤを検知し、前記タイヤにより前記通行車両の下端線及び端部基準線を推定し、さらに、前記静止画像の一定範囲内で運転席の窓枠を検出し、前記通行車両の枠線を推定するものである。さらに、前記通行車両の前記枠線から、前記通行車両の運転者位置を推定するものである。
【０００９】
また、前記静止画カメラによる前記静止画像は複数枚を連続撮影し、先に撮影した前記静止画像を基に、前記運転者位置における明るさ検出し、次の撮影における前記静止画カメラの撮影条件を設定するものである。
【００１０】
またこの発明は、動画カメラと、静止画カメラ、記録装置、赤外線投光機、及びこれらの機器を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記動画カメラによって撮影される動画像を基に前記動画像の出力の変化から車両通行を検知し、前記動画像の所定範囲を基に前記動画像の明るさを検知して所定の明るさ以下の場合に前記赤外線投光器を作動させ、前記通行車両の撮影タイミングを演算してそのタイミングで前記静止画カメラにより前記通行車両の静止画像を撮影し、その静止画像を基に、前記通行車両の運転者位置を検出し、その運転者位置の撮影条件を演算して、撮影用パラメータを設定し、さらに前記静止画カメラにより前記通行車両を撮影して、それらの撮影データを前記記録装置に記録する処理を行う通行車両撮影装置である。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の通行車両撮影方法と撮影装置によれば、簡単な装置を用いて、良好に通行車両の撮影が可能であり、不正通行車両の特定を容易に行うことができる。また、動画カメラと静止画カメラにより、車両の検知と車両情報を良好に取得することができ、車両の通過位置にかかわらず、良好な情報を得ることができる。
【００１２】
また、静止画カメラにより得られた静止画像から、確実に運転者の顔の情報を含む、ナンバーや車両の形・色などの様々な情報が取得され、不正通行車両や運転者の特定を容易に且つ正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の一実施形態の通行車両撮影装置を示す概略構成図である。
【図２】この実施形態の通行車両撮影方法の処理を示す概略フローチャートである。
【図３】この実施形態の通行車両撮影装置を用いたシステムを示す概略図である。
【図４】この実施形態の通行車両撮影方法により取得した動画像を示す図である。
【図５】この実施形態の通行車両撮影方法の運転者位置推定を行うフローチャートである。
【図６】この実施形態の通行車両撮影方法の運転者位置推定を行うフローチャートである。
【図７】この実施形態の通行車両撮影方法により取得した静止画像を示す図である。
【図８】この実施形態の通行車両撮影方法により取得した静止画像による処理を示す図である。
【図９】この実施形態の通行車両撮影方法により取得した静止画像による運転者位置を推定する処理を示す図である。
【図１０】この実施形態の通行車両撮影方法の静止画像の露出調整を行うフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の通行車両撮影方法と撮影装置の一実施形態について、図面を基にして説明する。この実施形態の通行車両撮影装置１０は、図１、図３に示すように、通行する車両や運転者を撮影する動画カメラ１２と静止画カメラ１４、及び赤外線投光器１６を備えている。さらに、動画カメラ１２と静止画カメラ１４は各々記憶装置１２ａ，１４ａを内蔵し、撮影したデータを後段のコンピュータである制御装置１８を送信するまで一時的に保持しておく。また、動画カメラ１２と静止画カメラ１４により撮影された画像を記憶するハードディスクやＤＶＤレコーダ等の記録装置２０を備えている。ここで、動画カメラ１２は相対的に解像度が低く画像の高速処理が可能であるもの、静止画カメラ１４は逆に相対的に解像度が高く、鮮明な画像を取得可能なものである。静止画カメラ１４は、複数台用意しても良い。また、赤外線投光器１６は、動画カメラ１２の画像が一定以上暗い場合、夜間もしくは曇などにより周囲が暗い状況であると判断された場合に使用される。
【００１５】
