(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子と、該固体撮像素子から出力される被写体像のＲＧＢ信号のそれぞれに対応する信号制御手段を備え、交通信号機を含む街路を監視する監視用カメラ装置において、
前記信号制御手段は、前記固体撮像素子の撮像領域内にある交通信号機のＬＥＤ発光素子で構成された信号灯の点灯を検出する信号灯検出手段と、
前記検出された各信号灯の点灯→消灯→点灯を周期的に繰り返す点灯／消灯領域を検出する点灯／消灯領域検出手段と、
前記点灯／消灯領域検出手段から出力された点灯／消灯領域のＲＧＢ信号の比率を検出するＲＧＢ比率検出手段と、
各信号灯色の混色を制御する混色制御手段と、
ＲＧＢ信号の利得を制御する利得制御手段とを備え、
前記信号灯検出手段は、前記固体撮像素子から出力されるＲＧＢ信号それぞれの当該固体撮像素子の分光感度特性と前記ＬＥＤ発光素子の発光波長特性に基づいて、前記撮像領域内で横方向又は縦方向で、かつ３個直列配列され周期的に繰り返し点灯／消灯する画素のｘｙ座標値で示された領域を検出し、
前記点灯／消灯領域検出手段は、前記信号灯検出手段から出力された画素の前記ｘｙ座標値で示された領域に基づいて、前記３個の点灯／消灯している点灯／消灯領域を特定して前記ＲＧＢ比率検出手段に送出し、
前記ＲＧＢ比率検出手段は、前記点灯／消灯領域の点灯時のＲＧＢ信号のレベルを比較し、ＲＧＢ信号レベルが、
Ｒ＞Ｇ≒Ｂであれば赤色信号灯、
Ｒ＞Ｇ＞Ｂであれば黄色信号灯、
Ｇ＞Ｂ＞Ｒであれば青色信号灯、
として検出し、
前記ＲＧＢ比率検出手段はさらに、前記Ｒ＞Ｇ≒Ｂの信号レベルである点灯／消灯領域の画素の前記ｘｙ座標値で示された領域に基づいてこの領域を赤色信号点灯領域と特定して前記混色制御手段へ送出し、
前記混色制御手段は、前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じて前記利得制御手段に送出し、前記利得制御手段は入力したＲ信号を制御することで、赤色信号灯の点灯領域を適正な赤色としてモニタに表示可能にしてなることを特徴とする監視用カメラ装置。
【請求項２】
前記ＲＧＢ比率検出手段は、前記交通信号機の青黄赤色信号灯の各点灯時間に同期して信号を出力する前記画素のｘｙ座標値で示された領域に基づいて、青黄赤それぞれの信号灯の前記特定された点灯／消灯領域におけるＲＧＢ信号レベルをそれぞれ比較し、Ｒ＞Ｇ≒Ｂであれば赤色信号点灯領域と特定し、前記混色制御手段によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じ、赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタに表示可能にしてなることを特徴とする請求項１に記載の監視用カメラ装置。
【請求項３】
前記ＲＧＢ比率検出手段は、前記交通信号機の青黄赤色信号灯それぞれの点灯／消灯時間又は点灯／消灯時間間隔に同期して出力信号レベルが変化する画素のｘｙ座標値で示された領域に基づいて、
青黄赤それぞれの信号灯の前記特定された点灯／消灯領域におけるＲＧＢ信号レベルを比較し、Ｒ＞Ｇ≒Ｂであれば赤色信号点灯領域と特定し、前記混色制御手段によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じ、赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタに表示可能にしてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の監視用カメラ装置。
【請求項４】
前記信号制御手段は、前記ＲＧＢ信号の飽和領域を検出する飽和領域検出手段を備え、夜間や雨天時の感度上昇制御により前記飽和領域検出手段によって前記ＲＧＢ信号の飽和領域を検出したとき、固体撮像素子の電子シャッタ制御手段及び前記利得制御手段によって信号レベルを飽和レベル以下に減衰し、
かつ前記ＲＧＢ比率検出手段は、前記交通信号機の青黄赤色信号灯それぞれの点灯／消灯時間又は点灯／消灯時間間隔に同期して出力信号レベルが変化する前記画素のｘｙ座標値で示された領域に基づいて、
青黄赤それぞれの信号灯の前記特定された点灯／消灯領域におけるＲＧＢ信号レベルを比較し、Ｒ＞Ｇ≒Ｂであれば赤色信号点灯領域と特定し、前記混色制御手段によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じ、赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタに表示可能にしてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の監視用カメラ装置。
【請求項５】
前記信号制御手段は、前記交通信号機の信号灯の形状を認識し、その形状部分における青黄赤それぞれの信号灯のＲＧＢ信号レベルを比較し、Ｒ＞Ｇ≒Ｂであれば赤色信号点灯領域と特定し、前記混色制御手段によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じ、赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタに表示可能にしてなることを特徴とする請求項１に記載の監視用カメラ装置。
【請求項６】
前記信号制御手段は、前記ＲＧＢ信号の飽和領域を検出する飽和領域検出手段を備え、夜間や雨天時の感度上昇制御により前記飽和領域検出手段によって前記ＲＧＢ信号の飽和領域を検出したとき、固体撮像素子の電子シャッタ制御手段及び前記利得制御手段によって信号レベルを飽和レベル以下に減衰してから前記交通信号機の信号灯の形状を認識し、その形状部分における青黄赤それぞれの信号灯のＲＧＢ信号レベルを比較し、Ｒ＞Ｇ≒Ｂであれば赤色信号点灯領域と特定し、前記混色制御手段によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じ、赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタに表示可能にしてなることを特徴とする請求項１又は５に記載の監視用カメラ装置。
【請求項７】
前記信号制御手段が、前記交通信号機の信号灯の点滅制御信号を受信し、赤色信号灯の点滅制御信号に基づいて点灯した前記赤色信号灯を赤色信号点灯領域と特定し、前記混色制御手段によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じ、赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタに表示可能にしてなることを特徴とする請求項１に記載の監視用カメラ装置。
【請求項８】
前記信号制御手段が、昼間の飽和していない前記交通信号機の信号灯のＲＧＢ信号比率から赤色信号の赤色信号点灯領域と特定した前記赤色信号点灯領域をメモリに記憶し、常時前記メモリから読み出した赤色信号点灯領域に基づいて、前記混色制御手段によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じ、赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタに表示可能にしてなることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の監視用カメラ装置。
【請求項９】
前記信号制御手段が、前記交通信号機の各信号灯の点灯時と消灯時それぞれのＲＧＢ信号レベルをメモリに記憶し、メモリから読み出した前記各信号灯の点灯時と消灯時それぞれの信号レベルに基づいて、点灯時のＲＧＢ信号レベルから消灯時のＲＧＢ信号レベルを減算してなることを特徴とする請求項８に記載の監視用カメラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
固体撮像素子から出力される被写体像の赤緑青色信号のそれぞれに対応する信号制御手段を備えた監視用カメラ装置に係り、夜間撮像に際しても撮像領域内の赤色信号灯の赤色光を飽和することなく撮像できる監視用カメラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子を使用したカラーテレビカメラが普及し、一般の人でも手軽に撮像できるようになり、夜間撮像のための高感度化が図られたカラーテレビカメラも提供されている。
