JPS6010358B2 - 車両判別装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は移動物体のパターン（形状）識別に係わり、特
に有料道路における通行車両のパターン識別を行なう車
両判別装置に関するものである。

多区間有料道路では通行券を発行し、出口でその通行券
に記載された入口ィンタチェンジの番号や車種等から通
行料金計算を行なって料金徴収を行なう。そのため、利
用者が通行券を交換して利用区間を誤魔化す等の不正使
用が問題となっており、一つの対策として入口で車両ナ
ンバーを通行券（パンチカード、磁気カード等）に符号
化して記録し、出口でこれを再生してこれをチェックす
る方法がある。

車両ナンバーの代りに車両の形状をカメラまたは複数の
光電スイッチ群による透過像などを符号化して記録し、
チェックする方法もある。

車両ナンバー、形状などをカメラで補え、画像解析して
通行券に記録する方式は技術的にも高度な信号処理を必
要とし、且つ高価になる欠点がある。

また、複数の光亀スイッチ群による方式も信号処理と伝
う点では前者に比し簡単であるものの通過車両の走行速
度に影響されないように捕えるには平面的に光電スイッ
チ群を配置し、且つ瞬時的に全スイッチの信号をサンプ
プリングする必要があるため、光電スイッチを多数並べ
る必要がある。これを簡略化して光電スイッチ群を縦方
向に一列配置して透過像を車両の走行時間変化として捕
えると、走行速度が一定しない場合は同一車両でもパタ
ーンが検出できず、車両識別が不正確となる欠点を有し
ていた。

本発明は上記事情に鑑みて成されたもので、道路の幅方
向に延びて道路上に設けられ車両の踏圧に応じて信号を
出す踏板装置と、同踏板装置の設置位置に対応する道路
肩に対向して設けられ該踏板装置上の空間に道路の幅方
向に延びる光路を形成し、同光路を車両が遮つたとき検
出信号を出す一対の投受光器を高さ方向に複数組隔設す
る技受光装置と、同没受光装置に設けられ車両の色を検
出する色検出装置と、前記投受光装置の立上り信号、立
下り信号及び上記踏板装置の出力信号に応じてパルス信
号を出すパルス発生器と、前費踏板装置の踏圧毎に前記
色検出装置の出力を抽出し色コードを出力する装置と、
前記車両毎に前記踏板装置の踏圧回数を計数し車軸数を
検出するカウンタと「前記パルス発生器の出力信号に応
じて上記没受光装置の授受光器の検出パターンを検出す
る装置と、この検出パターン及び前記色コード及び前記
車軸数の各検出結果に基づき通過車両の識別信号を出す
装置より構成し、車両の前後緑及び車両の軸位置におけ
る高さ及び車体色、車軸数の各情報を得て車両コードと
することにより車両の走行速度に影響を受けることなく
同一であるか杏かの車両識別を正確に行なうことのでき
るようにした車両判別装置を提供することを目的とする
。

以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。本発明は光電スイッチの遮光状態を時分割サン
プリングする従来の方式に対し、縦一列に複数個配置さ
れた光電スイッチの遮光状態を車両の前後緑及び車輪の
踏板を踏圧した時点の遮光数及び車軸位置における車体
色を特徴抽出値として捕えることにより時間要因の関係
しない車両固有の特徴を抽出するところにある。

第１図は本装置の料金所における装置配列状態を示す斜
視図である。

図中１，１′は料金所のアイランドであり、これらアイ
ランド１，１′間に挟まれる路面が進入路となる。２，
２′はこの進入路を介してアイランド１，１′に対向し
て設けられる車両パターン光電検出用の投光器及び受光
器であり進入路と直角に対向設置される。