次に、この実施形態の通行車両撮影装置１０の撮影方法について以下に説明する。先ず撮影における基本的な処理フローについて、図２を参照して説明する。料金所等を通過する通行車両２２を撮影する場合、動画カメラ１２を作動させ、動画データを取得する（ｓ１）。そして、図４に示すように、動画カメラ１２による動画像Ｍの中で検出範囲Ａを設定し、検出範囲Ａの明るさを測定する。動画像Ｍ内の検出範囲Ａが一定以上暗い場合、例えば夜間もしくは曇などにより周囲が暗くなっている状況であると判断して、赤外線投光機１６を作動させ、再度動画像Ｍの撮影を行う（ｓ２）。撮影した動画像Ｍは、常に一定枚数分だけ記録装置２０に送信し、過去の一定時間分の動画像Ｍを記録する。
【００１６】
また、設定した検出範囲Ａにおいて、風景画像のみを撮影している場合は、各画素の輝度値に変化がないが、自動車等の動くものが通過するとその値が変化する。これにより、検出範囲Ａの画素の輝度値に変化があった場合に、該当部分を通過する車両があると検知する（ｓ２）。このとき、事前に保持していた過去の一定枚数の動画像Ｍと一緒に、検出した車両の画像を記録装置２０に記録保存する。これにより、後述する静止画による検出タイミングよりも前の映像を含む動画を常に記録することができる。
【００１７】
一定期間の動画像Ｍの記録後、所定のタイミングで静止画カメラ１４の撮影動作を開始する（ｓ３）。静止画カメラ１４においても、所定枚数の連写を行う。さらに、最適な明るさで撮影可能となるように、先に撮影した静止画像Ｓより、後述する車両の外枠推定（ｓ４）及び運転者位置の枠線推定を行い、運転者位置の明るさ推定を行う（ｓ５）。この後、運転者を適切な明るさで撮影可能にするため、後に詳述する処理により明るさ調整を行い（ｓ６）、所定の静止画像Ｓを撮影し（ｓ７）、そのデータを記録装置２０に記録する記録する（ｓ８）。ここで、静止画カメラ１４を複数台用意できれば、それらを同時に制御することにより、別々の方向から同時に通行車両を撮影する。これにより、車両の前部分のナンバー部分だけでなく、車両の全体像や、色、後方にカメラを設置できれば車両の後部ナンバーも撮影することが可能である。
【００１８】
次に、運転者位置の推定について、図５、図６のフローチャートを基にして説明する。まず運転者位置の枠線を推定するため、図７、図８に示すように、車両２２の枠線である、車両２２の左端線Ｌ、下端線Ｄ、上端線Ｕの推定を行う。最初に左端線Ｌ、下端線Ｄを推定するために、静止画像Ｓに縦線Ｖを指定本数設定し、その全ての線上の明るさの平均値を計算する（この値を明るさの基準値Ｂとする。）（ｓ１１）。縦線Ｖに対して明るさが基準値Ｂの指定％以下の暗い縦線分を１本ずつ順番に抽出する（ｓ１２）。複数の縦線分の中から一定の長さ以上黒いなどの一定条件を満たすものを選択する（ｓ１３）。選択された縦線分を、以後タイヤと見なす線分Ｔ（以後、タイヤ線分Ｔという。）として全て処理する（ｓ１４）。なお、実際には、車両のバンパー下部の影になる部分も「暗黒部分」として検出され、必ずしもタイヤ部分と一致しない。また、逆に影がなく、「暗黒部分」がタイヤ部分と一致する場合も存在する。従ってここでは、「タイヤ線分」＝「タイヤと見なす領域上の線分」とする。
【００１９】
さらに、図７に示すように、車両の下端線Ｄを抽出するために、タイヤ線分Ｔと最も多く交わる位置において横線を引き、これを「下端基準線ＴＤ」とする（ｓ１５）。下端基準線ＴＤから開始し、横線とタイヤ線分Ｔの交点数が急激に減少もしくはゼロになるまで下に移動し（ｓ１６、ｓ１７）、移動が終了した線を「下端線Ｄ」として決定する（ｓ１８）。下端線を決定する際に用いたタイヤ線分Ｔのうち、最も左側のタイヤ線分の位置に縦線を引き、これを「左側基準線ＶＬ」とする（ｓ１９）。
【００２０】
この後、図８に示すように、「下端線Ｄ」より上側、「左端基準線ＶＬ」より右側、並びにあらかじめ設定した「指定範囲内」を全て満足する画像上の「計算範囲Ｅ」を設定する（ｓ２０）。さらに、画像に縦線を指定本数設定し、全ての線上の明るさの平均値を計算する（この値を明るさの基準値Ｔｈａとする。）（ｓ２１）。複数の縦線に対して「計算範囲Ｅ」内における明るさが基準値Ｔｈａの指定％以下の暗い縦線分を１本ずつ順番に抽出する（ｓ２２）。抽出した縦線分のうち、所定の範囲の長さを持つ条件を全て満たしたものを、窓枠Ｆの線分として選択する（ｓ２３）。また、必要に応じて、その他の条件を加えて、窓枠の抽出を行っても良い。
【００２１】