【０００３】
また、監視用カラーテレビカメラも高解像度、高感度化が図られて犯罪防止のため街中に多数設置されて活躍している。
【０００４】
しかし、いずれの場合も昼間の撮像には殆ど不具合は感じられないが、夜間撮像時はその撮像領域内に照明灯や交差点等の交通信号機の信号灯があると、その信号レベルで固体撮像素子の電子シャッタ制御手段あるいは自動利得制御回路が作動して、照明灯や交通信号機の信号灯等の信号は適正レベルに制御されるが、暗部は忠実に再現されないという不具合があった。
【０００５】
また、暗部再現性を高めようとすると、照明灯や交通信号機の信号灯等の映像は白つぶれとなり、白圧縮、ニー特性など回路的に補正しても限界があった。
【０００６】
そこで、特許文献１の特開平２００９−５５５０４号公報では、昼夜を問わず監視可能であり、ＬＥＤ信号機等のように配光が急峻で指向性が強く高輝度である監視対象であっても撮像画像に白飛び（白つぶれ）が発生することなく色再現性を保って監視することができる監視用カメラ装置の発明が開示されている。
【０００７】
そして、前記監視用カメラ装置における映像信号レベルに応じて、監視領域からの被写体光量を他の部分より減衰させる領域を有する光学的フィルタを、監視用カメラ装置内のレンズと撮像素子との間の光路に自動的に挿入又は待避するようにし、監視画像に白飛びによる色再現性劣化が発生することなく、撮影できるものである。
【０００８】
そのため、レンズと撮像素子との間の光路に配設された光学的フィルタは、枠体にＮＤフィルタが存在しないガラス又はプラスチック基板のフィルタ領域と、プラスチック基板等の表面に光吸収又は反射物質等を蒸着したＮＤフィルタが存在するフィルタ領域とからなり、光学的フィルタの長手方向に機械的に摺動させることによって、光量を部分的に減衰可能なフィルタ領域を光路に侵入・退避可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平２００９−５５５０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、上記特許文献１の監視用カメラ装置では、
（Ａ）光量を部分的に減衰可能なフィルタが挿入されると、その減衰領域においては、例えば、交通信号等は透過率１〜２％のＮＤフィルタによって適正レベルを得ることができるが、交通信号機の信号灯近辺の被写体像は１〜２％の信号レベルとなり視認が困難になる。
（Ｂ）撮像領域内の交通信号機の信号灯の位置と個数は監視用カメラ装置の設置場所によって千差万別であり、ＮＤフィルタの位置変更をその都度行わねばならない。
（Ｃ）プラスチック基板等の表面にＮＤフィルタを蒸着処理したり、機械的に摺動する機構が必要となり、製品原価が高騰すると同時に、故障頻度の増加・保守等の費用もかさむこととなる。
（Ｄ）また、前記ＮＤフィルタの領域外、及び一般的な単板方式固体撮像素子を使用した監視用カメラは、特に夜間において暗部を監視しやすくしようと増幅器の利得を上げると、撮像した交通信号機の赤信号灯は飽和して薄い黄色、又は完全飽和して白色となり、誤認する恐れがある。
【００１１】
そこで本発明は、フィルタ及びその摺動機構を全く使用せず、固体撮像素子の特性とＬＥＤ発光素子の発光波長特性に注目し、夜間でも撮像領域内の交通信号機の信号灯が存在する赤色信号灯の赤色光に基づいて赤色信号点灯領域として検出したとき、その領域内の緑色及び青色信号レベルを減衰又は零とし、赤色信号のみとして出力することによって、常に赤色信号灯は赤色としてモニタで視認できると同時に、交通信号機の信号灯の撮像画像の出力信号レベルの飽和を防止し、かつレンズ絞り制御、固体撮像素子の電子シャッタ制御及び利得制御によって交通信号機の信号灯以外の撮像領域を適正レベルで視認できる監視用カメラ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願発明者は、上記課題を下記の手段により解決した。
（１）固体撮像素子と、該固体撮像素子から出力される被写体像のＲＧＢ信号のそれぞれに対応する信号制御手段を備え、交通信号機を含む街路を監視する監視用カメラ装置において、
前記信号制御手段は、前記固体撮像素子の撮像領域内にある交通信号機のＬＥＤ発光素子で構成された信号灯の点灯を検出する信号灯検出手段と、
前記検出された各信号灯の点灯→消灯→点灯を周期的に繰り返す点灯／消灯領域を検出する点灯／消灯領域検出手段と、
前記点灯／消灯領域検出手段から出力された点灯／消灯領域のＲＧＢ信号の比率を検出するＲＧＢ比率検出手段と、
各信号灯色の混色を制御する混色制御手段と、
ＲＧＢ信号の利得を制御する利得制御手段とを備え、
前記信号灯検出手段は、前記固体撮像素子から出力されるＲＧＢ信号それぞれの当該固体撮像素子の分光感度特性と前記ＬＥＤ発光素子の発光波長特性に基づいて、前記撮像領域内で横方向又は縦方向で、かつ３個直列配列され周期的に繰り返し点灯／消灯する画素のｘｙ座標値で示された領域を検出し、
前記点灯／消灯領域検出手段は、前記信号灯検出手段から出力された画素の前記ｘｙ座標値で示された領域に基づいて、前記３個の点灯／消灯している点灯／消灯領域を特定して前記ＲＧＢ比率検出手段に送出し、
前記ＲＧＢ比率検出手段は、前記点灯／消灯領域の点灯時のＲＧＢ信号のレベルを比較し、ＲＧＢ信号レベルが、
Ｒ＞Ｇ≒Ｂであれば赤色信号灯、
Ｒ＞Ｇ＞Ｂであれば黄色信号灯、
Ｇ＞Ｂ＞Ｒであれば青色信号灯、
として検出し、
前記ＲＧＢ比率検出手段はさらに、前記Ｒ＞Ｇ≒Ｂの信号レベルである点灯／消灯領域の画素の前記ｘｙ座標値で示された領域に基づいてこの領域を赤色信号点灯領域と特定して前記混色制御手段へ送出し、
前記混色制御手段は、前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じて前記利得制御手段に送出し、前記利得制御手段は入力したＲ信号を制御することで、赤色信号灯の点灯領域を適正な赤色としてモニタに表示可能にしてなることを特徴とする監視用カメラ装置。
（２）前記ＲＧＢ比率検出手段は、前記交通信号機の青黄赤色信号灯の各点灯時間に同期して信号を出力する前記画素のｘｙ座標値で示された領域に基づいて、青黄赤それぞれの前記特定された点灯／消灯領域におけるＲＧＢ信号レベルをそれぞれ比較し、Ｒ＞Ｇ≒Ｂであれば赤色信号点灯領域と特定し、前記混色制御手段によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じ、赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタに表示可能にしてなることを特徴とする前項（１）に記載の監視用カメラ装置。
（３）前記ＲＧＢ比率検出手段は、前記交通信号機の青黄赤色信号灯それぞれの点灯／消灯時間又は点灯／消灯時間間隔に同期して出力信号レベルが変化する画素のｘｙ座標値で示された領域に基づいて、青黄赤それぞれの信号灯の前記特定された点灯／消灯領域におけるＲＧＢ信号レベルを比較し、Ｒ＞Ｇ≒Ｂであれば赤色信号点灯領域と特定し、前記混色制御手段によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じ、赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタに表示可能にしてなることを特徴とする前項（１）又は（２）に記載の監視用カメラ装置。
（４）前記信号制御手段は、前記ＲＧＢ信号の飽和領域を検出する飽和領域検出手段を備え、夜間や雨天時の感度上昇制御により前記飽和領域検出手段によって前記ＲＧＢ信号の飽和領域を検出したとき、固体撮像素子の電子シャッタ制御手段及び前記利得制御手段によって信号レベルを飽和レベル以下に減衰し、かつ前記ＲＧＢ比率検出手段は、前記交通信号機の青黄赤色信号灯それぞれの点灯／消灯時間又は点灯／消灯時間間隔に同期して出力信号レベルが変化する前記画素のｘｙ座標値で示された領域に基づいて、青黄赤それぞれの信号灯の前記特定された点灯／消灯領域におけるＲＧＢ信号レベルを比較し、Ｒ＞Ｇ≒Ｂであれば赤色信号点灯領域と特定し、前記混色制御手段によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じ、赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタに表示可能にしてなることを特徴とする前項（１）〜（３）のいずれか１項に記載の監視用カメラ装置。
