JPH0883393A

JPH0883393A - 車速測定装置

Info

Publication number: JPH0883393A
Application number: JP21981494A
Authority: JP
Inventors: Tadaaki Kitamura; 忠明北村; Yoshiki Kobayashi; 小林　　芳樹; Kazuya Takahashi; 一哉高橋; Yoshiyuki Sato; 良幸佐藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-09-14
Filing date: 1994-09-14
Publication date: 1996-03-26

Abstract

(57)【要約】【目的】ナンバープレートの認識を行うため車番認識装
置に通過車両の速度を高精度に計測可能な速度計測機能
を付加すること。【構成】車両の通過タイミングにしたがい、２枚の画像
を入力し、１枚の画像を用いてプレートの一連番号を切
り出す一連番号抽出部と，一連番号を含む矩形領域の濃
淡画像をテンプレートとして登録するテンプレート登録
部と，登録したテンプレートと２枚目の画像との間で相
関演算処理を実行する相関演算処理部と，相関処理で求
まった一致座標と，テンプレート切り出し時のＹ座標と
の移動画素数から速度を算出する速度算出部を有する。【効果】一連番号の濃淡画像をテンプレートとして登録
し、この画像ともう一枚の画像との濃淡パターンマッチ
ング処理を実行することで、精度が高い一検出が可能と
なり、この結果速度算出精度も非常に高く、種々の交通
官制システムに適応することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の走行速度を計測
する機能を備えた車速測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】道路上を走行する車両の車番認識装置が
種々開発されているが、通常、ナンバープレートの一連
番号もしくは全ての文字情報を認識するものなどがあ
る。このような車番認識システムは図９に示すように、
車両４５をテレビカメラ４６で撮影する設置状況となっ
ているが、通過速度計測機能があれば、例えば、速度超
過警告装置に利用できると共に、道路の渋滞状況などの
把握にも利用可能である。従来の速度計測手法には、特
開平5−266394 号「ナンバープレート自動認識装置」の
ように２枚の画像で同一の特徴点を抽出し、その点の移
動画素数から速度を算出する方式や、特開平6−28596号
「画像処理式速度超過警告装置」のように２枚の画像で
ナンバープレートの位置をそれぞれ求め、その位置の移
動画素数から速度を算出する方式がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、２枚
の入力画像からナンバープレートの文字（一連番号）の
中心座標やナンバープレートの位置等の特徴点を求めて
いるため、プレート検出及び文字抽出を実行する必要が
あり、処理時間がかかる問題や特徴点一点だけのチェッ
クであるため、画素ずれが発生しやすい問題がある。

【０００４】本発明の目的は、高速でしかも精度良く通
過する車両の速度を計測可能な車番認識装置を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、車両通過タ
イミングから２枚の画像を取り込み、そのうち１枚の画
像を利用してナンバープレートの特定領域、例えば一連
番号を切り出し、その一連番号を含む入力画像の矩形領
域をテンプレート画像として登録し、このテンプレート
画像と，入力した他方の画像との間で濃淡画像のマッチ
ング処理を実行し、最も一致する位置と，テンプレート
に登録した画像の位置の画素数から移動画素数を求め、
この値を用いて速度を算出するものである。

【０００６】

【作用】プレートの一連番号の濃淡画像が２枚の画像で
どの程度移動したかを濃淡パターンマッチング処理を用
いて計測するものである。このような処理により、それ
ぞれの画像に対し、プレート検出や、文字抽出処理など
を実行する必要がないため高速に速度計測が可能で有
り、また、濃淡画像のパターンマッチングであるため、
面的な位置合わせであり、原理的にはサブピクセル（１
／１０画素単位）精度での移動画素数を求めることが可
能である。

【０００７】

【実施例】本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
図１は速度計測の一連の流れを示すもので、順次その動
作を説明する。

【０００８】（１）車両検知のタイミングから１枚目の
画像を入力し（ステップ１）、続いて２枚目の画像を入
力する（ステップ２）。この１枚目と２枚目の取り込み
時間差は、フィールド画像を処理する場合は１／６０
秒、フレーム画像を処理する場合は１／３０秒となる。

【０００９】（２）入力した１枚目の画像を用いて一連
番号を抽出する（ステップ３）。この抽出法は例えば、
ナンバープレートの領域（特定領域）を抽出し、その領
域だけについて２値化処理を実行し、得られたパターン
の内、各物体の大きさ，文字間隔などが一連番号に合っ
ている物体のみを抽出することで得られる。