次に、図８に示すように、車両の上端線Ｕを抽出するために、これまでに抽出された窓枠の線分と最も多く交わる位置において横線を引く。これを「上端基準線ＨＵ」とする（ｓ２４）。上端基準線ＨＵから開始し、横線と窓枠の線分の交点数が急激に減少もしくはゼロになるまで上に移動し（ｓ２５，ｓ２６）、移動が終了した線を「上端線Ｕ」として決定する（ｓ２７）。上端線Ｕを決定する際に用いた窓枠Ｆの線分のうち、最も左側の線分の位置と、「左側基準線ＶＬ」を比較し、左側にあるものを「左端線Ｌ」として決定する（ｓ２８）。
【００２２】
さらに図９に示すように、決定した「車両の上端線Ｕ」と「車両の下端線Ｄ」の間の間隔Ｗに比例して「車両の上端線Ｕ」と「車両の左端線Ｌ」の交点Ｐより右下に領域を設定し、これを「運転者位置の枠線」と推定し、以後「明るさ検出対象領域Ｒ」とする。領域Ｒの決定は、点Ｐから所定距離の矩形範囲を設定する。この設定は、平均的な自動車の窓枠の範囲内で、少なくとも運転者の顔が位置する範囲を設定する。具体的には、複数の種類の車両の窓枠を基に、複数の運転者の位置を想定して、運転者の顔が位置する範囲Ｒを決定する。即ち、点Ｐの座標を（Ｘｐ，Ｙｐ）とすると、領域Ｒ：（Ｘｐ＋αＷ，Ｙｐ＋βＷ）−（Ｘｐ＋γＷ，Ｙｐ＋δＷ）により設定される。ここで、α，β，γ，δは所定の倍率である。
【００２３】
撮影された静止画像Ｓに対し、「明るさ検出対象範囲Ｒ」から複数本の横線を設定する。それぞれの横線の中から、肌色として妥当とされる範囲内の明るさの平均値を求める。複数本の横線のうち、肌色の明るさを最も多く含む線分を選択し、これを画像の明るさとする。そして、この明るさが目的の明るさとなるように、静止画カメラ１４の撮影用パラメータの設定変更を行い、以後の連写撮影を行う。
【００２４】
ここで、この撮影用パラメータの決定方法について説明する。設定するパラメータは、明るさ検出対象領域Ｒにおいて、良好な明るさの静止画像Ｓが得られる条件であり、絞り、シャッタースピード、及び撮像信号の増幅率である。ここで調整する露出は、検出対象領域Ｒについて、既存の自動露出演算システム（ＡＥシステム）を用いることができ、さらに既存のオートフォーカスシステムも利用する。そして、日中で十分に明るい場合は、静止画カメラ１４の絞り及びシャッタースピードは、ＡＥシステムにより自動的に最適条件に設定される。また、既存のＡＥシステムでカバーできない条件、例えば一定以下に暗く赤外線投光器１６を投光した場合であって、赤外線での撮像条件を既存のＡＥシステムに適用しても明るさが足りない場合等は、画像信号の増幅率を上げて、画像の鮮明さを維持する。
【００２５】
以上の処理は、図１０に示すように、先ず静止画カメラ１４により静止画を１枚撮影し（ｓ３０）、それを基に上述の明るさ検出対象領域Ｒを求めて、その領域Ｒの明るさを分析する（ｓ３１）分析した明るさを基に、最適の露出を決定し、静止画カメラ１４のＦ値とシャッタースピードを決定し、以降の撮影を行う（ｓ３２）。また、静止画カメラ１４の露出調整では良好なデータが得られない場合は、静止画カメラ１４のＣＣＤ等の撮像素子からの信号の増幅率を上げて調節する（ｓ３２）。
【００２６】
撮影を行ったデータは、記録装置２０に日時とともに記録される。記録装置２０自体は、どこに設置されていても、有線もしくは無線により制御装置１８と接続され、例え離れた場所に置いたとしても、その回線を通じて撮影データを伝送し、記録する。記録装置２０に記録された動画像Ｍ、静止画像Ｓは、パソコンにより閲覧、整理が可能であり、必要に応じてＤＶＤ２０ａに記録したり、プリンタ２３により印刷され、写真Ｐ１としてプリントアウトされる。
【００２７】
この実施形態の通行車両撮影方法と撮影装置によれば、気象条件等による外部環境の明るさに関わらず、良好な静止画像を自動的に撮影することができ、さらにその静止画像の中から運転者の顔を良好に認識可能に撮影し、運転者の情報を得ることができる。また、通行車両２２の動画と静止画が記録され、車両番号も取得可能であり、不正通行の車両を確実に特定して、不正通行の防止に大きく寄与するものである。
【００２８】
なお、この発明の通行車両撮影方法と撮影装置は、運転者の顔の情報以外に、ナンバーや車両の形・色などの様々な情報が取得するものであり、必要な情報を適宜のカメラにより撮影し、その情報を記録すことができるものである。
【符号の説明】
【００２９】
１０ 通行車両撮影装置
１２ 動画カメラ
１４ 静止画カメラ
１６ 赤外線投光器
１８ 制御装置
２０ 記録装置
２２ 通行車両
【技術分野】
【０００１】