（５）前記信号制御手段は、前記交通信号機の信号灯の形状を認識し、その形状部分における青黄赤それぞれの信号灯のＲＧＢ信号レベルを比較し、Ｒ＞Ｇ≒Ｂであれば赤色信号点灯領域と特定し、前記混色制御手段によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じ、赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタに表示可能にしてなることを特徴とする前項（１）に記載の監視用カメラ装置。
（６）前記信号制御手段は、前記ＲＧＢ信号の飽和領域を検出する飽和領域検出手段を備え、夜間や雨天時の感度上昇制御により前記飽和領域検出手段によって前記ＲＧＢ信号の飽和領域を検出したとき、固体撮像素子の電子シャッタ制御手段及び前記利得制御手段によって信号レベルを飽和レベル以下に減衰してから前記交通信号機の信号灯の形状を認識し、その形状部分における青黄赤それぞれの信号灯のＲＧＢ信号レベルを比較し、Ｒ＞Ｇ≒Ｂであれば赤色信号点灯領域と特定し、前記混色制御手段によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じ、赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタに表示可能にしてなることを特徴とする前項（１）又は（５）に記載の監視用カメラ装置。
（７）前記信号制御手段が、前記交通信号機の信号灯の点滅制御信号を受信し、赤色信号灯の点滅制御信号に基づいて点灯した前記赤色信号灯を赤色信号点灯領域と特定し、前記混色制御手段によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じ、赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタに表示可能にしてなることを特徴とする前項（１）に記載の監視用カメラ装置。
（８）監視用カメラ装置において、
前記信号制御手段が、昼間の飽和していない前記交通信号機の信号灯のＲＧＢ信号比率から赤色信号の赤色信号点灯領域と特定した前記赤色信号点灯領域をメモリに記憶し、常時前記メモリから読み出した赤色信号点灯領域に基づいて、前記混色制御手段によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色点灯領域における混色を減じ、赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタに表示可能にしてなることを特徴とする）前項（１）〜（７）のいずれか１項に記載の監視用カメラ装置。
（９）前記信号制御手段が、前記交通信号機の各信号灯の点灯時と消灯時それぞれのＲＧＢ信号レベルをメモリに記憶し、メモリから読み出した前記各信号灯の点灯時と消灯時それぞれの信号レベルに基づいて、点灯時のＲＧＢ信号レベルから消灯時のＲＧＢ信号レベルを減算してなることを特徴とする前項（８）に記載の監視用カメラ装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により次のような効果が発揮される。
〈１〉本発明によれば、
固体撮像素子と、該固体撮像素子から出力される被写体像のＲＧＢ信号のそれぞれに対応する信号制御手段を備え、交通信号機を含む街路を監視する監視用カメラ装置において、
前記信号制御手段は、前記固体撮像素子の撮像領域内にある交通信号機のＬＥＤ発光素子で構成された信号灯の点灯を検出する信号灯検出手段と、
前記検出された各信号灯の点灯→消灯→点灯を周期的に繰り返す点灯／消灯領域を検出する点灯／消灯領域検出手段と、
前記点灯／消灯領域検出手段から出力された点灯／消灯領域のＲＧＢ信号の比率を検出するＲＧＢ比率検出手段と、
各信号灯色の混色を制御する混色制御手段と、
ＲＧＢ信号の利得を制御する利得制御手段とを備え、
前記信号灯検出手段は、前記固体撮像素子から出力されるＲＧＢ信号それぞれの当該固体撮像素子の分光感度特性と前記ＬＥＤ発光素子の発光波長特性に基づいて、前記撮像領域内で横方向又は縦方向で、かつ３個直列配列され周期的に繰り返し点灯／消灯する画素のｘｙ座標値で示された領域を検出し、
前記点灯／消灯領域検出手段は、前記信号灯検出手段から出力された画素の前記ｘｙ座標値で示された領域に基づいて、前記３個の点灯／消灯している点灯／消灯領域を特定して前記ＲＧＢ比率検出手段に送出し、
前記ＲＧＢ比率検出手段は、前記点灯／消灯領域の点灯時のＲＧＢ信号のレベルを比較し、ＲＧＢ信号レベルが、
Ｒ＞Ｇ≒Ｂであれば赤色信号灯、
Ｒ＞Ｇ＞Ｂであれば黄色信号灯、
Ｇ＞Ｂ＞Ｒであれば青色信号灯、
として検出することにより、監視画面中に存在し点滅する他のイルミネーション又は照明等と明確に区別し交通信号機の信号灯であると特定できる。
【００１４】
前記ＲＧＢ比率検出手段はさらに、前記Ｒ＞Ｇ≒Ｂの信号レベルである点灯／消灯領域の画素の前記ｘｙ座標値で示された領域に基づいてこの領域を赤色信号点灯領域と特定して前記混色制御手段へ送出し、
前記混色制御手段は、前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じて前記利得制御手段に送出し、前記利得制御手段は入力したＲ信号を制御することで、赤色信号灯の点灯領域を適正な赤色としてモニタに表示可能なので、
前記撮像領域内の各信号灯の点灯／消灯が順次行われることを利用し、点灯時の各信号灯の前記ｘｙ座標値で示された領域に基づいてＲＧＢ信号レベルを比較し、単板式固体撮像素子の赤色チャンネルの分光感度特性と赤色ＬＥＤ発光素子の発光波長特性から、後記するように赤色信号点灯領域のＲ信号が９０〜１００％のときＧ信号及び青信号が約５±２％〜４±２％であることから、Ｒ＞Ｇ≒Ｂであれば他の黄色信号灯（Ｒ＞Ｇ＞Ｂ）及び緑色信号灯（Ｇ＞Ｒ＞Ｂ）と区別することができ、赤色信号灯の赤色信号点灯領域と特定できる。
【００１５】
さらに、夜間又は雨天時に固体撮像素子の電子シャッタ制御手段を制御して周囲の状況を見えるように感度アップしたとき、及び利得制御手段でゲインアップしても赤信号の飽和を気にすることなく固体撮像素子の電子シャッタ制御手段及び利得を制御できるので、信号灯以外の領域の被写体を鮮明に視認できる。
【００１６】
さらにまた、信号の飽和時でも交通信号機の信号灯周辺の他の被写体が鮮明に見えるように固体撮像素子の電子シャッタ制御手段及び利得制御手段の制御範囲の自由度が増加する。
【００１７】
撮像領域内の被写体に存在する赤色信号灯出力信号レベルがＲ＞Ｇ≒Ｂであることを検出して、純電気的に赤信号として出力することができるので、ガラス又はプラスチック基板等の表面にＮＤフィルタを蒸着処理したり、機械的に摺動する電動機構を使用する必要がないため信頼性の向上と、コスト低減を図ることができる。
【００１８】
〈２〉本発明によれば、〈１〉項の効果に加えて、
前記ＲＧＢ比率検出手段は、前記交通信号機の青黄赤色信号灯の各点灯時間に同期して信号を出力する前記画素のｘｙ座標値で示された領域に基づいて、
青黄赤それぞれの信号灯の前記特定された点灯／消灯領域におけるＲＧＢ信号レベルをそれぞれ比較し、Ｒ＞Ｇ≒Ｂであれば赤色信号点灯領域と特定し、前記混色制御手段によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色点灯領域における混色を減じ、赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタに表示できるので、交通信号機の信号灯の青黄赤、あるいは赤黄又は赤青等２灯の点灯／消灯時間に同期して信号を出力する前記画素のｘｙ座標値で示された領域に基づいて、青黄赤それぞれの信号灯のＲＧＢ信号レベルの比率を検出し赤色信号灯の赤色信号点灯領域と特定しているので、点滅している他のイルミネーション又は照明等と明確に区別して赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタに表示できる。
