JP5022020B2 - 車両撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、路側に設置され車両を撮影する車両撮影装置に関する。

高速道路の料金所などで、通行した車両の情報を特定するために、ナンバープレートを撮影し、画像認識処理によってナンバープレートの情報を読み取る装置が用いられている。

特許文献１には、字光式ナンバープレートの認識に関する技術が記載されている。

特許文献２には、電子撮像装置のスミア処理に関する技術として、電子撮像装置の固体撮像素子を縦に並べ、また、固定撮像素子のスミア発生方向と撮像対象の縦方向をずらす鉄道監視用ステレオカメラが記載されている。
特開平１１−３３９１７６号公報 特開２００５−６４６１２号公報

ナンバープレートをより正確に認識することのできる技術が求められている。さらに、車両を識別するためには、車両の運転手を撮影した画像が求められている。こうした要求を満たす簡易な装置が求められている。

本発明の目的は、高画質のナンバープレートの認識と運転手の撮影を簡易な構成で可能にする車両撮影装置を提供することである。

以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明による車両撮影装置（１０）は、ナンバープレートから大型車の運転席までカバーする縦長の視野を有する行うカメラ部（２０）を備える。カメラ部（２０）の高さは１４０ｃｍ程度である。車両撮影装置（１０）はさらに、カメラ部（２０）より上側に設置され、大型車の運転席を照明する上側照明部（２２）と、カメラ部（２０）より下側に設置され、普通車の運転席とナンバープレートを照明する下側照明部（２４）とを備える。それらの照明部は、中心波長７８０ｎｍのＬＥＤで照明を行う。

より詳細には、本発明による車両撮影装置（１０）は、道路（２）の路側に設置される筐体（１８）と、筐体（１８）に設置されたレンズを介して道路上の車両（４）の撮影を行うカメラ部（２０）と、筐体（１８）のレンズより上側に設置され、上側照明範囲（Ｌ７、Ｌ８）を照明する上側照明部（２２）と、筐体（１８）のレンズより下側に設置され、下側照明範囲（Ｌ１〜Ｌ６）を照明する下側照明部（２４）とを備える。

本発明による車両撮影装置（１０）は、筐体（１８）が地面に設置されたとき、レンズと道路（２）の路面との鉛直方向の距離は１３０ｃｍ以上１５０ｃｍ以下である。

本発明による車両撮影装置（１０）において、上側照明範囲（Ｌ７、Ｌ８）は、大型車の運転手の顔の方向に向けられる。

本発明による車両撮影装置（１０）において、下側照明部（２４）は、第１基板と、第１基板に設置される第１発光ダイオード部（２６）と、第１基板に対して傾いた第２基板と、第２基板に設置され、第１発光ダイオード部よりも照明する範囲が低い位置に設定された第２発光ダイオード部（３０）とを備える。

本発明による車両撮影装置（１０）において、第１発光ダイオード部（２６）が照明する範囲（Ｌ５、Ｌ６）は第２発光ダイオード部（３０）が照明する範囲（Ｌ１、Ｌ２）よりも狭い。

本発明による車両撮影装置（１０）において、第１発光ダイオード部が照明する範囲（Ｌ５、Ｌ６）は撮影される車両の運転手の顔の方向に向けられ、第２発光ダイオード部が照明する範囲（Ｌ１、Ｌ２）は撮影される車両のナンバープレートの方向に向けられる。

本発明による車両撮影装置（１０）において、第２発光ダイオード部（３０）は、互いに光軸が平行でない複数の発光ダイオードを含む。

本発明による車両撮影装置（１０）において、第１発光ダイオード部（２６）と第２発光ダイオード部（３０）は共に波長の中心値が７７０ｎｍ以上７９０ｎｍ以下の発光ダイオードによって照明を行う。

本発明による車両撮影装置（１０）において、カメラ部（２０）は、受光素子（５６）が生成した電荷を垂直転送ＣＣＤ（５８）によって水平転送ＣＣＤ（６０）に転送するＣＣＤイメージセンサ（５５）によって撮影を行い、水平転送ＣＣＤ（６０）が視野の鉛直方向に平行に且つ視野の道路（２）に近い側に電荷を転送する方向に設置される。