【００１０】（３）抽出した一連番号を含む矩形領域に
対応する入力画像の濃淡画像をテンプレートとして登録
する（ステップ４）。この時の一連番号を含む矩形領域
の最小Ｙ座標をＹ１として記憶する。

【００１１】（４）登録したテンプレートのサーチ範囲
を決定する（ステップ５）。マッチング処理の範囲は車
両は画面に対し上から下方向に移動することから、水平
方向の変化は少ない。このため、水平方向は登録したテ
ンプレートより若干大きい程度、垂直方向はテンプレー
トのＹ座標Ｙ１から下方向に、計測する速度の上限値の
移動画素数に相当する幅分でサーチすることになる。

【００１２】（５）登録したテンプレートと、２枚目に
入力した画像の間で濃淡画像のパターンマッチング処理
を実行する。ここでは正規化相関処理を用いた例を示
す。ここで、正規化相関処理を簡単に説明すると、正規
化相関処理は式１のような演算を実行するもので、処理
対象画像ｆに対し濃淡テンプレートＴを用いて、ある点
（ｕ，ｖ）の類似度ｒ(ｕ，ｖ)が計算される。この類似
度はテンプレートに類似しているほど１の値に近づくも
のである。

【００１３】

【数１】

【００１４】ここで、ｆ(ｕ＋ｉ，ｖ＋ｊ)は（ｕ，ｖ）
点の近傍の対象画像の濃度値、Ｔ(ｉ，ｊ)はテンプレー
ト画像の（ｉ，ｊ）点の濃度値、ｐ，ｑはそれぞれテン
プレート画像のｘ，ｙサイズである。式１の内、対象画
像に依存しないテンプレート３１（図５）だけに関する
データはあらかじめ計算できるので、式２，式３の値は
相関演算前に計算することができる３２，３３（図
５）。したがって、テンプレートデータ３１と相関対象
画像３０（図５）との相関演算においては、式１の内、
式４，式５，式６についてリアルタイムに演算し、それ
ぞれの計算結果を用いて最終的に式１の類似度を求め
る。

【００１５】

【数２】

【００１６】

【数３】

【００１７】

【数４】

【００１８】

【数５】

【００１９】

【数６】

【００２０】（６）このような演算をサーチエリア全体
にわたって演算し、最も類似度の高い座標（ｘ，ｙ）の
点を求める。すなわち、類似度ｒ(ｕ，ｖ)の（ｕ，ｖ）
をサーチエリアだけ移動させ、それぞれの類似度の内最
大の類似度を示すｒ(ｘ，ｙ)の(ｘ，ｙ)座標が求める座
標となる。この時のｙ座標をＹ２とする(ステップ７)。（７）テンプレート登録時の座標Ｙ１と相関演算で求め
た一致座標Ｙ２の画素から移動距離を算出し、速度を計
算する（ステップ８）。

【００２１】図２に速度計算の概念を示す。カメラ１０
が高さＨの位置で下向きに設置されている。１枚目の画
像でプレートの位置が９のように求まり、２枚目の画像
で９′のように求まったとする。この時、１枚目のプレ
ートの位置Ｌ１は式７のように求まり、２枚目のプレー
ト位置Ｌ２は式８のように求まる。

【００２２】

【数７】

【００２３】

【数８】

【００２４】ここで、ｈはプレートの高さを示すもの
で、乗用車の場合約５０cm程度である。θ１は１枚目の
画像でのプレート９の上部の位置に対応するカメラとの
角度、θ２は同様にプレート９′の角度であり、式９，
式１０を用いて求める。

【００２５】

【数９】

【００２６】

【数１０】

【００２７】式９，式１０のΔφはカメラの垂直視野φ
を画像処理の画像メモリに格納したときのＹ幅で割った
値であり、１画素当たりの視野角に相当する。ρはカメ
ラの最も手前側の角度を示す。Ｙ１は１枚目の画像で求
まったプレートの一連番号の上端Ｙ座標、Ｙ２は２枚目
の画像から求まった一連番号の上端Ｙ座標である。

【００２８】このような演算を実行し、Ｌ１とＬ２の差
と１枚目の画像，２枚目の画像の取り込み時間差から速
度を算出する。

【００２９】図３は本発明のハードウエア構成を示すも
ので、カメラ１０の映像信号をディジタル化するＡ／Ｄ
変換器１１を経由して画像メモリに画像を入力する。こ
の画像メモリは８ビット程度の濃淡画像メモリである。
１枚目の画像を１２の画像メモリ＃１に、２枚目の画像
を１３の画像メモリ＃２に入力する。１枚目の画像に対
し一連番号領域切り出し部１４で一連番号の領域画像を
切り出す。そしてテンプレート登録部１５で、その領域
の画像をテンプレートとして登録する。