【００１９】
〈３〉本発明によれば、〈１〉及び〈２〉項の効果に加えて、
前記ＲＧＢ比率検出手段は、前記交通信号機の青黄赤色信号灯それぞれの点灯／消灯時間又は点灯／消灯時間間隔に同期して出力信号レベルが変化する画素のｘｙ座標値で示された領域に基づいて、青黄赤それぞれの信号灯の前記特定された点灯／消灯領域におけるＲＧＢ信号レベルを比較し、Ｒ＞Ｇ≒Ｂであれば赤色信号点灯領域と特定し、前記混色制御手段によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じ、赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタに表示可能にしているので、
交差点に設置された青黄赤３つの信号灯の指定された青＞黄＜赤≒青の順の点灯／消灯時間又は点灯／消灯時間間隔に同期した信号灯点灯の前記ｘｙ座標値で示された領域に基づいて赤色信号灯の赤色信号点灯領域をより確実に検出し、点滅している他のイルミネーション又は照明等と明確に区別して赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタに表示できる。
【００２０】
〈４〉本発明によれば、〈１〉〜〈３〉項の効果に加えて、
前記信号制御手段は、前記ＲＧＢ信号の飽和領域を検出する飽和領域検出手段を備え、夜間や雨天時の感度上昇制御により前記飽和領域検出手段によって前記ＲＧＢ信号の飽和領域を検出したとき、固体撮像素子の電子シャッタ制御手段及び前記利得制御手段によって信号レベルを飽和レベル以下に減衰し、かつ前記ＲＧＢ比率検出手段は、前記交通信号機の青黄赤色信号灯それぞれの点灯／消灯時間又は点灯／消灯時間間隔に同期して出力信号レベルが変化する前記画素のｘｙ座標値で示された領域に基づいて、青黄赤それぞれの信号灯の前記特定された点灯／消灯領域におけるＲＧＢ信号レベルを比較し、Ｒ＞Ｇ≒Ｂであれば赤色信号点灯領域と特定し、前記混色制御手段によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じ、赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタに表示可能にしているので、
夜間や雨天時において交通信号機の信号灯が飽和状態にあっても、一旦、固体撮像素子の電子シャッタ制御手段及び前記利得制御手段によって飽和レベル以下に信号レベルを減衰してから青黄赤それぞれの信号灯のＲＧＢ信号レベルの比率を検出していることから、確実に赤色信号灯を赤色信号点灯領域と特定することができる。
【００２１】
また、飽和レベル以下に信号レベルを減衰してから、赤色信号点灯領域がＲ＞Ｇ≒Ｂであれば赤色信号灯の赤色信号点灯領域と特定し、赤色信号点灯領域内のＧＢ色信号レベルを減衰、又は零とし出力できるので、信号灯が飽和することにより黄色っぽい又は白色になることを防止できる。
【００２２】
さらに、赤色信号灯の赤色信号点灯領域と特定された後は固体撮像素子の電子シャッタ制御手段及び前記利得制御手段を適正値になるように制御できるようになり、かつ前記混色制御手段によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じ、赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタに表示できる。
【００２３】
〈５〉本発明によれば、〈１〉項の効果に加えて、
前記信号制御手段は、前記交通信号機の信号灯の形状を認識し、その形状部分における青黄赤それぞれの信号灯のＲＧＢ信号レベルを比較し、Ｒ＞Ｇ≒Ｂであれば赤色信号点灯領域と特定し、前記混色制御手段によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じ、赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタに表示可能であり、
横方向又は縦方向３個直列配列（又は２個配列）の交通信号機の信号灯をその形状で認識し、そして赤色信号灯の赤色信号点灯領域と特定しているので、夜間において、他の形状のイルミネーション又は照明等と明確に区別して赤色信号灯を赤色としてモニタに表示できる。
【００２４】
〈６〉本発明によれば、〈１〉及び〈５〉項の効果に加えて、
前記信号制御手段は、前記ＲＧＢ信号の飽和領域を検出する飽和領域検出手段を備え、夜間や雨天時の感度上昇制御により前記飽和領域検出手段によって前記ＲＧＢ信号の飽和領域を検出したとき、固体撮像素子の電子シャッタ制御手段及び前記利得制御手段によって信号レベルを飽和レベル以下に減衰してから前記交通信号機の信号灯の形状を認識し、その形状部分における青黄赤それぞれの信号灯のＲＧＢ信号レベルを比較し、Ｒ＞Ｇ≒Ｂであれば赤色信号点灯領域と特定し、前記混色制御手段によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じ、赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタに表示可能にしているので、
夜間や雨天時の感度上昇制御により交通信号機の信号灯が飽和状態にあっても、一旦、固体撮像素子の電子シャッタ制御手段及び前記利得制御手段によって飽和レベル以下に信号レベルを減衰してから形状を認識しているので、飽和状態による誤作動を防止でき、かつ正確に赤色信号灯を赤色として認識できる。
【００２５】
また、赤色信号灯の赤色信号点灯領域と特定された後は固体撮像素子の電子シャッタ制御手段及び前記利得制御手段を適正値になるように制御できるようになり、かつ前記混色制御手段によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じ、赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタに表示でき、かつ交通信号機の信号灯以外の領域を明るくして明確に視認できる。
【００２６】
〈７〉本発明によれば、〈１〉項の効果に加えて、
前記信号制御手段が、前記交通信号機の信号灯の点滅制御信号を受信し、赤色信号灯の点滅制御信号に基づいて点灯した前記赤色信号灯を赤色信号点灯領域と特定し、前記混色制御手段によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じ、赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタに表示可能にしているので、前記交通信号機の信号灯の赤色信号灯の点滅制御信号を受信して前記赤色信号灯を赤色信号点灯領域として認識でき、点滅制御信号の受信のため有線又は無線の送受信機を設置することにより、赤色信号灯を最も確実に認識できると同時にＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じ、赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタに表示できる。
【００２７】
〈８〉本発明によれば、〈１〉〜〈７〉項の効果に加えて、
前記信号制御手段が、昼間の飽和していない前記交通信号機の信号灯のＲＧＢ信号比率から赤色信号の赤色信号点灯領域と特定した前記赤色信号点灯領域をメモリに記憶し、常時前記メモリから読み出した赤色信号点灯領域に基づいて、前記混色制御手段によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じ、赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタに表示可能にしているので、前記交通信号機の信号灯が夜間の飽和している状態でも前記メモリから読み出した信号が赤色信号点灯領域と特定されているので、