この発明は、有料道路や高速道路における車両の監視、料金所のＥＴＣ装置の動作監視、駐車場監視などにおいて、車両の画像や車両内の人の画像を撮影して自動的に記録する通行車両撮影方法と撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば高速道路や有料道路の料金所には、料金徴収を行う管理者や料金収受機が配置され、料金の支払いにより通行できるようになっている。この種の料金収受機は、例えば特許文献１に開示されているように、料金を表示したりお金を入れる部分の他に、支払者や周囲の不審者を監視するカメラが複数設置され、通行車両や運転者を監視している。また、管理者により料金を徴収する料金所においても、不審者検出用のカメラが設置されている。さらに、ＥＴＣが設置された高速道路用のゲートにおいても、たとえば特許文献２に開示されているように、通行車両を撮影するカメラが設置され、車両の通行状況や不正通過の監視を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２１７１５２号公報
【特許文献２】特開２００５−８５０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、料金所に設置された上述のカメラにおいては、単に周囲の状況を撮影しているだけであり、周囲の明るさの変化、車両番号や人の顔の位置の違い等に対して、写真撮影における種々のパラメータを正確に調節することができず、料金未納など不正に通行する車両の車両番号や運転者の顔を鮮明に撮影することができないものであった。これにより、料金所のカメラにより撮影した画像だけでは、不正通行者を特定することができず、結果的に不正通行を許してしまう原因ともなっていた。
【０００５】
その他、従来の料金所の装置においては、複数のカメラによる立体視処理などの時間の掛かる画像処理を行っているものもあるが、高速で通過する不正通行車両の番号や運転者を瞬時に発見して正確に撮影し特定可能なものではなかった。
【０００６】
この発明は、上記背景技術の問題に鑑みて成されたもので、料金未納など不正に通行する車両の番号、運転者の顔、日時、通過する車両の画像等を、外部環境の明るさや車両の種類を問わず、正確に自動撮影記録することができ、記録の検索も容易に行うことができる通行車両撮影方法と撮影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、動画カメラと、静止画カメラ、記録装置、及びこれらの機器を制御する制御装置を備え、前記動画カメラによって撮影される動画像を基に前記動画像の出力の変化から車両通行を検知し、所定のタイミングで前記静止画カメラにより、前記通行車両の静止画像を撮影し、その静止画像を基に、前記通行車両の運転者位置を検出し、その運転者位置の撮影条件を演算して、撮影用パラメータを設定し、さらに前記静止画カメラにより前記通行車両を撮影する通行車両撮影方法である。前記静止画像の撮影タイミングは、前記動画像を基に前記静止画像の撮影タイミングを演算するものである。
【０００８】
また、静止画カメラにて撮影した静止画像について、前記静止画像中の暗黒部分の長さを検出して、前記通行車両のタイヤを検知し、前記タイヤにより前記通行車両の下端線及び端部基準線を推定し、さらに、前記静止画像の一定範囲内で運転席の窓枠を検出し、前記通行車両の枠線を推定するものである。さらに、前記通行車両の前記枠線から、前記通行車両の運転者位置を推定するものである。
【０００９】
また、前記静止画カメラによる前記静止画像は複数枚を連続撮影し、先に撮影した前記静止画像を基に、前記運転者位置における明るさ検出し、次の撮影における前記静止画カメラの撮影条件を設定するものである。
【００１０】
またこの発明は、動画カメラと、静止画カメラ、記録装置、赤外線投光機、及びこれらの機器を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記動画カメラによって撮影される動画像を基に前記動画像の出力の変化から車両通行を検知し、前記動画像の所定範囲を基に前記動画像の明るさを検知して所定の明るさ以下の場合に前記赤外線投光器を作動させ、前記通行車両の撮影タイミングを演算してそのタイミングで前記静止画カメラにより前記通行車両の静止画像を撮影し、その静止画像を基に、前記通行車両の運転者位置を検出し、その運転者位置の撮影条件を演算して、撮影用パラメータを設定し、さらに前記静止画カメラにより前記通行車両を撮影して、それらの撮影データを前記記録装置に記録する処理を行う通行車両撮影装置である。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の通行車両撮影方法と撮影装置によれば、簡単な装置を用いて、良好に通行車両の撮影が可能であり、不正通行車両の特定を容易に行うことができる。また、動画カメラと静止画カメラにより、車両の検知と車両情報を良好に取得することができ、車両の通過位置にかかわらず、良好な情報を得ることができる。
