JPH10105868A

JPH10105868A - 車両計測装置及び車両計測方法

Info

Publication number: JPH10105868A
Application number: JP25821996A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Saito; 敦斎藤
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 1998-04-24

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成で設置も容易であり、しかも高速
に精度良く車両の諸元（車高、車幅、車長）及び車速を
同時に計測することができる車両計測装置及び車両計測
方法を提供する。【解決手段】車両計測装置は、路面Ｒの上方に配置さ
れた投光手段１及び受光手段２Ａ，２Ｂと、路面Ｒの両
側に配置された投光手段３Ａ，３Ｂ及び受光手段４Ａ，
４Ｂとを備える。投光手段１、３Ａ，３Ｂからのレーザ
光を路面Ｒや車両９０に向けて照射し、反射光を受光手
段２Ａ，２Ｂ，４Ａ，４Ｂで受光し、この受光信号に基
づいて車両９０の車高及び車幅を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有料道路、有料駐
車場、立体駐車設備等に配備され、通過車両の車高、車
幅、車長、車速を計測する車両計測装置及び車両計測方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両の諸元（車高、車幅、車長）
や車速を計測する装置としては、次に示すようなものが
ある。路上に設置される超音波式のもの、道路に埋設さ
れるループ式のもの、光電アレイ式のもの、イメージセ
ンサ（例えばカメラ）を用いるものがある。このうち、
ループ式のものは、車幅、車長、車速を計測することが
でき、他のものは車高、車幅、車長、車速を計測するこ
とができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
装置は、全般的に次のような問題点（１）〜（７）があ
る。（１）気温の変化や雨・雪・風等による誤差が大きい
（特に超音波式、ループ式）。（２）送信号の広がりが大きいため、走行車両の分離検
出が困難である（特にループ式）。（３）維持、管理が困難であり、高コストとなる。（４）投光器及び受光器が複数セット必要なため、高コ
ストとなる。特に、車幅計測において、複数の車線があ
る道路の場合は、受光用アレイを車線全体に渡って配列
しなければならないため、必要セット数が膨大となる。（５）処理時間が長いため、高速車両に対する応答性が
悪い。（６）照明が必要である。（７）路面の上方に設置される場合、車両の曲面部では
車両のエッジがぼやけ、特に車幅の計測精度が極端に低
下する。

【０００４】従って、本発明は、このような問題点
（１）〜（７）に着目してなされたもので、簡単な構成
で設置も容易であり、しかも高速に精度良く車両の諸元
（車高、車幅、車長）及び車速を同時に計測することが
できる車両計測装置及び車両計測方法を提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の請求項１記載の車両検出装置は、車両通過
領域の上方に配置され、レーザ光源、及びこのレーザ光
源からのレーザ光を路面にその横断方向に投光走査する
走査機構を有する投光手段と、車両通過領域の上方に配
置され、光軸が前記投光手段からのレーザ光走査面に含
まれ、路面上を通過する車両の天井部を収めるレンズ、
及びこのレンズの結像面に路面の横断方向に設けられた
ラインセンサを有する受光手段と、前記受光手段のレン
ズを介してラインセンサ上に得られる画像を電気的に検
出し、この検出信号に基づいて前記車両の車高を求める
諸元算出手段とを備えることを特徴とする。

【０００６】又、請求項１７記載の車両計測方法は、上
記請求項１の装置に係るもので、車両通過領域の上方よ
りレーザ光を路面にその横断方向に投光走査し、その反
射光を、路面上を通過する車両の天井部を収めるように
且つ光軸がレーザ光走査面に含まれるように車両通過領
域の上方に配置したレンズを介して、このレンズの結像
面に路面の横断方向に配置したラインセンサで受光し、
ラインセンサ上に得られる画像を電気的に検出し、この
検出信号に基づいて前記車両の車高を算出することを特
徴とする。