夜間信号灯が飽和状態にあっても青黄赤それぞれの信号灯のＲＧＢ信号レベルの比率を検出する必要もなく、前記混色制御手段によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じ、的確に赤色信号灯を赤色信号として出力できる。
【００２８】
〈９〉本発明によれば、〈８〉項の効果に加えて、
前記信号制御手段が、前記交通信号機の各信号灯の点灯時と消灯時それぞれのＲＧＢ信号レベルをメモリに記憶し、メモリから読み出した前記各信号灯の点灯時と消灯時それぞれの信号レベルに基づいて、点灯時のＲＧＢ信号レベルから消灯時のＲＧＢ信号レベルを減算しているので、
昼間又は夜間において、赤色信号灯の表面に写り込んだ太陽光又は周辺の照明光による混色を防止して、前記赤色信号灯本来のＲＧＢ成分による赤色信号として、あるいは混色のない純粋の赤色信号として出力することができる。
【００２９】
なお、黄信号及び青信号も同様にＲＧＢ信号比率からそれぞれの位置を検出して点灯時と消灯時それぞれのＲＧＢ信号レベルをメモリし、メモリから読み出した点灯時と消灯時それぞれの信号レベルに基づいて、点灯時のＲＧＢ信号レベルから消灯時のＲＧＢ信号レベルを減算することにより、混色のない黄色信号及び青色信号として出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明実施例の監視用カメラ装置ブロックダイアグラム
【図２】（ａ）本発明実施例の撮像領域内の横配列信号灯のｘｙ座標説明図、（ｂ）本発明実施例の撮像領域内の点灯／消灯する横配列信号灯の発光タイミングチャート、（ｃ）本発明実施例の撮像領域内の縦配列信号灯のｘｙ座標説明図、（ｄ）本発明実施例の撮像領域内の点灯／消灯する縦配列信号灯の発光タイミングチャート
【図３】一般的な固体撮像素子の分光感度特性図及びＬＥＤ発光素子を使用した各信号灯の発光波長特性図
【図４】本発明実施例の昼夜における交通信号機の赤信号灯の色再現性説明図
【図５】本発明実施例の監視用カメラ装置の作用説明フローチャート
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図において、１は監視用カメラ装置、２は信号灯、３はレンズ、４は固体撮像素子、５はＳ／Ｈ（サンプルホールド回路）、６はＡ／Ｄ変換手段、７は信号制御手段、８はホワイトバランス制御手段、９はメモリ、１０は信号灯検出手段、１１は点灯／消灯領域検出手段、１２はＲＧＢ比率検出手段、１３は利得制御手段（信号処理回路を含む）、１４は混色制御手段、１５は飽和領域検出手段、１６は出力端子、１７はモニタ、１８は撮像領域、１９は信号灯画像、２０は固体撮像素子駆動手段（電子シャッタ制御手段を含む）、２１は同期信号発生手段である。
【実施例１】
【００３２】
本実施例は、交通信号機は通常青黄赤の３個の信号灯２が横方向又は縦方向で、かつ３個直列配列されていることに着目し、画像のｘｙ座標値で示された領域から点灯／消灯する信号灯２を特定し、かつ単板式固体撮像素子４の赤色チャンネルの分光感度特性と赤色ＬＥＤ発光素子の発光波長特性に基づいて、赤色信号灯の赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じ、赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタ１７に表示可能にするものである。
【００３３】
監視用カメラ装置１は、交通信号機の信号灯２を含む街路を監視する監視用カメラ装置であり、街路に設置された交通信号機の信号灯２を撮影するレンズ３と、該レンズ３で撮影された影像を光電変換する固体撮像素子４と、該固体撮像素子４を駆動する固体撮像素子駆動手段（電子シャッタ制御手段を含む）２０と、各回路及び各制御手段へ制御パルスを供給する同期信号発生手段２１と、前記固体撮像素子４によって光電変換されたその出力信号の固体撮像素子固有の雑音を除去するＳ／Ｈ（サンプルホールド回路）５と、Ａ／Ｄ変換手段６とで構成され、前記Ｓ／Ｈ５の出力信号はＡ／Ｄ変換手段６でアナログ信号からデジタル信号に変換され信号制御手段７へ入力される。
【００３４】
さらに、前記信号制御手段７は、レンズ３が撮像する撮像領域の色温度を検出し、撮像画面内の白色信号等を検出して公知の技法で画面のホワイトバランスをとることのできるホワイトバランス制御手段８と、検出された信号灯の座標値等を記憶するメモリ９と、前記固体撮像素子４の撮像領域内にある交通信号機のＬＥＤ発光素子で構成された信号灯２の点灯を検出する信号灯検出手段１０と、前記検出された信号灯２の点灯／消灯領域を検出する点灯／消灯領域検出手段１１と、前記点灯／消灯領域検出手段１１から出力された点灯／消灯領域のＲＧＢ信号の比率を検出するＲＧＢ比率検出手段１２と、ＲＧＢ信号の利得を制御し、かつシェーディング補正、ガンマ補正及び白圧縮・ニー補正回路等の信号処理回路を含む利得制御手段（信号処理回路を含む）１３と、各信号灯色の混色を制御する混色制御手段１４とで構成されている。
【００３５】
前記信号灯検出手段１０は、前記固体撮像素子４から出力されるＲＧＢ信号それぞれの当該固体撮像素子４の分光感度特性と前記ＬＥＤ発光素子の発光波長特性に基づいて、前記撮像領域内で横方向又は縦方向で、かつ３個直列配列され周期的に繰り返し点灯／消灯する各信号灯の点灯時の各水平走査ラインの信号レベル及び点灯持続時間から画素のｘｙ座標値で示された領域を検出している。
【００３６】
前記点灯／消灯領域検出手段１１は、前記信号灯検出手段１０から周期的に繰り返し出力される点灯時の信号灯２の前記ｘｙ座標値で示された領域と、同様に周期的に繰り返す各信号灯２の消灯時の信号レベル及び消灯持続時間内の画素のｘｙ座標値を検出（例えば、青信号灯が点灯後消灯し、次に点灯する時間までを消灯持続時間とする）することにより点灯／消灯を周期的に繰り返す交通信号機の信号灯２であると特定し、その出力信号を前記ＲＧＢ比率検出手段１２に送出し、該ＲＧＢ比率検出手段１２は、前記点灯／消灯領域の点灯時のＲＧＢ信号レベルの比率を比較し、画像信号レベルが、
Ｒ＞Ｇ≒Ｂ（又はＲ＞＞Ｇ、Ｂ）であれば赤色信号灯、
Ｒ＞Ｇ＞Ｂ（又はＲ、Ｇ＞＞Ｂ）であれば黄色信号灯、
Ｇ＞Ｂ＞Ｒ（又はＧ、Ｂ＞＞Ｒ）であれば青色信号灯、
として検出し特定している。
【００３７】
前記ＲＧＢ比率検出手段１２はさらに、前記Ｒ＞Ｇ≒Ｂの信号レベルの信号灯の前記ｘｙ座標値で示された領域に基づいて特定された赤色信号点灯領域の点灯信号を前記混色制御手段１４へ送出し、
前記混色制御手段１４は、前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じて前記利得制御手段１３に送出し、前記利得制御手段１３は入力したＲ信号を制御することで、赤色信号灯の点灯領域を適正な赤色としてモニタ１７に表示可能にしたものである。
【００３８】
ここで、固体撮像素子４は、ＲＧＢの３画素で構成されているものとして説明する。
【００３９】
図１において、図示しない絞り機構及びレンズ絞り制御手段を有するレンズ３によって撮像された被写体像は固体撮像素子４に結像される。該固体撮像素子４によって光電変換された被写体像信号は、Ｓ／Ｈ（サンプルホールド）回路５を介してＡ／Ｄ変換手段６でアナログ／デジタル変換され、デジタル変換されたＲＧＢ信号は信号制御手段７のホワイトバランス制御手段８で画像のホワイトバランスを制御された後、利得制御手段１３を介してメモリ９及び飽和領域検出手段１５に入力される。
【００４０】
前記ＲＧＢ信号はメモリ９を介して信号灯検出手段１０へ入力され、当該信号灯検出手段１０は、通常交通信号機の信号灯２が横方向又は縦方向に３個であり、かつ直列に配置されていることから、固体撮像素子４の撮像領域内で点灯／消灯を周期的に繰り返す撮像したフレームの二次元画像の画素のｘｙ座標から信号灯２の座標値で示された領域を検出し、メモリ９に点灯時と消灯時の各画像信号の検出されたｘｙ座標値で示された領域を書き込み、点灯時と消灯時の該ｘｙ座標値を読み出した後、前記信号灯検出手段１０及び前記点灯／消灯領域検出手段１１によって各画像信号レベルと点灯／消灯持続時間から図２に示すとおり点灯／消灯を周期的に繰り返す信号灯２であることを確認できる。
【００４１】
図２において、図２（ａ）は交通信号機の信号灯２が横方向に３個直列に配列されている画像例を示す。