【００１２】
また、静止画カメラにより得られた静止画像から、確実に運転者の顔の情報を含む、ナンバーや車両の形・色などの様々な情報が取得され、不正通行車両や運転者の特定を容易に且つ正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の一実施形態の通行車両撮影装置を示す概略構成図である。
【図２】この実施形態の通行車両撮影方法の処理を示す概略フローチャートである。
【図３】この実施形態の通行車両撮影装置を用いたシステムを示す概略図である。
【図４】この実施形態の通行車両撮影方法により取得した動画像を示す図である。
【図５】この実施形態の通行車両撮影方法の運転者位置推定を行うフローチャートである。
【図６】この実施形態の通行車両撮影方法の運転者位置推定を行うフローチャートである。
【図７】この実施形態の通行車両撮影方法により取得した静止画像を示す図である。
【図８】この実施形態の通行車両撮影方法により取得した静止画像による処理を示す図である。
【図９】この実施形態の通行車両撮影方法により取得した静止画像による運転者位置を推定する処理を示す図である。
【図１０】この実施形態の通行車両撮影方法の静止画像の露出調整を行うフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の通行車両撮影方法と撮影装置の一実施形態について、図面を基にして説明する。この実施形態の通行車両撮影装置１０は、図１、図３に示すように、通行する車両や運転者を撮影する動画カメラ１２と静止画カメラ１４、及び赤外線投光器１６を備えている。さらに、動画カメラ１２と静止画カメラ１４は各々記憶装置１２ａ，１４ａを内蔵し、撮影したデータを後段のコンピュータである制御装置１８を送信するまで一時的に保持しておく。また、動画カメラ１２と静止画カメラ１４により撮影された画像を記憶するハードディスクやＤＶＤレコーダ等の記録装置２０を備えている。ここで、動画カメラ１２は相対的に解像度が低く画像の高速処理が可能であるもの、静止画カメラ１４は逆に相対的に解像度が高く、鮮明な画像を取得可能なものである。静止画カメラ１４は、複数台用意しても良い。また、赤外線投光器１６は、動画カメラ１２の画像が一定以上暗い場合、夜間もしくは曇などにより周囲が暗い状況であると判断された場合に使用される。
【００１５】
次に、この実施形態の通行車両撮影装置１０の撮影方法について以下に説明する。先ず撮影における基本的な処理フローについて、図２を参照して説明する。料金所等を通過する通行車両２２を撮影する場合、動画カメラ１２を作動させ、動画データを取得する（ｓ１）。そして、図４に示すように、動画カメラ１２による動画像Ｍの中で検出範囲Ａを設定し、検出範囲Ａの明るさを測定する。動画像Ｍ内の検出範囲Ａが一定以上暗い場合、例えば夜間もしくは曇などにより周囲が暗くなっている状況であると判断して、赤外線投光機１６を作動させ、再度動画像Ｍの撮影を行う（ｓ２）。撮影した動画像Ｍは、常に一定枚数分だけ記録装置２０に送信し、過去の一定時間分の動画像Ｍを記録する。
【００１６】
また、設定した検出範囲Ａにおいて、風景画像のみを撮影している場合は、各画素の輝度値に変化がないが、自動車等の動くものが通過するとその値が変化する。これにより、検出範囲Ａの画素の輝度値に変化があった場合に、該当部分を通過する車両があると検知する（ｓ２）。このとき、事前に保持していた過去の一定枚数の動画像Ｍと一緒に、検出した車両の画像を記録装置２０に記録保存する。これにより、後述する静止画による検出タイミングよりも前の映像を含む動画を常に記録することができる。
【００１７】