【０００７】この請求項１の装置及び請求項１７の方法
では、車両通過領域の上方からレーザ光が路面に向けて
投光走査され、その反射光が車両通過領域の上方で受光
され、その受光信号に基づいて車両の車高が算出される
ものである。一方、請求項２記載の車両計測装置は、車
両通過領域の両側にそれぞれ配置され、レーザ光源、及
びこのレーザ光源からのレーザ光を上下方向に投光走査
する走査機構を有する一対の投光手段と、車両通過領域
の両側にそれぞれ配置され、光軸が前記投光手段からの
レーザ光走査面に含まれ、路面上を通過する車両の側面
部を収めるレンズ、及びこのレンズの結像面に路面の垂
直方向に設けられたラインセンサを有する一対の受光手
段と、前記一対の受光手段のレンズを介してラインセン
サ上に得られる画像を電気的に検出し、この検出信号に
基づいて前記車両の車幅を求める諸元算出手段とを備え
ることを特徴とする。

【０００８】請求項１８記載の車両計測方法は、上記請
求項２の装置に係るもので、車両通過領域の両側よりそ
れぞれレーザ光を上下方向に投光走査し、その反射光
を、路面上を通過する車両の側面部を収めるように且つ
光軸がレーザ光走査面に含まれるように車両通過領域の
両側に配置したレンズを介して、このレンズの結像面に
路面の垂直方向に配置したラインセンサで受光し、ライ
ンセンサ上に得られる画像を電気的に検出し、この検出
信号に基づいて前記車両の車幅を算出することを特徴と
する。

【０００９】この請求項２の装置及び請求項１８の方法
では、車両通過領域の両側からレーザ光が上下方向に投
光走査され、その反射光が車両通過領域の両側で受光さ
れ、その受光信号に基づいて車両の車幅が算出されるも
のである。又、請求項３記載の車両計測装置は、請求項
１及び請求項２の装置の構成を兼ね備え、車両の車高と
車幅が算出されるものである。

【００１０】このように構成された車両計測装置及び車
両計測方法によると、簡単な構成で設置も容易であり、
しかも高速に精度良く車両の諸元（車高、車幅、車長）
及び車速を同時に計測することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態に基づ
いて説明する。一実施形態（請求項３）に係る車両計測
装置の基本構成を図１（部分省略斜視図）、図２（進行
方向側から見た正面図）、及び図３（内部構成を進行方
向側から見た正面図）に示す。この車両計測装置では、
車両通過領域（路面）Ｒの上方に配置された１個の投光
手段１及び２個の受光手段２Ａ，２Ｂと、路面Ｒの両側
にそれぞれ配置された一対の投光手段３Ａ，３Ｂ及び一
対の受光手段４Ａ，４Ｂと、受光手段２Ａ，２Ｂ、４
Ａ，４Ｂからの受光信号に基づいて路面Ｒ上を通過する
車両９０の車高及び車幅をそれぞれ求める諸元算出手段
（図示せず）とを備える。

【００１２】路面Ｒの上方に配置される投光手段１及び
受光手段２Ａ，２Ｂは、路面Ｒ上に配設された支持フレ
ーム（ガントリ）１１に取付けられたハウジング１０内
に設けられ、路面Ｒの両側にそれぞれ配置される投光手
段３Ａ，３Ｂ及び受光手段４Ａ，４Ｂは、路面Ｒの両側
にそれぞれ設置されたハウジングを兼ねる支柱１２，１
３内に設けられている。

【００１３】上方の投光手段１は、レーザ光源としての
レーザダイオード（ＬＤ）２０と、ＬＤ２０からのレー
ザ光を平行光に変換する投光レンズ２１と、平行光を路
面Ｒの横断方向に投光走査するポリゴンミラー２２等を
有する走査機構とを備える。この投光手段１は、路面Ｒ
の横断方向のほぼ中央に位置するように配置されてい
る。この実施形態では、図４に示すように、投光手段１
からのレーザ光はＬ１，Ｌ２の２本であり、各レーザ光
Ｌ１，Ｌ２は、車両９０の進行方向に対して前段用ビー
ムと後段用ビームに分かれて交互にパルス発光するよう
に設定されている。