本発明による車両撮影装置（１０）において、視野は、鉛直方向に長い矩形である。

本発明による車両撮影装置（１０）において、カメラ部（２０）は、被写体の方向に向かって水平よりも下を向くように設定された光軸に対して垂直な平面に配置された受光素子によって撮影を行う。

本発明によれば、高画質のナンバープレートの認識と運転手の撮影を簡易な構成で可能にする車両撮影装置が提供される。

以下、図面を参照しながら本発明に係る車両撮影装置を実施するための最良の形態について説明する。図１は、車両撮影装置が設置される料金所を示す。料金所の走行レーン２は、入口側から進入する車両４を検出する車両検出部６、車両４に搭載される車載器と無線通信を行うアンテナ８、路側のアイランド上に設置され車両検出部６で検出された車両の正面を車両の下流側から撮影する車両撮影装置１０、料金所を管理する事業者側のスタッフが待機するブース１２、料金所からの車両の退出に許可を与え又はストップを掛ける発進制御機１４、および走行レーン２の様子を監視するための監視カメラ１６が設置される。車両検出部６と車両撮影装置１０との走行レーン２の延長方向の距離は４ｍ〜４．５ｍ程度である。

図２は、車両撮影装置１０の外観を示す。車両撮影装置１０は、走行レーン２の路側のアイランド上に設置される脚部１７と、脚部１７の上に設置される筐体１８とを備える。筐体１８にはカメラ部２０、上側照明部２２および下側照明部２４が設置される。上側照明部２２は大型車の運転席付近を照明するためのものであり、カメラ部２０の上側に設置される。下側照明部２４は普通車の運転席付近やナンバープレート付近を照明するためのものであり、カメラ部２０の下側に設置される。

照明をカメラ部２０の上側に集中的に配置したとすると、ナンバープレート付近に対する照明の効率が低下して好ましくない。さらに装置の背が高くなるため、料金所の見通しが妨げられ、また重心が高くなるため装置の振動が大きくなり好ましくない。本実施の形態におけるように、大型車運転手付近を照らす照明をカメラ部２０の上側に、その他をカメラ部２０の下側に２分割して配置することで、装置高さを抑えつつ、効率よい照明を実現できる。

カメラ部２０は、料金所の入口側、すなわち走行レーン２の上流側の車両の正面を撮影するために、筐体１８の前面側に開口するレンズを備える。このレンズにおける光軸の高さは、走行レーン２の路面の高さを基準として、１．３ｍ以上１．５ｍ以下、好ましくは１．４ｍ程度に設定される。

カメラ部２０の撮影レンズの位置が低すぎると、運転席の高い大型車を撮影した場合、コンソールによって運転手の顔が隠れてしまう可能性がある。撮影レンズの位置が高すぎると、普通車を撮影した場合、ルームミラーによって運転手の顔が隠れてしまう可能性がある。普通車でも大型車でも運転席を明瞭に撮影するためには、レンズにおける光軸の高さは上記の範囲に設定されることが望ましい。

カメラ部２０の垂直視野は２．８ｍである。カメラの位置を垂直視野の半分（１．４ｍ）以上にすると、カメラの光軸が被写体の方向に向かって水平よりも下を向くように設定され、太陽光直射の影響を少なくすることができる。

上側照明部２２は右側のＬＥＤパネルと左側のＬＥＤパネルとを備える。下側照明部２４は、上段の第１照明部２６と、中段の第２照明部２８と、下段の第３照明部３０とを備える。第１照明部２６、第２照明部２８及び第３照明部３０は、それぞれ右側のＬＥＤパネルと左側のＬＥＤパネルとを備える。

上側照明部２２と下側照明部２４とが備える８枚のＬＥＤパネルはそれぞれ、概ね前面側（走行レーン２の上流方向）に向けられる側の面に設置される多数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を備える。これらの８枚のＬＥＤパネルは、互いに独立に向きを調節することが可能である。