信号灯検出手段１０は前記メモリ９から読み出したｘｙ座標値で示された領域に基づき、３個の信号灯画像１９が撮像領域１８の縦軸方向ｙ座標位置にあり、かつ撮像したフレームの二次元画像の画素の横軸方向のｘ座標上に信号灯画像１９のｘｂ、ｘｙｅ及びｘｒの直列配列された３個の座標位置を検出したとき、図２（ｂ）発光タイミングチャートに示すとおり、ｘｂ（青信号）が点灯後消灯し、直後にｘｙｅ（黄信号）が点灯後消灯し、続いてｘｒ（赤信号）が点灯後消灯していることから、前記交通信号機の信号灯２であると認識することができる。
【００４２】
図２（ｃ）は交通信号機の信号灯２が縦方向に３個直列に配列されている画像例を示す。
信号灯検出手段１０は前記メモリ９から読み出したｘｙ座標値で示された領域に基づき、３個の信号灯画像１９が撮像領域１８の横軸方向ｘ座標位置にあり、かつ撮像したフレームの二次元画像の画素の縦軸方向のｙ座標上に信号灯画像１９のｙｒ、ｙｙｅ及びｙｂの直列配列された３個の座標位置を検出したとき、図２（ｄ）発光タイミングチャートに示すとおり、ｙｂ（青信号）が点灯後消灯し、直後にｙｙｅ（黄信号）が点灯後消灯し、続いてｙｒ（赤信号）が点灯後消灯していることから、前記交通信号機の信号灯２であると認識することができる。
ここで、図２（ｂ）、（ｄ）の縦軸は信号灯２の「明るさ」、横軸は時間（ｔ）を示す。
【００４３】
前記信号灯検出手段１０で検出された信号灯２のｘｙ座標値で示された領域は点灯／消灯領域検出手段１１へ入力され、
点灯／消灯領域検出手段１１は、前記信号灯検出手段１０から出力され点灯／消灯する信号灯画像１９の前記ｘｙ座標値で示された領域に基づいて、前記メモリ９から読み出した各画像信号のレベルと水平ライン（又は垂直ライン）ごとの点灯持続時間から各信号灯の点灯／消灯領域を検出し、前記ＲＧＢ比率検出手段１２へ入力する。
【００４４】
該ＲＧＢ比率検出手段１２は、前記固体撮像素子４から出力されたＲＧＢ信号それぞれの分光感度特性とＬＥＤ発光素子の発光波長特性に基づいて、
前記点灯／消灯領域検出手段１１から入力された前記点灯／消灯領域の点灯時のＲＧＢ信号レベルの比率を比較し、画像信号レベルが、
Ｒ＞Ｇ≒Ｂ（又はＲ＞＞Ｇ、Ｂ）であれば赤色信号灯、
Ｒ＞Ｇ＞Ｂ（又はＲ、Ｇ＞＞Ｂ）であれば黄色信号灯、
Ｇ＞Ｂ＞Ｒ（又はＧ、Ｂ＞＞Ｒ）であれば青色信号灯、
として検出し、３信号を備えた交通信号機の信号灯２であると特定できる。
【００４５】
前記ＲＧＢ比率検出手段１２はさらに、前記Ｒ＞Ｇ≒Ｂの信号レベルの信号灯の前記ｘｙ座標値で示された領域に基づいて赤色信号灯の赤色信号点灯領域と特定して前記混色制御手段１４へ送出し、前記混色制御手段１４は、前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じて前記利得制御手段１３に送出し、前記利得制御手段１３は入力したＲ信号を制御することで、赤色信号灯の点灯領域を適正な赤色としてモニタに表示可能にしている。
【００４６】
また、前記ＲＧＢ比率検出手段１２は、前記交通信号機の信号灯２の点灯／消灯時間、あるいは前記交通信号機の信号灯２の青＞黄＜赤≒青の順で繰り返す点灯／消灯時間又は点灯／消灯時間間隔に同期した信号灯の前記ｘｙ座標値で示された領域に基づいて、
青黄赤それぞれの信号灯のＲＧＢ信号レベルの比率を検出し、Ｒ＞Ｇ≒Ｂであれば赤色信号灯の赤色信号点灯領域と特定し、前記混色制御手段１４によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じて前記利得制御手段１３に送出し、前記利得制御手段１３は入力したＲ信号を制御することで、赤色信号灯の点灯領域を適正な赤色としてモニタに表示可能である。
【００４７】
前記飽和領域検出手段１５は、夜間や雨天時の感度上昇制御（又は自動的に）により信号レベルが１００％を超過し飽和状態にある前記交通信号機の信号灯２を検出したとき、図示しないレンズ絞り制御手段、固体撮像素子の電子シャッタ制御手段及び前記利得制御手段１３によって飽和レベル以下に信号レベルを減衰してからメモリ９、信号灯検出手段１０及び点灯／消灯領域検出手段１１を介してＲＧＢ比率検出手段１２へ送出する。
【００４８】
前記信号灯検出手段１０が、前記交通信号機の信号灯２の点灯座標位置情報と点灯領域情報を前記点灯／消灯領域検出手段１１を介してＲＧＢ比率検出手段１２に送出したとき、ＲＧＢ比率検出手段１２は点灯している青黄赤それぞれの信号灯のＲＧＢ信号レベルの比率を検出し、Ｒ＞Ｇ≒Ｂであれば赤色信号灯の赤色信号点灯領域と特定し、前記混色制御手段１４によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じて前記利得制御手段１３に送出し、前記利得制御手段１３は入力したＲ信号を制御することで、赤色信号灯の点灯領域を適正な赤色として前記混色制御手段１４から利得制御手段１３を介して出力端子１６から外部に出力する。
【００４９】
前記信号灯検出手段１０で検出された点灯座標位置情報と点灯領域情報をメモリ９に記憶しておくこととする。
【００５０】
前記ホワイトバランス制御手段８は、前記信号灯検出手段１０を作動させる直前に撮像している被写体像中の白色信号を利用するなど公知の技法によりホワイトバランスをとっておくものとする。
【００５１】
図３において、ＲＧＢ比率の検出は、図３（ａ）の一般的な固体撮像素子の分光感度特性図及び図３（ｂ）のＬＥＤ発光素子を使用した各信号灯の発光波長特性図（赤信号６３０ｎｍ±５、黄信号５９２ｎｍ±５、青信号５０３ｎｍ±５にピークがあり、それぞれ３０ｎｍ〜５０ｎｍの半値幅を有する単峰特性を示す。）に基づきＲＧＢの信号レベルの比率をＲＧＢ比率検出手段１２で検出している。
図３（ａ）において、横軸は波長（ｎｍ）で、縦軸は相対感度を表す。
図３（ｂ）において、横軸は波長（ｎｍ）で、縦軸は相対発光強度を表す。
【００５２】
図の単板式固体撮像素子４の赤色チャンネルの分光感度特性と、赤信号の６３０ｎｍ±５にピークのある単峰特性のＬＥＤ発光素子の発光波長特性を組み合わせると、交通信号機の信号灯２の赤色信号点灯時の画素出力信号は赤色（Ｒ）信号であっても緑色（Ｇ）信号、青色（Ｂ）信号成分が含まれているので、ＲＧＢ比率検出手段１２に入力された赤色信号レベルが９０〜１００％のとき、緑色信号は５±２％及び青色信号レベルは４±２％、又は０、０％の比率になるように（下記（３式））混色制御手段１４で制御し赤色信号の赤色信号点灯領域として出力される。
【００５３】
本発明の監視用カメラ装置１の明るい昼間における作動と夜間における作動について説明する。
【００５４】
〈昼間における赤信号の色再現性〉
図４において、図の昼夜における交通信号機の赤信号灯の色再現性説明図において、図４（ａ）は明るい昼間における交通信号機の赤信号灯の色再現性を示すＲＧＢ信号のレベル比を示す。
【００５５】
昼間は信号の明るさと周囲の明るさは同じレベルと考えられ、昼間における固体撮像素子４の画素出力信号の赤色信号のレベルＲＳＤ（Response of Signal at Daylight＝％表示。実測値）は下記式のとおり、
ＲＳＤ＝９０Ｒ＋５Ｇ＋４Ｂ                      （１式）
であり、ほぼ赤色を再現している。
【００５６】
〈夜間における赤信号の色再現性〉
夜間においては、信号灯２周辺は暗くなるので、レンズ絞り制御手段、固体撮像素子の電子シャッタ制御手段及び利得制御手段１３が作動し、画面全体を明るくする制御が行われる。
【００５７】
仮に１５倍の利得制御が行われたと仮定すると、図４（ｂ）のように夜間のＲＳＮ（Response of Signal at Night＝％表示。実測値）は下記式のとおり、
ＲＳＮ＝１００Ｒ＋７５Ｇ＋６０Ｂ              （２式）
となり、赤信号は赤色ではなく薄い黄色になる。
上記１００Ｒの理論値は、９０Ｒ×１５倍で１３５０Ｒとなるが、１００％を超えるＲ信号は白圧縮及びニー補正によって規定レベル１００％に圧縮されるのでＲＳＮの実測値は（２式）のとおりとなる。
【００５８】