【００１４】上方の受光手段２Ａ，２Ｂはそれぞれ、路
面Ｒや車両９０からの反射光を集光する受光レンズ３０
と、集光を受光するラインセンサとしての一次元ＣＣＤ
３１とを備える。受光手段２Ａ，２Ｂは、レーザ光走査
領域を挟んで、車両９０の車幅よりも大きい間隔を置い
て投光手段１の両側に配置されている。各受光レンズ３
０は、その光軸が投光手段１からのレーザ光走査面に含
まれ、車両９０の天井部を収めるように位置決めされ、
各一次元ＣＣＤ３１は、受光レンズ３０の結像面に路面
Ｒの横断方向に位置決めされている。

【００１５】両側の投光手段３Ｂ（３Ａも同じ）は、同
様にＬＤ４０と、ＬＤ４０からのレーザ光を平行光に変
換する投光レンズ４１と、平行光を上下方向に投光走査
するポリゴンミラー４２等を有する走査機構とを備え
る。この投光手段３Ａ，３Ｂは、支柱１２，１３の下部
に配置されている。両側の受光手段４Ｂ（４Ａも同じ）
は、同様に路面Ｒや車両９０からの反射光を集光する受
光レンズ５０と、集光を受光するラインセンサとしての
一次元ＣＣＤ５１とを備える。この受光手段４Ａ，４Ｂ
は、支柱１２，１３の上部に配置されている。各受光レ
ンズ５０は、その光軸が対応の投光手段３Ａ，３Ｂから
のレーザ光走査面に含まれ、車両９０の側面部を収める
ように位置決めされ、各一次元ＣＣＤ５１は、受光レン
ズ５０の結像面に路面Ｒの垂直方向に位置決めされてい
る。

【００１６】図３にレーザ光の軌跡を示してあるよう
に、上方の投光手段１からのレーザ光は、車両９０の天
井部をカバーするのに十分な走査角度で投光走査され、
路面Ｒや車両９０からの反射光が受光手段２Ａ，２Ｂで
受光される。両側の投光手段３Ａ，３Ｂからのレーザ光
は、車両９０の側面部をカバーするのに十分な走査角度
で投光走査され、路面Ｒや車両９０からの反射光が受光
手段４Ａ，４Ｂで受光される。

【００１７】諸元算出手段は、受光手段２Ａ，２Ｂの一
次元ＣＣＤ３１上に得られる画像を電気的に検出し、こ
の検出信号に基づいて車両９０の車高を求めると共に、
受光手段４Ａ，４Ｂの一次元ＣＣＤ５１上に得られる画
像を電気的に検出し、この検出信号に基づいて車両９０
の車幅を求める。車両の車高、車長及び車速の計測原理
は次の通りである。図５（概略構成正面図）及び図６
（信号処理ブロック図）において、２個のＬＤ２０ａ，
２０ｂは、タイミング信号発生回路６０で制御され、交
互にパルス発光する。ポリゴンミラー２２にはエンコー
ダ（図示せず）が一体に取付けられ、エンコーダにより
ポリゴンミラー２２の走査角度が検出され、その信号６
１が演算回路６４に入力される。各一次元ＣＣＤ３１も
それぞれタイミング信号発生回路６０に接続され、その
受光信号は、それぞれ増幅回路６２、波形整形回路６３
を経て、演算回路６４に入力される。演算回路６４は、
それらの信号を用い三角測距方式に基づいて車高を算出
する。但し、この場合、車線内の右側を投光走査してい
るときは、上方右側に配置した一次元ＣＣＤ３１の信号
に基づいて、また車線内の左側を投光走査しているとき
は、上方左側に配置した一次元ＣＣＤ３１の信号に基づ
いて車高を算出する。

【００１８】そして、前後する２本のレーザ光に対応す
る各一次元ＣＣＤ３１の信号より車速を算出し、更に車
両が２本のレーザ光を通過する時間より車長を算出す
る。この車速と車長は、車両の車頭の通過時間と車尾の
通過時間との両方を総合的に判断して求めることが望ま
しい。例えば、車両の車頭の通過時間と車尾の通過時間
との平均値より算出したり、或いは車両の車頭の通過時
間と車尾の通過時間のうち、短い方の時間より算出す
る。