車両撮影装置１０は、走行レーン２の入口から進入する車両の乗員から見て右側または左側のアイランドに設置される。図３は、左側のアイランドに設置された場合の上面図を示す。車両４が走行レーン２の上流側（図に向かって左側）から走行してくる。車両４は日本で多数派である右ハンドル車であるとする。運転席３２は車両４の乗員から見て右側に配置されている。アイランド３４Ｌに設置された車両撮影装置１０は、車両検出部６が車両を検出したタイミングに同期して、車両４の正面を含む視野３６Ｌを撮影して画像３８Ｌを生成する。

画像３８Ｌは、車両４、運転席３２及び車両の前側のナンバープレートに対応する車両画像４０Ｌ、運転席画像４４Ｌ及びナンバープレート画像４２Ｌを含む。画像３８Ｌの視野３６Ｌは縦長（鉛直方向に長い矩形）であり、車両の車長方向よりも、車高方向に長い視野を備える。こうした縦長の視野３６Ｌは、ナンバープレート画像４２Ｌと運転席画像４４Ｌとを共に撮影するのに適している。

図４は、右側のアイランドに設置された場合の上面図を示す。車両４が走行レーン２の上流側から走行してくる。車両４は右ハンドル車であるとする。アイランド３４Ｒに設置された車両撮影装置１０は、車両検出部６が車両を検出したタイミングに同期して、車両４の正面を含む視野３６Ｒを撮影して画像３８Ｒを生成する。

画像３８Ｒは、車両４、運転席３２及び車両の前側のナンバープレートに対応する車両画像４０Ｒ、運転席画像４４Ｌ及びナンバープレート画像４２Ｒを含む。画像３８Ｒにおける車両４の正面の配置は、図３の場合の画像３８Ｌと左右対称である。

図５は、図４に示したように右側アイランドに設置された車両撮影装置１０の照明範囲を示す。範囲Ｌ１、Ｌ２は、車両撮影装置１０の後ろ側（走行レーン２の下流側）から見て第３照明部３０の右側のＬＥＤパネルと左側のＬＥＤパネルによって照明される照明範囲をそれぞれ示す。範囲Ｌ３、Ｌ４は、第２照明部２８の右側のＬＥＤパネルと左側のＬＥＤパネルによって照明される照明範囲をそれぞれ示す。範囲Ｌ５Ｌ６は、第１照明部２６の右側のＬＥＤパネルと左側のＬＥＤパネルによって照明される照明範囲をそれぞれ示す。範囲Ｌ７、Ｌ８は、上側照明部２２の右側のＬＥＤパネルと左側のＬＥＤパネルによって照明される照明範囲をそれぞれ示す。

第３照明部３０のＬＥＤパネルは、範囲Ｌ１、Ｌ２が車両のナンバープレートの位置を含むように設置される。第２照明部２８のＬＥＤパネルは、範囲Ｌ３、Ｌ４が車両の運転手の顔付近の高さを含むように設置される。第１照明部２６のＬＥＤパネルは、右ハンドル車の運転席に座る運転手の顔の付近をより明るく照明するためのスポット光を発光する。このＬＥＤパネルは、第２照明部２８、第３照明部３０のＬＥＤパネルよりも光を狭い範囲に集光して照射するＬＥＤによって、より狭い範囲Ｌ５、Ｌ６をより明るく照明する。上側照明部２２のＬＥＤパネルは、範囲Ｌ７、Ｌ８が普通車より車高の高い大型車の運転席の運転手の顔付近の高さを含むように設置される。

このような照明範囲の調節は、車両撮影装置１０をアイランドに設置するときに、料金所の状況に応じて８枚のＬＥＤパネルを独立に調節することによって行われる。その結果、図２に示されるように複数のＬＥＤパネルのＬＥＤを装着する基板が相互に傾いている外見になる。このように独立に調節できる複数のＬＥＤパネルを備えていることにより、料金所の状況に応じて最適な照明を実現することが容易である。例えば図３に示したように左側のアイランド３４Ｌに車両撮影装置１０を設置した場合、最適な照明範囲は図５とは大きく異なる。しかし、この場合も同一の車両撮影装置１０を用いてＬＥＤパネルの角度を調節することによって容易に対応できる。