この投光器２、受光器２′は路面に対し垂直上方向に所
定の間隔でｍ個の光電スイッチ（役受光器）３，，３２
，…３ｍが配列されて構成されており、ｍなる個数は判
別対象となる車両の高さを十分力バーすると共に各々の
車両の特徴を掴むことのできる配設個数である。また、
前記光電スイッチ３，，３２，・・・３ｍの光軸は各々
路面と平行としてある。４は路面に敷設され車輪の踏圧
により動作して検出出力を発生する踏板であり、この踏
板４の敷設位置は前記投光器２及び受光器２′の設置闇
路面上としてある。

５は料金所のブースで、この中にはパンチカードまたは
磁気カード等の通行券に各種必要データを記録して発行
する通行券発行機（但し入口料金所の場合）または通行
券の記録内容を議取りまたデータの照合等を行なう通行
券確認機（出口料金所の場合）が設置される。

７は車体の反射光より通過車両の色を識別する半導体カ
ラーセンサであり、このカラーセンサ７は前記光電スイ
ッチ３，〜３ｍの配列の中間位置に配設する。

カラーセンサとしては例えばＳＨＡＲＰ−ＰＤ１５１等
が実在している。このカラーセンサは光の波長に対して
感度の異なる二つのホトダィオード（短波長に対して感
度の高いものと長波長に対して感度の高いものの二種）
を一つのチップ上に構成した素子で、それぞれの光電流
を信号処理することにより光の波長に対応した出力電圧
が得れる。この二つのホトダィオード電流比によに出力
鰭圧が決まるから入射光の強度により変化しない、即ち
昼夜の関係なく安定した出力が得られる特徴を持ってい
る。第２図は前記光電スイッチ３・，３２，…３ｍを車
両８が走行しながら遮光する状態の一例を示す図である
。

４は前述の踏板であり、光電スイッチ３・，３２，・・
・３ｍの光軸直下の位置にこの光軸と平行に配設されて
いる。

７は前述のカラーセンサである。

車両前部１が光軸上を通過する時、その光軸にある図で
は２個の光電スイッチ３，，３２が遮光される。

そして一触目の車輪位置２が通過する時にはこの一軸目
の車輪が踏板４を踏圧し、且つ図では５個の光電スイッ
チ３，，３２，３３，３４，３５が遮光され、同様に２
鞠目の車輪位置３が通過する時には４個の光電スイッチ
３，，３２，３３，３４が、更に車両８の後端部４が通
過する時には２個の光噂スイッチ３，，３２ が遮光さ
れる。この検出点１，２，３，４における光電スイッチ
の遮光数は上述の説明からもわかるように各車両により
変わることになるから各車両個有の特徴を示す。同形状
のトラックでも積荷８ａの個有パターンが得られるから
である。更に本装置ではカラーセンサ７により車体の色
を検出するようにしており、同一車両であか否かの判別
に車体の塗色や積荷の色等も加味することができる。カ
ラーセンサ７の検出視野は二点鎖線Ａで示す広角度の視
野であり、バックグラウンドの影響を少なくするために
車両位置の上部（検出視野内に多くの車体部分が入る）
で検出する。第３図は本発明装置に用いる車両パターン
識別のための回路の構成を示している。

図中３，，３２，３３，・・・３ｍは前述の光電スイッ
チ、４は前述の踏板、７は前述のカラーセンサである。

３１は前記踏板４の踏圧を感知して一定パルス幅のパル
スＰ２を発生するパルス発生器、３２は前記光電スイッ
チ３・，３２ ，３３ ，．・・３ｍの出力のＮＡＮＤ
論理をとり、車両の通過中を判別するナンド回路であり
、光電スイッチ３，，３２，・・・３ｍのディジタル出
力が非遮光時にレベル“Ｈ”とすると車両の非通過時に
おける光電スイッチ３・，３２，…３ｍ出力はすべて“
Ｈ”となるからナンド回路３２出力はしベル“Ｌ”、ま
たは車両の通過時は少なくとも１個の光電スイッチは遮
光されて“Ｌ”となるから入力が１つでも“Ｌ”となれ
ばナンド回路３２の出力は“Ｈ”となり、この出力レベ
ルによって車両通過判別が行なえる。３３はこのナンド
回路３２の出力を入力とし、このナンド回路３２出力の
立上り（レベル“Ｌ”から“Ｈ”への変化点）及び立下
り（レベル“Ｈ”から“Ｌ”への変化点）を検知して一
定パルス幅のパルスＰ，を発生すると共に前記立下り時
には別系統でｎ個のパルスＣを発生るパルス発生器であ
る。