【００１９】車両の車幅の計測原理は次の通りである。
図７（概略構成上面図）、図８（概略構成平面図）及び
図９（信号処理ブロック図）において、両側のＬＤ４０
と一次元ＣＣＤ５１は共にタイミング信号発生回路７０
に接続される。各ポリゴンミラー４２にはそれぞれエン
コーダ（図示せず）が一体に取付けられ、エンコーダに
よりポリゴンミラー４２の走査角度が検出され、その信
号７１が演算回路７２に入力され、更に別の演算回路７
５に入力される。一次元ＣＣＤ５１からの受光信号は、
それぞれ増幅回路７３、波形整形回路７４を経て、演算
回路７２に入力される。演算回路７５は、演算回路７２
からの信号を用い三角測距方式に基づいて計算される投
・受光手段３Ａ，４Ａ及び３Ｂ，４Ｂから車両９０の側
面部までの距離と、両投・受光手段３Ａ，３Ｂ、４Ａ，
４Ｂの間隔との差に基づいて車幅を算出する。この場
合、１車両に対して走査レーザ光が複数回照射されるた
め、各走査ごとの車幅データを基にしてヒストグラムを
作成し、そのヒストグラムで頻度が最大となる車幅クラ
スより車幅を決定する。こうすることで、或る走査にお
いて車両側面の突起物等で車幅が広く計測される場合が
あっても、正確な車幅計測を行うことができる。

【００２０】ここで、レーザ光の走査回数Ｎは、次式で
決定される。Ｎ＝Ｌ÷（ｖＴ）Ｌ：車長、ｖ：車速、Ｔ：走査周期一例として、車長Ｌ：５ｍ、車速ｖ：１００ｋｍ／時、
走査周期２５ｍｓのとき、走査回数Ｎは上記式より１車
両に対して７回となる。

【００２１】参考までに、図１０において、通常のビー
ムスキャン装置８０で車両９０の車幅を計測する場合、
特に図示のように車両９０の形状が曲面のときは、ビー
ムスキャン装置８０で計測される車幅は、車両９０の上
部側のＷ₂であり、実際の車幅（真値）Ｗ₁とはなら
ず、精度の点で難がある。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の車両計測
装置及び車両計測方法は、下記のような効果を有する。（１）請求項１の装置及び請求項１７の方法によれば、
車両の車高をリアルタイムで精度良く計測できると共
に、構成も簡易で設置も容易である。（２）請求項２の装置及び請求項１８の方法によれば、
車両の車幅をリアルタイムで精度良く計測できると共
に、構成も簡易で設置も容易である。（３）請求項３の装置によれば、車両の車高と車幅をリ
アルタイムで精度良く計測できると共に、構成も簡易で
設置も容易である。（４）請求項１〜３の装置によれば、光電方式を採用し
ているため、気温の変化や雨・雪・風等による影響が小
さくなると共に、レーザ光は絞れるため、走行車両の分
離検出が良好になる。

【００２３】更に、請求項１〜３の装置において、請求
項４〜１６の構成とすることで、下記の効果が得られ
る。（５）レーザ光をパルス発光させることで、レーザ光源
（ＬＤ）の長寿命化、高出力化、高Ｓ／Ｎ比化を達成で
きる。（６）フル装備（請求項３）の場合でも、１車線につき
投光手段が３個、受光手段が４個で済むため、低コスト
になる。（７）投光手段のラインセンサを２個のアレイセンサと
し、この２個のアレイセンサを車両の車幅より広い間隔
を置いて配置することで、車線内を左右のどちらかに偏
って走行する車両や、バイク等の車幅が狭い車両に対し
ても、車高を安定して計測できる。（８）高速処理が可能であるため、高速車両に対しても
車両諸元を高精度に計測できる。（９）道路への埋設が不要であるため、維持・管理が容
易である。（１０）車両側面部が比較的大きな曲面を有する車両に
対しても、車幅を高精度に計測できる。（１１）上記により、一般に車両諸元（車高、車幅、車
長）が分かれば、その諸元に基づいて車種を識別できる
ので、車種及び車速の識別により、交通流制御における
大型車混入率の算定、有料道路における料金徴収作業の
自動化、駐車場運用の効率化、スピード違反車の取締り
等の様々な用途に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項３に係る車両計測装置の概略構成を示す
部分斜視図である。