【００３０】登録されたテンプレートと、２枚目の画像
が格納された１３の画像メモリ＃２の画像の間で相関演
算部１６を用いて相関処理し、テンプレートのＹ座標，
相関一致座標のＹ座標の差などから速度算出部１７にて
速度を計算する。

【００３１】具体的な車両の図を用いて説明する。図４
のように１枚目の画像がｇ１のように得られた場合、こ
の画像から一連番号抽出手段２０にて一連番号の抽出を
実行する。この一連番号を含む矩形領域の一連番号の濃
淡画像２２を２１にて切り出す。この時の一連番号の上
端Ｙ座標をＹ１とする。２枚目の画像ｇ２に対し、サー
チエリアを始点Ｙ座標をＹ１に終点Ｙ座標を下方に所定
の幅持たせて設定する。Ｘのサーチ幅は水平方向の移動
が少ないことから一連番号の幅より若干広めにした程度
を設定する。このサーチエリアに対し、テンプレートと
の相関演算を実行し、２３にて最大一致座標を検出す
る。検出されたＹ座標をＹ２としてＹ１とＹ２の値から
２４にて速度を計算する。

【００３２】図５は正規化相関処理のハードウエア構成
を示すもので、前出の式１のうち式２〜式６の値を並列
に計算する構成である。このようなハードウエアを用い
ることで、高速に相関演算を実行可能となる。

【００３３】以上のように、一連番号の濃淡画像をテン
プレートとして濃淡の相関演算を実行することで、精度
良く車両の移動画素数を検出できるため、車両の通過速
度を的確に計測することが可能である。

【００３４】なお、上記実施例では入力した画像をその
まま用いているが、処理時間の短縮を図るため、入力画
像を２分の１、あるいは４分の１に縮小した画像で相関
演算することも可能である。この時は、画像処理機能と
してアフィン変換機能を設ければよい。

【００３５】また、上記実施例では一連番号を含む濃淡
画像をテンプレートとしているが、陸運支局コード，車
種コードの画像を含む矩形領域の濃淡画像や、プレート
全体の濃淡画像などをテンプレートに登録する事でも同
様な効果が得られる。ただし、テンプレートの大きさが
大きくなるに従い処理時間を要する問題がある。更に、
入力した１枚目の画像を用いてプレートの特定領域を切
り出しているが、２枚目の画像を用いて特定領域を切り
出し、この画像を１枚目の画像との間で相関演算しても
同じ効果が得られる。

【００３６】さらに、上記従来例では最大一致座標を求
める方式であるが、その一致座標の近傍（例えば３×３
画素）の類似度を用いてサブピクセルの位置決めを実行
することも可能であり、速度計測精度を従来法に比べ大
幅に向上することが可能である。

【００３７】（他の実施例）上記実施例では超高速に走
行する車両の速度を計測することができない。すなわ
ち、テレビカメラの視野を通過する時間が高速になる
と、ビデオレートで画像を取り込んでも、図６のように
１枚目のナンバープレートの画像３８は取り込めても、
２枚目の画像では３９のようにプレートが視野に入って
いない画像を取り込む場合が発生し、結局速度計測が不
可能になってしまう。

【００３８】そこで、テレビカメラを縦方向に２台図７
に示すように隣接して設置し、縦方向の視野を見かけ状
拡大する。そして、図８に示すようにカメラＣ１の視野
を車両が通過するタイミングからカメラＣ１から２枚の
画像Ｃ１(１)，Ｃ１(２)を入力し、更にカメラＣ１が２
枚目に取り込むタイミングと同時にカメラＣ２でも画像
Ｃ２(２)を１枚取り込む。通常は、上記Ｃ１(１)を用い
てナンバープレートの一連番号抽出を実行し、そのプレ
ート画像とＣ１(２)の画像を用いて相関処理で速度計測
を実行するが、相関が高い画像が見つからない場合は、
カメラＣ１の視野を通り過ぎたと判断し、Ｃ(１)のプレ
ート画像と、Ｃ２(２)の画像で相関演算し、速度計測を
実行する。このようにすることで、超高速な通過車両の
速度計測が可能となる。この場合、カメラＣ１とＣ２の
同期を合わせる必要があるため、Ｃ１，Ｃ２は外部同期
方式のカメラを用いる。

【００３９】なお、カメラの視野角は水平方向が広いの
で、カメラを横向きに設置し車の進行方向の視野角を広
げることでも多少の効果があるが、逆に走行幅を広く見
ることができないため、画面内でプレートを捕える確率
が減少してしまう問題がある。