（２式）に示された比率のＲＳＮ信号が前記飽和領域検出手段１５へ入力されると、前記飽和領域検出手段１５は、交通信号機の赤色信号灯２の信号レベルが１００％を超過していることを検出し、前記レンズ絞り制御手段、固体撮像素子の電子シャッタ制御手段及び利得制御手段１３によって飽和レベル以下に信号レベルを減衰してからＲＧＢ比率検出手段１２へ入力され、その比率が、Ｒ＞Ｇ≒Ｂであれば赤色信号灯の赤色信号点灯領域と特定し、さらに前記混色制御手段１４によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じ、赤色信号灯の点灯を赤色として前記混色制御手段１４の出力端子１６から外部に出力される。
【００５９】
その結果、図４（ｃ）示す比率で、ＲＳＮは下記（３式）（％表示）で表される。
ＲＳＮ＝９０〜１００Ｒ＋５〜０Ｇ＋４〜０Ｂ    （３式）
即ち、通常のＲ信号又は混色のないＲ信号として出力され、モニタ１７には赤色信号灯として表示される。
【００６０】
上記は信号灯の点灯時の座標位置情報と領域情報に基づいて赤色信号灯の赤色信号点灯領域と特定しているが、他の方法として、前記信号制御手段７が、前記交通信号機の信号灯２の点灯／消灯時間に同期した信号灯位置に基づいて、青黄赤それぞれの信号灯のＲＧＢ信号レベルの比率を検出し、Ｒ＞Ｇ≒Ｂであれば赤色信号灯の赤色信号点灯領域と特定し、前記混色制御手段１４によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じ、赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタ１７に表示できるようにしてもよい。
【００６１】
さらに、交通信号機の信号灯が青→黄→赤→青の順で点灯／消灯を繰り返したとき、その点灯／消灯時間は青＞黄＜赤≒青の時間間隔で点灯／消灯を繰り返していることから、点灯／消灯時間又は点灯／消灯時間間隔に同期してその点灯座標位置情報及び点灯領域情報を検出し、青黄赤それぞれの信号灯のＲＧＢ信号レベル比率から赤色信号灯の赤色信号点灯領域を特定できる。
【００６２】
また、交差点で赤／黄信号が交互に点滅している場合、又は工事中等の交互通行のための赤／青の２信号が点滅している場合でも同様に点灯／消灯時間又は点灯／消灯時間間隔に同期してその点灯座標位置情報及び点灯領域情報を検出するようにすることもできる。
【００６３】
以上、赤色信号灯の赤色信号点灯領域を特定することについて記述したが、黄色及び青色信号灯についてもそれぞれ点灯領域を特定することが可能である。
【００６４】
黄色信号灯は、単板式固体撮像素子４の分光感度特性と、黄信号の５９２ｎｍ±５にピークのある単峰特性のＬＥＤ発光素子の発光波長特性を組み合わせると、そのＲＧＢ信号レベルの比率が、
Ｒ≒１００％、Ｇ≒３６％、Ｂ≒１％以下
であることから、前記Ｒ＞Ｇ＞Ｂの信号レベルの信号灯点灯座標位置に基づいて黄色信号灯の黄色信号点灯領域と特定し、前記混色制御手段１４によってＢ信号を減衰させ又は零とし、ＲＧ信号レベルはその比率を維持するようにして、黄色信号灯の点灯を黄色としてモニタに表示することもできる。
【００６５】
また、青色信号灯は、単板式固体撮像素子４の分光感度特性と、青信号の５０３ｎｍ±５にピークのある単峰特性のＬＥＤ発光素子の発光波長特性を組み合わせると、そのＧＢＲ信号レベルの比率が、
Ｇ≒１００％、Ｂ≒８０％、Ｒ≒１％以下
であることから、前記Ｇ＞Ｂ＞Ｒの信号レベルの信号灯点灯座標位置に基づいて青色信号灯の青色信号点灯領域と特定し、前記混色制御手段１４によってＲ信号を減衰させ又は零とし、ＧＢ信号レベルはその比率を維持するようにして、青色信号灯の点灯を青色としてモニタに表示することもできる。
【００６６】
さらにまた、昼間又は夜間において、各信号灯の表面に写り込んだ太陽光又は周辺の照明光による混色を防止して、前記交通信号機の信号灯２の本来の信号色として出力することができる。
【００６７】
即ち、前記信号制御手段７は、前記交通信号機の信号灯２のＲＧＢ信号比率から赤色信号の赤色信号点灯領域と特定した領域の点灯時と消灯時それぞれのＲＧＢ信号レベルをメモリ９に記憶し、メモリ９から読み出した前記赤色信号点灯領域の点灯時と消灯時それぞれの信号レベルに基づいて、点灯時のＲＧＢ信号レベルから消灯時のＲＧＢ信号レベルを減算してから前記混色制御手段１４によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域の写り込みによる混色を減じ、赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタ１７に表示できる。
【００６８】
また、黄色信号灯及び青色信号灯も同様にそれぞれの位置を検出し、そのＲＧＢ信号比率からそれぞれの領域の点灯時と消灯時それぞれのＲＧＢ信号レベルをメモリ９に記憶し、メモリ９から読み出した前記それぞれの領域の点灯時と消灯時それぞれの信号レベルに基づいて、点灯時のＲＧＢ信号レベルから消灯時のＲＧＢ信号レベルを減算することにより同様に写り込みによる混色を減ずる作用・効果を得ることができる。
【００６９】
前記メモリ９は、前記混色制御手段１４から出力され各信号灯色の混色が制御された前記赤色・黄色及び青色の各信号灯のｘｙ座標値、点灯領域を記憶しておき、該各信号灯のｘｙ座標値、点灯領域を常時該メモリ９から読み出すことにより連続して各信号灯検出に利用することができる。
【００７０】
また、黒地に人形（又は手形等歩行の可否を表示するもの）のイラスト部分だけが灯色に光るようにデザインされ、ＬＥＤ発光素子を使用して縦方向（又は横方向）に歩行者用の赤色信号及び青色信号が配列されている信号灯は、前記図２で示した３個配列の車用信号灯と同様にｘｙ座標値で示された領域と、２個配列された赤色信号灯及び青色信号灯の点灯／消灯時間又は点灯／消灯時間間隔に基づいて歩行者用信号灯であることを検出し、かつ、Ｒ＞Ｇ≒Ｂであれば歩行者用赤色信号灯として特定してＧＢ信号を減衰又は零レベルとし、Ｇ＞Ｂ＞Ｒであれば歩行者用青色信号灯であると特定してＧＢ信号レベルの比率を保持しＲ信号を減衰又は零レベルとして混色制御手段１４から出力することができる。
【００７１】
図５の本発明実施例の監視用カメラ装置の作用説明フローチャートに基づいて各手段の作用順序を説明する。
ステップＳ１「スタート」で本装置がスタートすると、先ずステップＳ２「飽和領域検出」で飽和領域検出手段１５によって撮像領域内のＲＧＢ信号レベルが１００％を超過し飽和状態であるかどうかを検出して「yes」のときは、ステップＳ２ａ「レベル正常化」で図示しないレンズ絞り手段、固体撮像素子の電子シャッタ制御手段及び前記利得制御手段１３のいずれか又は重複して作動させて飽和レベル以下に信号レベルを減衰させステップＳ３「ＷＨＴバランス制御」へ移行する。
【００７２】
ＲＧＢ信号レベルが適正値であり、飽和領域が無い「no」のとき、又は前記ステップＳ２ａ「レベル正常化」でＲＧＢ信号レベルが正常化したときは、ステップＳ３「ＷＨＴバランス制御」で前記信号灯検出手段１０を作動させる直前に撮像している被写体像中の白色信号を利用するなど公知の技法によりホワイトバランス制御手段８によってホワイトバランスをとる。
【００７３】
ホワイトバランス実行後は、ステップＳ４「信号灯検出」において、信号灯検出手段１０が作動し、前記固体撮像素子４から出力されるＲＧＢ信号それぞれの当該固体撮像素子４の分光感度特性と前記ＬＥＤ発光素子の発光波長特性に基づいて、前記撮像領域内で横方向又は縦方向で、かつ３個直列配列され周期的に繰り返し点灯／消灯する信号灯２を検出する。
【００７４】
さらに、ステップＳ５「ｘｙ座標領域検出」で、信号灯検出手段１０は各信号灯２の点灯時の各水平走査ラインの信号レベル及び点灯持続時間から画素のｘｙ座標値で示された領域を検出する。
【００７５】
ステップＳ４「信号灯検出」において信号灯２が検出されず「no」のときは、ステップＳ１２「通常監視画面表示」に移行し、通常監視画面の表示となりモニタ１７に表示する。
【００７６】
ｘｙ座標値で示された領域を検出後、ステップＳ６「点灯／消灯領域検出」に移行し、前記点灯／消灯領域検出手段１１は、前記信号灯検出手段１０から周期的に繰り返し出力される点灯時の信号灯２の前記ｘｙ座標値で示された領域と、同様に周期的に繰り返す各信号灯２の消灯時の信号レベル及び消灯持続時間内の画素のｘｙ座標値を検出（例えば、青信号灯が点灯後消灯し、次に点灯する時間までを消灯持続時間とする）することにより点灯／消灯を周期的に繰り返す交通信号機の信号灯２であると特定し、その出力信号を前記ＲＧＢ比率検出手段１２に送出する。
