(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像の輝度を調整する機能を備えたカメラと、該カメラに入力画像の輝度調整を指示する輝度制御手段とを有する撮像装置であって、
輝度制御手段は、
入力画像から対象物体を検出し、抽出する対象物体検出・抽出手段と、
対象物体の検出待ち時間を定める検出待ちタイマーと、
輝度制御値の変更周期を定める変更周期タイマーと、
前記対象物体検出・抽出手段が対象物体を検出・抽出した場合は、輝度制御値を対象物体の輝度の平均値と輝度の目標値から定められる値とし、前記対象物体検出・抽出手段が対象物体を前記検出待ちタイマーの定める時間内に検出しなかった場合は、輝度制御値を前記変更周期タイマーの定める変更周期毎に変更する輝度制御値計算手段とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
入力画像の輝度を調整する機能を備えたカメラと、該カメラに入力画像の輝度調整を指示する輝度制御手段とを有する撮像装置であって、
輝度制御手段は、
入力画像から対象物体を検出し、抽出する対象物体検・抽出出手段と、
対象物体の検出待ち時間を定める検出待ちタイマーと、
日時を示す時計と、
時間帯と輝度制御値の対応を定めるテーブルと、
前記対象物体検出・抽出手段が対象物体を検出・抽出した場合は、輝度制御値を対象物体の輝度の平均値と輝度の目標値から定められる値とし、前記対象物体検出・抽出手段が対象物体を前記検出待ちタイマーの定める時間内に検出しなかった場合は、輝度制御値を時間帯と輝度制御値の対応テーブルの定める値とする輝度制御値計算手段とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１に記載の撮像装置であって、
前記輝度制御手段は
時間帯と輝度制御値の変更範囲の対応テーブルと、
前記対象物体検出・抽出手段が前記検出待ちタイマーの定める時間内に検出しなかった場合は、輝度制御値を時間帯と輝度制御値の変更範囲の対応テーブルの定める範囲で、前記変更周期タイマーの定める変更周期毎に段階的に変更する輝度制御値計算手段とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１、請求項２、及び請求項３に記載の撮像装置であって、
前記対象物体検出・抽出手段が対象物体を検出した場合の輝度制御値を用いて、テーブルを自動的に更新することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路監視カメラ等の撮像装置に関し、特に、太陽の位置の変化や天候の変化等の環境変化に従って対象物体の明るさが変化した場合にも、対象物体の輝度値が適正な値になるように調整する撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、周囲の明るさが変化した場合にも、撮像装置で撮影された対象物体の輝度値が適正な値となるように絞りを制御する方法が考案されている。しかし、周囲の明るさの変化が急激であったり、撮影範囲内に対象が写っていない間に周囲の明るさが変化すると、絞りの制御が有効に働かない場合がある。
【０００３】
この問題を解決する例として、「自動画像認識装置」（特開平6-301884）がある。この例の概略構成を図１２に示す。
【０００４】
この例は、路面を撮影する撮影手段（カメラ）と、この撮影画像を正規化する画像処理部と、正規化された画像を記憶する画像メモリと、画像メモリに記憶されたデータをもとに、対象物体切り出し等の処理を行い、対象物体を認識する認識処理部を有し、概略、以下のように絞りを制御する。
【０００５】
なお、認識処理部は、入力画像の平均輝度を正確に計算するために、予め、路面に描かれた白線、文字等のペイント部を抽出しておく。
１．所定のサンプリング時間毎に撮影された路面の画像は、画像処理部で正規化され、画像メモリに記憶される。
２．認識処理部は、画像メモリに記憶された路面の画像から、ペイント部を除外し、残った画像の平均輝度から新たな絞り値を計算し、絞りを制御する。
【０００６】
この例は、ペイント部は除外しているが、実質的には、背景を含んだ入力画像の平均輝度を基に、新たな絞り値を計算している。
【０００７】
入力画像中で、対象物体と太陽等の光源がなす角度と、背景と光源がなす角度が異なる場合には、対象物体の反射と背景の反射の関係が異なる。従って、背景を含んだ入力画像の平均輝度値に合わせて絞りを制御しても、対象物体の輝度値を適切な値に制御できない。