こうした照明範囲に照明がなされることにより、車両を識別するために重要な情報であるナンバープレートと運転席とが、それ以外の部分に比べて明るく撮影される。すなわち必要な部分だけが照明され、効率的である。特に、運転席の顔はスポット光でより明るく照明され、ナンバープレートは画像認識が良好に行えるようにスポット光よりも広い範囲を照射する光でより均一に照明されることが望ましい。

車両撮影装置１０に用いられるＬＥＤの発光する光の中心波長は７７０ｎｍ以上７９０ｎｍ以下であり、好ましくは７８０ｎｍ程度である。この波長は可視光の赤色側の端部と近赤外線の境界付近であり、車両に照明したときに運転手の視覚を幻惑することが少ない。

車両４は、字光式のナンバープレートを備えていることがある。字光式のナンバープレートは緑色に発光するが、第２ピーク波長が８５０ｎｍ付近のランプを使用している。ＬＥＤの波長が７９０ｎｍ以下であると、字光式のナンバープレートの発光する光の波長と重ならず、明瞭に撮影できる。この第２ピーク波長よりもさらに長い波長の光を発光するＬＥＤは、発光の効率が低いため望ましくない。結局、上記したように中心波長が７７０ｎｍ以上７９０ｎｍ以下、特に７８０ｎｍ程度のＬＥＤを用いることが望ましい。

特開２００２−１３３５７９号公報には、照明点灯と非点灯で撮像し、非点灯時に字光式プレートを認識する車両ナンバープレート読取装置が開示されている。しかし、軽車両の字光式プレートは、線幅を有する文字の輪郭部が光る袋文字であり、この文献の方式の撮像では画像認識処理が困難である。本実施の形態におけるＬＥＤ波長のＬＥＤで照明することにより、袋文字のプレートの画像認識処理をより正確に行うことができる。

ＬＥＤによる照明光は、必ずしも均一ではない。特に製作精度の高いＬＥＤを使用すると、照明範囲の中心の明るい領域と中心範囲を取り巻くリング状の明るい領域との間に相対的に暗い領域ができるなど、規則的な明暗のパターンが発生することがある。

図６は、より均一に照明するための構成を備えたＬＥＤパネルの基板の拡大図である。基板４６は、ＬＥＤを取り付けるための多数の端子４８を備えている。基板４６の表面には、ＬＥＤが取り付けられたときにＬＥＤと干渉する位置に盛り上がった突起５０が設けられる。突起５０は、樹脂や接着剤などを用いて形成される。

図７は、ＬＥＤパネルの側面図である。第１ＬＥＤ５２−１と第２ＬＥＤ５２−２とが描かれている。突起５０のない通常の基板４６であれば、端子４８にＬＥＤを装着したときにＬＥＤの光軸は基板４６の表面に垂直である。しかし突起５０が設けられていると、基板４６に装着されたＬＥＤの光軸は基板４６の表面の法線に対して傾く。かつ、第１ＬＥＤ５２−１の光軸５４−１と第２ＬＥＤ５２−２の光軸５４−２とは相互に傾く。光軸が互いに傾いている多数のＬＥＤを実装したＬＥＤパネルは、個々のＬＥＤの明暗パターンが平均化されて、突起５０を有しないＬＥＤパネルに比べてより均一に照明範囲を照明する。

図８は、図６、７に示されるように複数のＬＥＤの光軸が互いにずれるように構成されたＬＥＤパネルによる照明の照明範囲と明るさの関係を示すグラフである。横軸はＬＥＤから照明範囲を見たときの角度を示す。縦軸は明るさを示す。図８（ａ）は、ＬＥＤの光軸が基板４６に垂直な場合を示す。図８（ｂ）〜（ｃ）に記載されている角度±１°〜±６°は、基板４６の法線とＬＥＤの光軸とがなす角度を示している。図８（ａ）の場合は、横軸−４°付近に谷があり、照明が不均一であることが読み取れる。基板の法線とＬＥＤの光軸がなす角度が大きくなるにつれて谷は小さくなり、明るさは単一の山型に近づく。しかし角度が大きくなりすぎると、図８（ｇ）のように再び明るさが不均一になる。図８を参照すると、ＬＥＤの光軸が基板の法線に対して±２°〜±４°程度になるようにＬＥＤが設置されることが好ましい。このようなＬＥＤパネルは、照明の均一性が特に望まれるナンバープレートの照明用に、すなわち第３照明部３０に採用されると効果的である。