即ちこのパルス発生器３３は通過車両の前部及び後部が
前記光軸上の通過するときパルスを発生し、また車両の
通過完了時にｎ個のパルスを発生する。３４はこのパル
ス発生器３３のパルスＰ，及び前記パルス発生器３１の
出力を入力とし、両者のＯＲ論理をとるオア回路であり
、少なくともパルス発生器３１，３３のいずれか一方よ
りパルスが出力されたとき入力パルス幅分のパルスＰ３
（＝Ｐ．十Ｐ２）を出力する。

３５はナンド回路３２の“Ｈ”出力（即ちこの“Ｈ”は
車両８の通過時の出力であるから以後車両通過信号Ｓと
称する）によりゲートを開閉しパルス発生器３１の出力
パルスＰ２を計数して通過中の車両８を車軸数を得るカ
ウンタである。

３６は光函スイッチ３，，〜３ｍの出力を入力とし、前
記オァ回路３４の出力パルスＰ３を受ける毎に遮光され
ている光電スイッチの数（即ち、車両の高さ）を読み込
んでこれを例えばＢＣＤコード（二進化十進コード）に
変換するェンコーダ、３７は前記オア回路３４の出力パ
ルスＰ３を受ける毎に動作し、ェンコーダ３６の出力を
読み込むシフトレジスタである。

即ち、オア回路３４の出力パルスＰ３は車両の前後緑及
び車軸位置が通過するとき出力されるパルスであり、ェ
ンコーダ３６、シフトレジス夕３７は車両の前後緑及び
車軸位置の車両の高さデータを取り込むわけである。３
８は前記カラーセンサ７の信号処理回路であり、前述の
如く車体の色調、即ち波長に比例した出力電圧を出力す
る。

３９はこの信号処理回路３８の出力をディジタル信号に
変換するＡ／Ｄ変換回路、４０はこのＡ／Ｄ変換回路３
９の出力を入力とし、この入力より色判別を行なって任
意段階の色コードに分類して出力する色コード判別回路
、４１はこの色コード判別回路４０出力を取り込み送出
するシフトレジスタであり、これらＡ／Ｄ変換回路３９
、色コード判別回路４０、シフトレジスタ４１はいずれ
も前記パルス発生器３１の出力Ｐ２により作動するもの
であり、３９及び４０は出力パルスＰ２の立上りにより
、また４１は出力パルスＰ２の立下りにより作動る。

４２は前記カウンタ３５及び前記シフトレジス夕３７，
４１の出力を取り込むと共にこの取り込んだ内容を車両
通過後に発生される前記パルス発生器３３の出力パルス
Ｃにより順次送出するデータ転送回路である。

このデータ転送回路４２は上記三種のデータを編集し、
図示しない通行券発行機または通行券確認機に送って通
行券に記録或いは通行券の記録内容との照合を行なわせ
る。次に上記構成の本装置の作用について説明する。

第４図は本装置の動作を示すタイミングチャートであり
、これを参照しながら第２図の車両が進入した場合を例
にとって説明する。車両８の前部１が光電スイッチ３・
，３２，．・１３ｍのいずれかの光軸を遮るとこれら光
電スイッチ３・，３２，…３ｍの出力を力とするナンド
回路３２はその遮．られた光電スイッチの出力が“Ｌ”
となるために“Ｈ”の出力（車両通過信号Ｓ）を発生す
る。

今、第２図の如く車両８により順次光電スイッチ３１，
３２，・・・３ｍが遮られる場合を想定してみると、車
両８の前部１が投光器２、受光器２′の光軸＆直に達し
た時点で光電スイッチ３，，３２がその光軸を遮られ、
出力“Ｌ”となる。