【００４０】

【発明の効果】車両がカメラ視野を通過するタイミング
から２枚の画像を順次入力し、１枚の画像を用いてプレ
ートの一連番号を抽出し、この一連番号を含む矩形領域
の濃淡画像をテンプレートとして登録し、この画像と２
枚目の画像間で相関演算を実行し、プレートの移動量を
計測することで、高精度な通過速度計測が可能となる。
また、２台のカメラを縦方向に２台設置し、高速な車両
の速度を計測することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の通過車両速度計測処理の動作を示す図
である。

【図２】速度算出を説明する図である。

【図３】速度計測処理のためのハードウエア構成の概念
を説明する図である。

【図４】速度計測の具体例を説明する図である。

【図５】相関演算処理のハードウエアを示す図である。

【図６】超高速車両の通過状態を示す図である。

【図７】カメラ２台を用いて超高速車両の速度を計測す
る場合の設置図である。

【図８】２台カメラの場合の速度計測処理概念を説明す
る図である。

【図９】車番認識装置のカメラ設置概念図である。

【符号の説明】

１０…テレビカメラ、１２，１３…画像メモリ、１４…
連番号領域画像切り出し部、１５…テンプレート登録
部、１６…相関演算部、１７…速度算出部。

フロントページの続き (72)発明者佐藤良幸茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所大みか工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】道路上方に設置されたテレビカメラで走行
中の車両を撮影する撮影手段と，この撮影手段の映像信
号を車両検知タイミングから少なくとも２枚の画像を所
定の時間間隔で順次取り込み記憶する画像メモリと，こ
の記憶された画像メモリの２枚の画像のうち一方の画像
からナンバープレートの特定領域の濃淡画像を抽出する
画像切り出し手段と，この切り出した画像をテンプレー
トとして登録するテンプレート登録手段と，この登録し
たテンプレートの位置と，前記画像メモリに格納した２
枚の画像の内他方の画像中、類似度が最も高い画像の位
置に基づいて、前記類似度が最も高い画像の位置に基づ
き速度を計算する速度算出手段を備えた車速測定装置。
【請求項２】請求項１において、プレートの特定領域を
一連番号を含む濃淡画像であることを特徴とする車速測
定装置。
【請求項３】請求項１において、プレートの特定領域を
陸運支局コード，車種コードを含む濃淡画像であること
を特徴とする車速測定装置。
【請求項４】請求項１において、プレートの特定領域を
ナンバープレート全体の濃淡画像であることを特徴とす
る車速測定装置。
【請求項５】請求項１において、相関演算処理部は濃淡
画像の正規化相関処理を実行する機能であることを特徴
とする車速測定装置。
【請求項６】請求項１において、速度算出部はテンプレ
ート登録時の特定領域のＹ座標から求まるカメラ位置ま
での距離を算出し、相関処理で得られたＹ座標から求ま
るカメラ位置までの距離を算出し、これらの距離の差と
２枚の画像を取り込む時間差から速度を算出することを
特徴とする車速測定装置。
【請求項７】道路上方にテレビカメラＡ，Ｂを２台縦方
向に並べて走行中の車両を撮影する撮影手段と，この撮
影手段のテレビカメラＡの映像信号を車両検知タイミン
グから２枚の画像を所定時間間隔で順次取り込み記憶す
る画像メモリと，テレビカメラＢの映像信号をテレビカ
メラＡが２枚目の映像を入力するタイミングと同時に１
枚取り込み記憶する画像メモリと，テレビカメラＡの画
像が格納された画像メモリの２枚の画像のうち１枚目の
画像からプレートの特定領域の濃淡画像を抽出する画像
切り出し部と，切り出した画像をテンプレートとして登
録するテンプレート登録部と，該テンプレートと，指定
濃淡画像の間で相関演算する相関演算処理部とを有し、
登録したテンプレートと，テレビカメラＡの画像が格納
された画像メモリ２枚の画像の内２枚目の画像の間で相
関演算処理し、最大相関値が所定の値より大きい場合
は、その一致座標と，登録した特定領域のＹ座標の移動
画素数から速度を算出し、最大相関値が所定の値より小
さい場合は、登録したテンプレート画像と，テレビカメ
ラＢの画像が格納された画像メモリの画像との間で相関
処理を実行し、前記テンプレート登録時の特定領域のＹ
座標と，最大一致座標のＹ座標に基づき速度を計算する
速度算出部を有することを特徴とする車速測定装置。