【００７７】
ステップＳ７「ＲＧＢ比率検出」では、前記ＲＧＢ比率検出手段１２によって信号灯２の画素のｘｙ座標値で示された領域のＲＧＢ信号レベルの比率を比較する。
【００７８】
ついで、ステップＳ８「青黄赤信号領域検出」ではｘｙ座標値で示された領域のＲＧＢ信号の画像信号レベルが、
Ｒ＞Ｇ≒Ｂ（又はＲ＞＞Ｇ、Ｂ）であれば赤色信号灯、
Ｒ＞Ｇ＞Ｂ（又はＲ、Ｇ＞＞Ｂ）であれば黄色信号灯、
Ｇ＞Ｂ＞Ｒ（又はＧ、Ｂ＞＞Ｒ）であれば青色信号灯、
として検出し特定することができる。
【００７９】
ステップＳ９「混色制御」では、前記混色制御手段１４によって前記赤色信号点灯領域内ではＧＢ信号を、黄色信号点灯領域内ではＢ信号を、青色信号点灯領域内ではＧＢ信号の比率を維持してＲ信号を減衰させ又は零として前記各信号点灯領域の混色を減じ、赤色信号灯の点灯を赤色として、黄信号灯の点灯は黄色として、青信号灯の点灯は青色としてモニタ１７に表示している。
【００８０】
また、同時に前記信号制御手段７は、メモリ９から読み出した各信号点灯領域の点灯時と消灯時それぞれの信号レベルを読み出し、点灯時のＲＧＢ信号レベルから消灯時のＲＧＢ信号レベルを減算することによって各信号点灯領域内の写り込みによる混色を減ずることができる。
【００８１】
ステップＳ１０「利得制御」では、ステップＳ９「混色制御」で混色及び写り込みのないＲＧＢ信号レベル含めて撮像領域全ての信号レベルを利得制御手段１３で適正値に制御される。
【００８２】
ついで、ステップ１１「信号灯色表示出力」では、適正値にレベル制御されたＲＧＢ信号を出力端子１６を介してモニタ１７で各信号灯の表示色そのままの点灯色が表示される。
【実施例２】
【００８３】
本実施例は、前記信号制御手段７の信号灯検出手段１０に信号灯の形状・個数認識回路機能を備えることにより、横方向又は縦方向に３個又は２個の直列配列された前記交通信号機の信号灯２の円形等の形状と個数から交通信号機の信号灯２であると特定し、その形状領域部分における青黄赤それぞれの信号灯のＲＧＢ信号レベルの比率を検出し、Ｒ＞Ｇ≒Ｂであれば赤色信号灯の赤色信号点灯領域と特定し、前記混色制御手段１４によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じ、赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタ１７に表示可能にした。
【００８４】
したがって、横又は縦３個又は２個で構成する交通信号機の信号灯２をその形状と個数で認識し、そして赤色信号灯の赤色信号点灯領域と特定しているので、夜間において、他の形状のイルミネーション又は照明等と明確に区別して赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタ１７に表示できる。
【００８５】
その他の構成及び作用は実施例１に準ずる。
【実施例３】
【００８６】
本実施例は、前記信号制御手段７が、前記交通信号機の信号灯２の点滅制御信号を有線又は無線の送受信機を設置することにより受信し、赤色信号灯の点滅制御信号に基づいて点灯した前記赤色信号灯を赤色信号点灯領域と特定し、前記混色制御手段１４によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減ずることによって、赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタ１７に表示可能とした。
【００８７】
したがって、昼間又は夜間に拘わらず前記交通信号機の信号灯２の点滅制御信号を受信して点灯した前記赤色信号灯を赤色信号点灯領域として認識でき、飽和状態であっても赤色信号灯の赤色信号点灯領域を最も正確に認識しできる。
【００８８】
同様に、前記交通信号機の青色信号灯及び黄色信号灯の点滅制御信号を受信して青色信号点灯領域及び黄色信号点灯領域として認識し、確実に青色信号灯及び黄色信号灯としてモニタに表示することもできる。
【００８９】
その他の構成及び作用は実施例１に準ずる。
【実施例４】
【００９０】
本実施例は、前記信号制御手段７が、昼間の飽和していない前記交通信号機の信号灯２のＲＧＢ信号比率から赤色信号の赤色信号点灯領域と特定した前記赤色信号点灯領域をメモリ９に記憶し、常時前記メモリ９から読み出した赤色信号点灯領域情報に基づいて、前記混色制御手段１４によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じ、赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタ１７に表示可能とした。
【００９１】
したがって、前記交通信号機の信号灯２が夜間の飽和している状態でも前記メモリ９から読み出した信号が赤色信号点灯領域と特定されているので、
青黄赤それぞれの信号灯のＲＧＢ信号レベルの比率を検出する必要もなく、
前記混色制御手段１４によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じ、的確に赤色信号灯を赤色信号として出力できる。
【００９２】
その他の構成及び作用は実施例１に準ずる。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
夜間や雨天時において、交通信号機の信号灯が存在する交差点等を監視用カメラ装置で撮像したとき、周囲の状況を明るく撮像するためレンズ絞りを開放方向へ、固体撮像素子の電子シャッタ制御手段及び利得制御手段によって利得を上げると、交通信号機の信号灯の特に赤信号が飽和してしまい薄い黄色又は白色となり、モニタ上で誤認してしまう。
本発明は、青黄赤それぞれの信号灯点灯位置、点灯／消灯時間、点灯／消灯時間間隔、形状と個数、信号灯の点滅制御信号に基づいてＲＧＢ信号レベルの比率を検出し、Ｒ＞Ｇ≒Ｂであれば赤色信号灯の赤色信号点灯領域と特定し、前記混色制御手段によって前記赤色信号点灯領域内のＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じ、赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタに表示可能とした。
【符号の説明】
【００９４】
１：監視用カメラ装置
２：信号灯
３：レンズ
４：固体撮像素子
５：Ｓ／Ｈ（サンプルホールド回路）
６：Ａ／Ｄ変換手段
７：信号制御手段
８：ホワイトバランス制御手段
９：メモリ
１０：信号灯検出手段
１１：点灯／消灯領域検出手段
１２：ＲＧＢ比率検出手段
１３：利得制御手段（信号処理回路を含む）
１４：混色制御手段
１５：飽和領域検出手段
１６：出力端子
１７：モニタ
１８：撮像領域
１９：信号灯画像
２０：固体撮像素子駆動手段（電子シャッタ制御手段を含む）
２１：同期信号発生手段
【要約】
【課題】監視用カメラによって交通信号機の信号灯を夜間に撮像したとき、赤色信号灯を飽和させず信号灯以外の撮像領域も明るく撮像できる監視用カメラ装置を提供する。
【解決手段】その撮像領域内の交通信号機の信号灯の点灯、点灯／消灯時間、形状と個数又は信号灯制御信号を検出し、前記信号灯のＲＧＢ信号の比率を検出するＲＧＢ比率検出手段と、ＲＧＢ信号の利得を制御する利得制御手段と、各信号灯色の混色を制御する混色制御手段とで構成する信号制御手段を備え、信号制御手段が、青黄赤それぞれの信号灯の点灯、点灯／消灯時間、形状と個数又は信号灯制御信号に基づいてＲＧＢ信号レベルの比率を検出し、Ｒ＞Ｇ≒Ｂであれば赤色信号灯の赤色信号点灯領域と特定し、前記混色制御手段によってＧＢ信号を減衰させ又は零として前記赤色信号点灯領域における混色を減じ、赤色信号灯の点灯を赤色としてモニタに表示可能とした。
【選択図】  図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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