従って、ナンド回路３２はこの時点で第４図ｂに示す如
く出力“Ｌ”から“Ｈ’’となる。このナンド回路３２
の出力はパルス回路３３に与えられ、このパルス回路は
ナンド回路３２の出力立上り時に第４図ｃに示す如くパ
ルスＰＨを発生する。このパルスＰＨはオア回路３４に
加えられ、オア回路３４はこの時点で踏板４からの出力
が無いから、このパルスＰ，‐，の時間幅のパルスＰ３
を出力し、ェンコーダ３６及びシフトレジスタ３７に与
える。これによりェンコーダ３６は動作して各光電スイ
ッチ３，，３２，・・・３ｍの出力を取り込みェンコー
ダする。即ち、車両８の前部１の通過時点では光電スイ
ッチ３，，３２のみがその光軸を遮られているだけであ
るからこの光電スイッチ３，，３２ が“Ｌ”、その他
は“Ｈ”のデータとして取り込まれ仮りに十進数で示す
とするならば光電スイッチの遮光数“２”がェンコード
される。そしてこれはシフトレジスタ３７に与えられ、
パルスＰ３により動作したシフトレジスタ３７の１桁目
にこの“２”が取り込まれる。一方、ナンド回路３２の
出力する車両通過信号Ｓによってゲートが開かれたカウ
ンタ３５は車両通過信号Ｓの立上り時に内容がクリアさ
れるものとすると車両８の前緑１の通過時点では車軸が
まだ踏板４の位置に達していないので内容が零であり、
また踏板４が踏まれる毎に動作するＡ／○変換回路３９
、色コード判別回路４０、シフトレジスタ４１はすべて
不動作であるから車両８の車色測定動作は行なわれてい
ない。従って、前縁１の通過時点では色コード、高さコ
ード、車軸数の各データは第４図ａの■の如きである。
次に車両８が進行してその第１軸目の車輪が投光器２、
受光器２′の位置に達し、ここに敷設してある踏板４を
踏圧する。

すると、この踏板４の動作によりパルス発生器３１が動
作し、第４図ｄに示すようにパルスＰ２−，を発生し、
オア回路３４、カウンタ３５、Ａ／Ｄ換回路３９、色コ
ード判別回路４０、シフトレジスタ４１にそれぞれ与え
る。するとこのオア回路３４はこのパルスＰ２‐，の時
間幅分のパルスＰ３を発生し、ェンコーダ３６及びシフ
トレジスタ３７に与える。これによりェンコ−ダ３６は
この時の光電スイッチ３，，３２，・・・３ｍの出力を
取り込みェンコードすると共にェンコードした内容をシ
フトレジスタ３７に与える。即ち、この時燕ま第２図の
２の位置状態であり、光電スイッチ３，，３２，３３，
３４，３５ が遮光されてそれぞれ“Ｌ”、これ以外は
“Ｈ”である。従って、ェンコーダ３６は“５”を出力
し、シフトレジス夕３７はパルスＰ３によって１段分シ
フトされてこの“５”を取り込む。一方、パルス発生器
３１の出力するパルスＰ２‐，を受けたＡ／Ｄ変換回路
３９はこの時点でカラーセンサ７が検出し信号処理回路
３８によって電圧信号に変換された車体色をディジタル
値に変換し、色コード判別回路４０１こ与える。すると
色コード判別回路４０はこのディジタル値に対応する色
コードを出力し、シフトレジスタ４１に与える。シフト
レジスタ４１はＰ２の立下りの時点でこの色コード、例
えば十進数の“４”であればこの“４”を取り込む。ま
た、パルス発生器３１の出力するパルスＰ２はカワンタ
３５によって計数されカウンタ３５は“１”を計数する
。