一定期間の動画像Ｍの記録後、所定のタイミングで静止画カメラ１４の撮影動作を開始する（ｓ３）。静止画カメラ１４においても、所定枚数の連写を行う。さらに、最適な明るさで撮影可能となるように、先に撮影した静止画像Ｓより、後述する車両の外枠推定（ｓ４）及び運転者位置の枠線推定を行い、運転者位置の明るさ推定を行う（ｓ５）。この後、運転者を適切な明るさで撮影可能にするため、後に詳述する処理により明るさ調整を行い（ｓ６）、所定の静止画像Ｓを撮影し（ｓ７）、そのデータを記録装置２０に記録する記録する（ｓ８）。ここで、静止画カメラ１４を複数台用意できれば、それらを同時に制御することにより、別々の方向から同時に通行車両を撮影する。これにより、車両の前部分のナンバー部分だけでなく、車両の全体像や、色、後方にカメラを設置できれば車両の後部ナンバーも撮影することが可能である。
【００１８】
次に、運転者位置の推定について、図５、図６のフローチャートを基にして説明する。まず運転者位置の枠線を推定するため、図７、図８に示すように、車両２２の枠線である、車両２２の左端線Ｌ、下端線Ｄ、上端線Ｕの推定を行う。最初に左端線Ｌ、下端線Ｄを推定するために、静止画像Ｓに縦線Ｖを指定本数設定し、その全ての線上の明るさの平均値を計算する（この値を明るさの基準値Ｂとする。）（ｓ１１）。縦線Ｖに対して明るさが基準値Ｂの指定％以下の暗い縦線分を１本ずつ順番に抽出する（ｓ１２）。複数の縦線分の中から一定の長さ以上黒いなどの一定条件を満たすものを選択する（ｓ１３）。選択された縦線分を、以後タイヤと見なす線分Ｔ（以後、タイヤ線分Ｔという。）として全て処理する（ｓ１４）。なお、実際には、車両のバンパー下部の影になる部分も「暗黒部分」として検出され、必ずしもタイヤ部分と一致しない。また、逆に影がなく、「暗黒部分」がタイヤ部分と一致する場合も存在する。従ってここでは、「タイヤ線分」＝「タイヤと見なす領域上の線分」とする。
【００１９】
さらに、図７に示すように、車両の下端線Ｄを抽出するために、タイヤ線分Ｔと最も多く交わる位置において横線を引き、これを「下端基準線ＴＤ」とする（ｓ１５）。下端基準線ＴＤから開始し、横線とタイヤ線分Ｔの交点数が急激に減少もしくはゼロになるまで下に移動し（ｓ１６、ｓ１７）、移動が終了した線を「下端線Ｄ」として決定する（ｓ１８）。下端線を決定する際に用いたタイヤ線分Ｔのうち、最も左側のタイヤ線分の位置に縦線を引き、これを「左側基準線ＶＬ」とする（ｓ１９）。
【００２０】
この後、図８に示すように、「下端線Ｄ」より上側、「左端基準線ＶＬ」より右側、並びにあらかじめ設定した「指定範囲内」を全て満足する画像上の「計算範囲Ｅ」を設定する（ｓ２０）。さらに、画像に縦線を指定本数設定し、全ての線上の明るさの平均値を計算する（この値を明るさの基準値Ｔｈａとする。）（ｓ２１）。複数の縦線に対して「計算範囲Ｅ」内における明るさが基準値Ｔｈａの指定％以下の暗い縦線分を１本ずつ順番に抽出する（ｓ２２）。抽出した縦線分のうち、所定の範囲の長さを持つ条件を全て満たしたものを、窓枠Ｆの線分として選択する（ｓ２３）。また、必要に応じて、その他の条件を加えて、窓枠の抽出を行っても良い。
【００２１】
次に、図８に示すように、車両の上端線Ｕを抽出するために、これまでに抽出された窓枠の線分と最も多く交わる位置において横線を引く。これを「上端基準線ＨＵ」とする（ｓ２４）。上端基準線ＨＵから開始し、横線と窓枠の線分の交点数が急激に減少もしくはゼロになるまで上に移動し（ｓ２５，ｓ２６）、移動が終了した線を「上端線Ｕ」として決定する（ｓ２７）。上端線Ｕを決定する際に用いた窓枠Ｆの線分のうち、最も左側の線分の位置と、「左側基準線ＶＬ」を比較し、左側にあるものを「左端線Ｌ」として決定する（ｓ２８）。
【００２２】
さらに図９に示すように、決定した「車両の上端線Ｕ」と「車両の下端線Ｄ」の間の間隔Ｗに比例して「車両の上端線Ｕ」と「車両の左端線Ｌ」の交点Ｐより右下に領域を設定し、これを「運転者位置の枠線」と推定し、以後「明るさ検出対象領域Ｒ」とする。領域Ｒの決定は、点Ｐから所定距離の矩形範囲を設定する。この設定は、平均的な自動車の窓枠の範囲内で、少なくとも運転者の顔が位置する範囲を設定する。具体的には、複数の種類の車両の窓枠を基に、複数の運転者の位置を想定して、運転者の顔が位置する範囲Ｒを決定する。即ち、点Ｐの座標を（Ｘｐ，Ｙｐ）とすると、領域Ｒ：（Ｘｐ＋αＷ，Ｙｐ＋βＷ）−（Ｘｐ＋γＷ，Ｙｐ＋δＷ）により設定される。ここで、α，β，γ，δは所定の倍率である。
【００２３】