【図２】同装置の概略構成を示す正面図である。

【図３】同装置の内部の概略構成を示す正面図である。

【図４】同装置において、投光手段からのレーザ光を２
本走査する場合を示す側面図である。

【図５】同装置において、車両の車高を計測する場合を
示す正面図である。

【図６】同装置において、車両の車高を計測する場合の
信号処理ブロック図である。

【図７】同装置において、車両の車幅を計測する場合を
示す上面図である。

【図８】同装置において、車両の車幅を計測する場合を
示す正面図である。

【図９】同装置において、車両の車幅を計測する場合の
信号処理ブロック図である。

【図１０】通常のビームスキャン装置を用いて車両の車
幅を計測する場合の正面図である。

【符号の説明】

１，３Ａ，３Ｂ投光手段２Ａ，２Ｂ，４Ａ，４Ｂ受光手段２０，４０レーザダイオード（レーザ
光源）２２，４２ポリゴンミラー３０，５０受光レンズ３１，５１一次元ＣＣＤ（ラインセン
サ）９０車両Ｒ路面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両通過領域の上方に配置され、レーザ光
源、及びこのレーザ光源からのレーザ光を路面にその横
断方向に投光走査する走査機構を有する投光手段と、車両通過領域の上方に配置され、光軸が前記投光手段か
らのレーザ光走査面に含まれ、路面上を通過する車両の
天井部を収めるレンズ、及びこのレンズの結像面に路面
の横断方向に設けられたラインセンサを有する受光手段
と、前記受光手段のレンズを介してラインセンサ上に得られ
る画像を電気的に検出し、この検出信号に基づいて前記
車両の車高を求める諸元算出手段とを備えることを特徴
とする車両計測装置。
【請求項２】車両通過領域の両側にそれぞれ配置され、
レーザ光源、及びこのレーザ光源からのレーザ光を上下
方向に投光走査する走査機構を有する一対の投光手段
と、車両通過領域の両側にそれぞれ配置され、光軸が前記投
光手段からのレーザ光走査面に含まれ、路面上を通過す
る車両の側面部を収めるレンズ、及びこのレンズの結像
面に路面の垂直方向に設けられたラインセンサを有する
一対の受光手段と、前記一対の受光手段のレンズを介してラインセンサ上に
得られる画像を電気的に検出し、この検出信号に基づい
て前記車両の車幅を求める諸元算出手段とを備えること
を特徴とする車両計測装置。
【請求項３】車両通過領域の上方に配置され、レーザ光
源、及びこのレーザ光源からのレーザ光を路面にその横
断方向に投光走査する走査機構を有する投光手段と、車両通過領域の上方に配置され、光軸が前記上方の投光
手段からのレーザ光走査面に含まれ、路面上を通過する
車両の天井部を収めるレンズ、及びこのレンズの結像面
に路面の横断方向に設けられたラインセンサを有する受
光手段と、車両通過領域の両側にそれぞれ配置され、レーザ光源、
及びこのレーザ光源からのレーザ光を上下方向に投光走
査する走査機構を有する一対の投光手段と、車両通過領域の両側にそれぞれ配置され、光軸が前記両
側の投光手段からのレーザ光走査面に含まれ、前記車両
の側面部を収めるレンズ、及びこのレンズの結像面に路
面の垂直方向に設けられたラインセンサを有する一対の
受光手段と、前記上方の受光手段のレンズを介してラインセンサ上に
得られる画像を電気的に検出し、この検出信号に基づい
て前記車両の車高を求めると共に、前記両側の一対の受
光手段のレンズを介してラインセンサ上に得られる画像
を電気的に検出し、この検出信号に基づいて前記車両の
車幅を求める諸元算出手段とを備えることを特徴とする
車両計測装置。