カメラ部２０は、入手しやすいＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）撮像装置が用いられる。ＣＣＤの特性として、強い光を撮影した場合にスミアと呼ばれる光の筋が発生することがある。次にその特性について説明する。

図９は、周知のＣＣＤの構成を示す。ＣＣＤは、マトリクス状に配置され光を受光して電荷を発生する受光素子５６と、その受光素子５６の電荷を上下方向に転送する垂直転送ＣＣＤ５８と、垂直転送ＣＣＤ５８によって転送された電荷を左右方向に転送する水平方向ＣＣＤ６０と、垂直転送ＣＣＤ５８に残留した不要な電荷を高速で排出するためのドレイン部６２とを備える。このＣＣＤは、横長の視野（すなわち、上下方向に比べて左右方向が短い）の画像を生成する。こうしたＣＣＤは、一般的に入手しやすいものである。

図１０は、図９に示されたＣＣＤを用いて撮影された画像の例を示す。図９と図１０の上下方向、及び左右方向は対応している。画像６４に、光の強いスポット光６６が含まれているとき、そのスポット光６６の位置から縦方向（垂直転送ＣＣＤによる電荷の転送方向）に、スミアが発生する。特に、スポット光６６の位置から水平転送ＣＣＤ６０の反対側に向かって伸びるスミア６８は、画像処理によっても消去しにくい。

図１１は、車両撮影装置１０のカメラ部２０におけるＣＣＤの配置方向を示す。走行レーン２の右側のアイランド３４Ｒに車両撮影装置１０が設置されているとする。視野が横長で縦方向に垂直転送ＣＣＤ５８が電荷を転送する一般的なＣＣＤを、９０度回転して、縦長の視野にしてカメラ部２０に設置する。回転方向は、水平転送ＣＣＤ６０が撮影する対象の走行レーン２に近くなる方向である。

図１２は、こうしたＣＣＤで撮影を行った画像の例を示す。画像６４に、車両画像４０Ｒが映っている。右側アイランド３４Ｒから撮影した場合、車体の前端の正面に向かって左側の角部に、車両撮影装置１０からの照明が照り返すスポット光６６が発生しやすい。図１１に示したようなＣＣＤの配置であると、このスポット光６６から伸びるスミア６８は、車体の外側向きに伸びる。そのため、ナンバープレート画像４２Ｒや運転席画像４４Ｒにスミア６８が重ならない。そのため、車両を識別する情報を取得する上で、スミア６８が発生しても邪魔にならない。

図１１の場合とは異なり車両撮影装置１０が左側アイランド３４Ｌに設置された場合、ＣＣＤは図１１に対して左右対称な配置になる。すなわち、図１１と同様に水平転送ＣＣＤ６０が走行レーン２に近くなるように配置される。この場合、図１２と反対に車体の正面に向かって右側の角部にスポット光が発生しやすく、スミアは画面の右側、すなわち車体の外側向きに伸びる。この場合も、スミアがナンバープレートや運転席に重ならない。

図１は、料金所の構成を示す。 図２は、車両撮影装置の外観を示す。 図３は、車両撮影装置の配置と撮影される画像の構図との関係を示す。 図４は、車両撮影装置の配置と撮影される画像の構図との関係を示す。 図５は、車両撮影装置の照明範囲を示す。 図６は、ＬＥＤパネルの基板の拡大図である。 図７は、ＬＥＤパネルの側面図である。 図８は、ＬＥＤパネルの照明範囲と明るさの関係を示す。 図９は、ＣＣＤの構成を示す。 図１０は、ＣＣＤを用いて撮影された画像を示す。 図１１は、車両撮影装置に設置されるＣＣＤの配置方向を示す。 図１２は、車両撮影装置で撮影した画像におけるスミアの配置を示す。