その結果、新たにシフトレジスタ４１に取り込まれた色
コード、シフトレジスタ３７に取り込まれた高さコード
、カウンタ３５に計数された車軸数値は第４図ａの■の
如くとなる。同様に第２軸目の到達時には第２図の３の
部分により光電スイッチ３，，３２，３３，３４が遮光
されることになり、また、２軸目が踏圧した踏板４の出
力によりパルス発生器３１が第４図ｄの如パルスＰ２‐
２を発生するからこれによりシフトレジスタ３７には１
桁分のシフト後“４”が取り込まれ、またカウンタ３５
はパルスＰ２‐２計数して累積値が“２”となる。この
ときカラーセンサ７よりの出力を信号処理した信号処理
回路３８が色コード“３”に対応した電圧を出力してい
たとするならばＡ／○変換回路３９を介してこの信号処
理回路３８出力を得た色コード判別回路４０は“３”な
る色コードを出力し、シフトレジスタ４１に与える。パ
ルスＰ２‐２の立下り時にこのシフトレジスタ４１は１
段分シフトし、色コード判別回路４０の力する“３”な
るデータを取り込む。その結果、新たにシフトレジスタ
４１に取り込まれた色コード、シフトレジスタ３７に取
り込まれた高さコードとカゥンタ３５に計数された車軸
数値は第４図ａの■の如くとなる。三軸以上の車両では
以上の動作を繰り返えす。

車両８の後端４の位置では車両８の通過完了と同時に遮
光されていた光電センサの遮光が解かれるから光電スイ
ッチ３，，３２，・・・３ｍの出力すべてが“Ｈ”とな
る。これによってナンド回路３２の出力は“Ｌ”となり
、従って車両通過信号Ｓは第４図ｂの如く立下る。これ
によってパルス発生器３３はパルスＰ，−２を第４図ｄ
の如く出力してオア回路３４に与え、また第４図ｅの如
くパルスＣをｎ個出力してデータ転送回路４２に与える
。パルスＰ，‐２を受けたオア回路３４はパルスＰ８を
出力してエンコーダ３６、シフトレジスタ３７に与える
。そして、光電スイッチ３，，〜３ｍの出力を取り込む
が、ここでは車両８の後端４位置の車高を示すデータが
必要とするデータであるため、ェンコーダ３６の側では
読み取り完了するまで遮光解除直前の光電スイッチ３，
，〜３ｍ出力状態を自己保持させる構成としておき、こ
のときの遮光数“２”をェンコードしてシフトレジスタ
３７に与え、このシフトレジスタ３７に取り込ませる。

この時点では車軸検出する踏板４の出力はないからカウ
ンタ３５は内容が“２”のままであり、また、Ａ／Ｄ変
換回路３９、色コード判別回路４０、シフトレジスタ４
１は不動作となる。従って、後端４の位置における色コ
ード、高さコード、車軸数値の各デー外ま第４図ａの■
の如くとなる。このようにして得た車両の８の１，２，
３，４各位直における車体の色、高さの各データ及び車
軸数データはデータ転送回路４２により端末機器におい
て処理のし易いように編集され、車両通過信号Ｓの立下
り時より前記パルス発生器３３の出力するｎ個のパルス
Ｃにより順次転送され、端末機器である通行券発行機ま
たは通行券確認機に送られて車両パターンのデータとし
て通行券に記録或いは通行券に記録された車両パターン
のデータと照合して通行券に示される車両と同一の車両
か否かの判別が行なわれる。

このように、車両の前後部における車高及び車軸数、車
軸位置における車体の色のデータを車両判別のための車
両パタ−ンデータとして得るようにしたので、これらデ
ータは車両の走行速度に関係なく同一車両であれば同一
のものが得られる池データの内容が豊富であるからこれ
を通行券に記録し、出口で照合するようにすればデータ
の内容から確実に同一車両であるか否かの判別ができ、
たとえ同軸数、同形状の車両であっても高い信頼度で判
別が可能であり、従って通行券の変換による不正使用を
未然に防止できる。