【請求項４】前記上方の投光手段は、複数本のレーザ光
を車両の進行方向に対して前後に投光走査することを特
徴とする請求項１又は請求項３記載の車両計測装置。
【請求項５】前記上方の投光手段からのレーザ光は２本
であり、各レーザ光は、前段用ビームと後段用ビームに
分かれて交互にパルス発光することを特徴とする請求項
４記載の車両計測装置。
【請求項６】前記上方の受光手段のラインセンサは、１
個のアレイセンサからなり、この１個のアレイセンサが
前記複数本のレーザ光からの反射光を受光することを特
徴とする請求項４記載の車両計測装置。
【請求項７】前記上方の受光手段のラインセンサは、複
数個のアレイセンサからなることを特徴とする請求項１
又は請求項３記載の車両計測装置。
【請求項８】前記上方の受光手段のラインセンサは、２
個のアレイセンサからなり、この２個のアレイセンサ
は、上方の投光手段からのレーザ光走査領域を挟んで、
車両の車幅よりも大きい間隔を置いて配置されているこ
とを特徴とする請求項７記載の車両計測装置。
【請求項９】前記両側の一対の投光手段からのレーザ光
は、発光タイミングが一致してパルス発光することを特
徴とする請求項２又は請求項３記載の車両計測装置。
【請求項１０】前記諸元算出手段は、車速、車長及び走
査周期を用いて計算される車両の走査回数分の車幅デー
タを総合的に判断して車幅を決定することを特徴とする
請求項２又は請求項３記載の車両計測装置。
【請求項１１】前記諸元算出手段は、各走査ごとの車幅
データを基にヒストグラムを作成し、このヒストグラム
で頻度が最大となる車幅クラスより車幅を決定すること
を特徴とする請求項１０記載の車両計測装置。
【請求項１２】前記車速及び車長は、当該車両計測装置
で得られたものであることを特徴とする請求項１０記載
の車両計測装置。
【請求項１３】前記諸元算出手段は、車両の車頭の通過
時間と車尾の通過時間との両方を総合的に判断して車速
及び車長を求めることを特徴とする請求項１又は請求項
３記載の車両計測装置。
【請求項１４】前記諸元算出手段は、車両の車頭の通過
時間と車尾の通過時間との平均値より車速及び車長を求
めることを特徴とする請求項１３記載の車両計測装置。
【請求項１５】前記諸元算出手段は、車両の車頭の通過
時間と車尾の通過時間のうち、短い方の時間より車速及
び車長を求めることを特徴とする請求項１３記載の車両
計測装置。
【請求項１６】前記投光手段はパルス発光し、このパル
ス発光の発光周期は、当該車両計測装置で得られた車速
に基づいて変更されることを特徴とする請求項１、請求
項２又は請求項３記載の車両計測装置。
【請求項１７】車両通過領域の上方よりレーザ光を路面
にその横断方向に投光走査し、その反射光を、路面上を
通過する車両の天井部を収めるように且つ光軸がレーザ
光走査面に含まれるように車両通過領域の上方に配置し
たレンズを介して、このレンズの結像面に路面の横断方
向に配置したラインセンサで受光し、ラインセンサ上に
得られる画像を電気的に検出し、この検出信号に基づい
て前記車両の車高を算出することを特徴とする車両計測
方法。
【請求項１８】車両通過領域の両側よりそれぞれレーザ
光を上下方向に投光走査し、その反射光を、路面上を通
過する車両の側面部を収めるように且つ光軸がレーザ光
走査面に含まれるように車両通過領域の両側に配置した
レンズを介して、このレンズの結像面に路面の垂直方向
に配置したラインセンサで受光し、ラインセンサ上に得
られる画像を電気的に検出し、この検出信号に基づいて
前記車両の車幅を算出することを特徴とする車両計測方
法。