撮影された静止画像Ｓに対し、「明るさ検出対象範囲Ｒ」から複数本の横線を設定する。それぞれの横線の中から、肌色として妥当とされる範囲内の明るさの平均値を求める。複数本の横線のうち、肌色の明るさを最も多く含む線分を選択し、これを画像の明るさとする。そして、この明るさが目的の明るさとなるように、静止画カメラ１４の撮影用パラメータの設定変更を行い、以後の連写撮影を行う。
【００２４】
ここで、この撮影用パラメータの決定方法について説明する。設定するパラメータは、明るさ検出対象領域Ｒにおいて、良好な明るさの静止画像Ｓが得られる条件であり、絞り、シャッタースピード、及び撮像信号の増幅率である。ここで調整する露出は、検出対象領域Ｒについて、既存の自動露出演算システム（ＡＥシステム）を用いることができ、さらに既存のオートフォーカスシステムも利用する。そして、日中で十分に明るい場合は、静止画カメラ１４の絞り及びシャッタースピードは、ＡＥシステムにより自動的に最適条件に設定される。また、既存のＡＥシステムでカバーできない条件、例えば一定以下に暗く赤外線投光器１６を投光した場合であって、赤外線での撮像条件を既存のＡＥシステムに適用しても明るさが足りない場合等は、画像信号の増幅率を上げて、画像の鮮明さを維持する。
【００２５】
以上の処理は、図１０に示すように、先ず静止画カメラ１４により静止画を１枚撮影し（ｓ３０）、それを基に上述の明るさ検出対象領域Ｒを求めて、その領域Ｒの明るさを分析する（ｓ３１）分析した明るさを基に、最適の露出を決定し、静止画カメラ１４のＦ値とシャッタースピードを決定し、以降の撮影を行う（ｓ３２）。また、静止画カメラ１４の露出調整では良好なデータが得られない場合は、静止画カメラ１４のＣＣＤ等の撮像素子からの信号の増幅率を上げて調節する（ｓ３２）。
【００２６】
撮影を行ったデータは、記録装置２０に日時とともに記録される。記録装置２０自体は、どこに設置されていても、有線もしくは無線により制御装置１８と接続され、例え離れた場所に置いたとしても、その回線を通じて撮影データを伝送し、記録する。記録装置２０に記録された動画像Ｍ、静止画像Ｓは、パソコンにより閲覧、整理が可能であり、必要に応じてＤＶＤ２０ａに記録したり、プリンタ２３により印刷され、写真Ｐ１としてプリントアウトされる。
【００２７】
この実施形態の通行車両撮影方法と撮影装置によれば、気象条件等による外部環境の明るさに関わらず、良好な静止画像を自動的に撮影することができ、さらにその静止画像の中から運転者の顔を良好に認識可能に撮影し、運転者の情報を得ることができる。また、通行車両２２の動画と静止画が記録され、車両番号も取得可能であり、不正通行の車両を確実に特定して、不正通行の防止に大きく寄与するものである。
【００２８】
なお、この発明の通行車両撮影方法と撮影装置は、運転者の顔の情報以外に、ナンバーや車両の形・色などの様々な情報が取得するものであり、必要な情報を適宜のカメラにより撮影し、その情報を記録すことができるものである。
【符号の説明】
【００２９】
１０ 通行車両撮影装置
１２ 動画カメラ
１４ 静止画カメラ
１６ 赤外線投光器
１８ 制御装置
２０ 記録装置
２２ 通行車両
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動画カメラと、静止画カメラ、記録装置、及びこれらの機器を制御する制御装置を備え、前記動画カメラによって撮影される動画像を基に前記動画像の出力の変化から車両通行を検知し、所定のタイミングで前記静止画カメラにより、前記通行車両の静止画像を撮影し、その静止画像を基に、前記通行車両の運転者位置を検出し、その運転者位置の撮影条件を演算して、撮影用パラメータを設定し、さらに前記静止画カメラにより前記通行車両を撮影することを特徴とする通行車両撮影方法。
【請求項２】
前記静止画像の撮影タイミングは、前記動画像を基に前記静止画像の撮影タイミングを演算する請求項１記載の通行車両撮影方法。
【請求項３】
静止画カメラにて撮影した静止画像について、前記静止画像中の暗い部分を検出して、その範囲をタイヤ部分と見なし、これにより前記通行車両の下端線及び端部基準線を推定し、さらに、前記静止画像の一定範囲内で運転席の窓枠を検出し、前記通行車両の枠線を推定する請求項１記載の通行車両撮影方法。
【請求項４】
前記通行車両の前記枠線から、前記通行車両の運転者位置を推定する請求項３記載の通行車両撮影方法。
【請求項５】