このように道路の幅方向に延びて道路上に設けられ車両
の踏圧に応じて信号を出す踏板装置と、同踏板装置の設
置位置に対応する道路肩に対向して設けられた該踏板装
置上の空間に道路の幅方向に延びる光路を形成し同光略
を車両が遮ったとき検出信号を出す一対の技受光器を高
さ方向に複数組隅設する技受光装置と、同没受光装置に
設けられ車両の色を検出する色検出装置と、前記役受光
装置の立上り信号、立下り信号及び上記板装置の出力信
号に応じてパルス信号を出すパルス発生器と前記踏板装
置の踏圧毎に前記色検出装置の出力を抽出し色コードを
出力する装置と、前記車両毎に前記踏板装置の踏圧回数
を計数し車軸数を検出するカウンタと、前記同パルス発
生器の出力信号に応じて上記技受光装置の各投受光器の
検出パターンを検出する装置と、この検出パターン及び
前記色コード及び前記車軸数の検出結果に基づき通過車
両の識別信号を出す装置より構成し、前記技受光装置よ
り出力される技受光器からの信号にて通過車両の前後部
を検出し、また踏板装置の出力にて車軸位置の検出を行
なうと共にこれら各検出出力発生時における前記技受光
器の動作状態を検出すると共に、また、車軸位置におけ
る車体色を色検出装置にて検出し、更に車軸数を検出し
てこれらを一時記憶しこれを該通過車両の特徴を示すパ
ターンのコードとして出力するようにしたので、車両の
前後縁部及び車軸位置の高さ情報及び車軸数、車体の色
等が車両の特徴を示すデータとして得られ、しかも、こ
のデータ抽出を行なう検出位置は確実に検出可能な部分
であるから車両の走行速度の影響を原理的に受けること
が無く、従って同一車両であれば速度に関係なく同一の
デー夕が得られ信頼度も高くなる等、確実に車両判別が
行なえ従って、通行券不正使用のチェックが行なえる車
両判別装置が提供できる。

尚、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に限定するこ
となく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実
施し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の料金所における構成要素の配置を
説明するための図、第２図は光電スイッチの動作と車両
の関係を説明するための図「第３図は本装置における車
両パターン識別のための回路構成を示すブロック図、第
４図ａ〜ｅは本装置の動作を説明するためのタイミング
チャートである。 ３１，３２，〜３ｍ・・・・・・光亀スイッチ、４・・
．・．．踏板、７…・・・カラーセンサ、８・・・・・
・車両、３１，３３・…・・パルス発生器、３２・・…
・ナンド回路、３４・・・・・・オア回路、３６・・…
・ェンコーダ、３７，４１……シフトレジスタ、３８・
・・・・・信号処理回路、３９・・・・・・Ａ／Ｄ変換
回路、４０・・・・・・色コード判別回路、４２…・・
・データ転送回路。 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 道路の幅方向に延びて道路上に設けられ車両の踏圧
   に応じて信号を出す踏板装置と、同踏板装置の設置位置
   に対応する道路肩に対向して設けられ該踏板装置上の空
   間に道路の幅方向に延びる光路を形成し同光路を車両が
   遮ったとき検出信号を出す一対の投受光器を高さ方向に
   複数組隔設する投受光装置と、同投受光装置に設けられ
   車両の色を検出する検出装置と、前記投受光装置の立上
   り信号、立下り信号及び上記踏板装置の出力信号に応じ
   てタイミングパルス信号を出すパルス発生器と、前記踏
   板装置の踏圧毎に前記色検出装置の出力を抽出し色コー
   ドを出力する装置と、前記車両毎に前記踏板装置の踏圧
   回数を計数し車軸数を検出するカウンタと、前記パルス
   発生器の出力信号に応じて上記投受光装置の各投受光器
   の検出パターンを検出する装置と、この検出パターン及
   び前記色コード及び前記車軸数の検出結果に基づき通過
   車両の識別信号を出す装置とを有してなることを特徴と
   する車両判別装置。