符号の説明

２…走行レーン
４…車両
１０…車両撮影装置
１７…脚部
１８…筐体
２０…カメラ部
２２…上側照明部
２４…下側照明部
２６…下側第１照明部
２８…下側第２照明部
３０…下側第３照明部
３２…運転席
３４Ｌ、Ｒ…アイランド
３６Ｌ、Ｒ…視野
３８Ｌ、Ｒ…画像
４０Ｌ、Ｒ…車両画像
４２Ｌ、Ｒ…ナンバープレート画像
４４Ｌ、Ｒ…運転席画像
４６…基板
４８…端子
５０…突起
５２−１…第１ＬＥＤ
５２−２…第２ＬＥＤ
５４−１、５４−２…光軸
５６…受光素子
５８…垂直転送ＣＣＤ
６０…水平転送ＣＣＤ
６２…ドレイン部
６４…画像
６６…スポット光
６８…スミア

Claims (9)

1. 道路の路側に設置される筐体と、
   前記筐体に設置されたレンズを介して前記道路上の車両の撮影を行うカメラ部と、
   前記筐体の前記レンズより上側に設置され、上側照明範囲を照明する上側照明部と、
   前記筐体の前記レンズより下側に設置され、下側照明範囲を照明する下側照明部とを具備し、
   前記上側照明範囲は、大型車の運転手の顔の方向に向けられ、
   前記下側照明部は、
   第１基板と、
   前記第１基板に設置される第１発光ダイオード部と、
   前記第１基板に対して傾いた第２基板と、
   前記第２基板に設置され、前記第１発光ダイオード部よりも照明する範囲が低い位置に設定された第２発光ダイオード部とを備え、
   前記第１発光ダイオード部が照明する範囲は撮影される普通車の車両の運転手の顔の方向に向けられ、前記第２発光ダイオード部が照明する範囲は前記撮影される車両のナンバープレートの方向に向けられる
   車両撮影装置。
2. 請求項１に記載された車両撮影装置であって、
   前記筐体が地面に設置されたとき、前記レンズと前記道路の路面との鉛直方向の距離は１３０ｃｍ以上１５０ｃｍ以下である
   車両撮影装置。
3. 請求項１又は２に記載された車両撮影装置であって、
   前記第１発光ダイオード部が照明する範囲は前記第２発光ダイオード部が照明する範囲よりも狭い
   車両撮影装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載された車両撮影装置であって、
   前記下側照明部は更に、
   第３基板と、
   前記第３基板に設置される第３発光ダイオード部と、
   前記第３基板に対して傾いた第４基板と、
   前記第４基板に設置され、前記第３発光ダイオード部よりも照明する範囲が低い位置に設定された第４発光ダイオード部とを備え、
   前記第１基板と前記第３基板とは前記車両撮影装置の左右に並んで設置されて独立に向きを調節でき、
   前記第２基板と前記第４基板とは前記車両撮影装置の左右に並んで設置されて独立に向きを調節できる
   車両撮影装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載された車両撮影装置であって、
   前記第２発光ダイオード部は、前記第２基板に対して互いに異なる角度で傾いて装着された複数の発光ダイオードを含む
   車両撮影装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載された車両撮影装置であって、
   前記第１発光ダイオード部と前記第２発光ダイオード部は共に波長の中心値が７７０ｎｍ以上７９０ｎｍ以下の発光ダイオードによって照明を行う
   車両撮影装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載された車両撮影装置であって、
   前記カメラ部は、受光素子が生成した電荷を垂直転送ＣＣＤによって水平転送ＣＣＤに転送するＣＣＤイメージセンサによって前記撮影を行い、前記水平転送ＣＣＤが視野の鉛直方向に平行に且つ視野の道路に近い側に電荷を転送する方向に設置される
   車両撮影装置。
8. 請求項７に記載された車両撮影装置であって、
   前記視野は、前記鉛直方向に長い矩形である
   車両撮影装置。
9. 請求項１から６のいずれか１項に記載された車両撮影装置であって、
   前記カメラ部は、被写体の方向に向かって水平よりも下を向くように設定された光軸に対して垂直な平面に配置された受光素子によって前記撮影を行う
   車両撮影装置。

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