前記静止画カメラによる前記静止画像は複数枚を連続撮影し、先に撮影した前記静止画像を基に、前記運転者位置における明るさ検出し、次の撮影における前記静止画カメラの撮影条件を設定する請求項４記載の通行車両撮影方法。
【請求項６】
動画カメラと、静止画カメラ、記録装置、赤外線投光機、及びこれらの機器を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記動画カメラによって撮影される動画像を基に前記動画像の出力の変化から車両通行を検知し、前記動画像の所定範囲を基に前記動画像の明るさを検知して所定の明るさ以下の場合に前記赤外線投光器を作動させ、前記通行車両の撮影タイミングを演算してそのタイミングで前記静止画カメラにより前記通行車両の静止画像を撮影し、その静止画像を基に、前記通行車両の運転者位置を検出し、その運転者位置の撮影条件を演算して、撮影用パラメータを設定し、さらに前記静止画カメラにより前記通行車両を撮影して、それらの撮影データを前記記録装置に記録する処理を行うことを特徴とする通行車両撮影装置。
【請求項１】
動画カメラと、静止画カメラ、記録装置、及びこれらの機器を制御する制御装置を備え、前記動画カメラによって撮影される動画像を基に前記動画像の出力の変化から車両通行を検知し、所定のタイミングで前記静止画カメラにより、前記通行車両の静止画像を撮影し、その静止画像を基に、前記通行車両の運転者位置を検出し、その運転者位置の撮影条件を演算して、撮影用パラメータを設定し、さらに前記静止画カメラにより前記通行車両を撮影することを特徴とする通行車両撮影方法。
【請求項２】
前記静止画像の撮影タイミングは、前記動画像を基に前記静止画像の撮影タイミングを演算する請求項１記載の通行車両撮影方法。
【請求項３】
静止画カメラにて撮影した静止画像について、前記静止画像中の暗い部分を検出して、その範囲をタイヤ部分と見なし、これにより前記通行車両の下端線及び端部基準線を推定し、さらに、前記静止画像の一定範囲内で運転席の窓枠を検出し、前記通行車両の枠線を推定する請求項１記載の通行車両撮影方法。
【請求項４】
前記通行車両の前記枠線から、前記通行車両の運転者位置を推定する請求項３記載の通行車両撮影方法。
【請求項５】
前記静止画カメラによる前記静止画像は複数枚を連続撮影し、先に撮影した前記静止画像を基に、前記運転者位置における明るさ検出し、次の撮影における前記静止画カメラの撮影条件を設定する請求項４記載の通行車両撮影方法。
【請求項６】
動画カメラと、静止画カメラ、記録装置、赤外線投光機、及びこれらの機器を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記動画カメラによって撮影される動画像を基に前記動画像の出力の変化から車両通行を検知し、前記動画像の所定範囲を基に前記動画像の明るさを検知して所定の明るさ以下の場合に前記赤外線投光器を作動させ、前記通行車両の撮影タイミングを演算してそのタイミングで前記静止画カメラにより前記通行車両の静止画像を撮影し、その静止画像を基に、前記通行車両の運転者位置を検出し、その運転者位置の撮影条件を演算して、撮影用パラメータを設定し、さらに前記静止画カメラにより前記通行車両を撮影して、それらの撮影データを前記記録装置に記録する処理を行うことを特徴とする通行車両撮影装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２８２３９０（Ｐ２０１０−２８２３９０Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３４７５４（Ｐ２００９−１３４７５４）
【出願日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【出願人】（０００２３６９２０）富山県 (197)
【出願人】（５０９１５７９５９）増山電業株式会社 (1)
【出願人】（５０９１５７９８２）株式会社Ｈ・Ｓフジサワ (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【出願人】（０００２３６９２０）富山県 (197)
【出願人】（５０９１５７９５９）増山電業株式会社 (1)
【出願人】（５０９１５７９８２）株式会社Ｈ・Ｓフジサワ (1)
【Ｆターム（参考）】
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