【０００８】
一例として、対象物体がカメラの光軸に対して垂直に近い角度で、背景が光軸に対して水平に近い角度をなしている場合について説明する。
背景を含んだ入力画像の平均輝度値が最適になるように絞りを制御すると、
逆光の場合には、対象物体は適切な輝度よりも暗くなり、
順光の場合には、対象物体の適切な輝度よりも明るくなる。
【０００９】
このように、太陽等の光源が移動すると、対象物体の平均輝度値と背景を含んだ入力画像の平均輝度値の関係は変化してしまう。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従って、ペイント部を除去したとしても、背景を含んだ入力画像の平均輝度値に合わせて絞りを制御すると、対象物体の輝度値を最適にはできない場合がある。
本発明は、太陽の位置の変化や、天候の変化等の環境変化に適応して、対象物体の輝度値を目標とする輝度値に調整することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、入力画像の輝度を調整する機能を備えたカメラと、該カメラに入力画像の輝度調整を指示する輝度制御手段とを有する撮像装置であって、輝度制御手段は、入力画像から対象物体を検出し、抽出する対象物体検出・抽出手段と、対象物体の検出待ち時間を定める検出待ちタイマーと、輝度制御値の変更周期を定める変更周期タイマーと、前記対象物体検出・抽出手段が対象物体を検出・抽出した場合は、輝度制御値を対象物体の輝度の平均値と輝度の目標値から定められる値とし、前記対象物体検出・抽出手段が対象物体を前記検出待ちタイマーの定める時間内に検出しなかった場合は、輝度制御値を前記変更周期タイマーの定める変更周期毎に変更する輝度制御値計算手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
以下図をもって説明する。図１は、本発明の基本構成を示す。カメラ１で撮影された入力画像は、輝度制御手段５の対象物体検出・抽出手段４に送られる。
【００１３】
対象物体検出・抽出手段４は、入力画像から対象物体の検出・抽出処理を行い、結果を輝度制御値計算手段に送る。対象物体の検出・抽出方法としては、様々な画像処理手法が提案されており、それらのいずれかを用いることができる。
【００１４】
輝度制御値計算手段は、対象物体の検出待ち時間を定める検出待ちタイマーの値が所定値になるまで、対象物体が検出・抽出できたか判定を行う。
対象物体が検出できた場合、輝度制御値計算手段は、抽出した対象物体の輝度の平均値を計算し、求められた輝度の平均値と輝度の目標値を基に、予め設定された計算式、あるいは参照テーブルにより、新たな輝度制御値を求め、この輝度制御値を変更後の輝度制御信号としてカメラに送る。
【００１５】
計算式としては、例えば次式を用いる。
【００１６】
【数１】
0003729009.tif 000002
【００１７】
係数ａは、輝度制御値の変化と輝度の平均値の変化の関係から求めておく。
この輝度の調整により対象物体の輝度の平均値は輝度の目標値に収斂する。
【００１８】
対象物体が検出待ち時間内に検出できない場合は、以下の方法で輝度制御値を変更し、再度対象物体の検出・抽出処理を行う。
１．輝度制御値の変更周期を定める変更周期タイマーの値が所定値になる毎に、輝度制御値を所定量ds増加し、変更周期タイマーをリセットすると共に、対象物体の検出・抽出処理を行う。
【００１９】
時間帯によって対象物体の出現頻度が変化する場合には、時間帯と対象物体の検出待ち時間及び輝度制御値の変更周期の対応テーブルを作成し、各時間帯毎に合わせて対象物体の検出待ち時間、及び輝度制御値の変更周期を定めてもよい。各値は、例えば出現頻度が高い時間帯には短く、出現頻度が低い時間帯は長く設定する。
２．日時を示す時計と、時間帯と輝度制御値の対応テーブルを追加し、時計により現在の日時を求め、時間帯と輝度制御値の対応テーブルの示す値に輝度制御値を設定する。
３．日時を示す時計と、時間帯と輝度制御値の変更範囲の対応テーブルを追加し、現在の日時と、時間帯と輝度制御値の変更範囲の対応テーブルに従って輝度制御値を変更する。
４．対象物体が検出・抽出され、輝度制御値を変更した場合は、時間帯と輝度制御値の対応テーブル、あるいは、時間帯と輝度制御値の変更範囲の対応テーブルを更新する。
【００２０】
時間帯と輝度制御値の対応テーブルの更新方法の例としては、
テーブル中の現在の時間帯に対応する輝度制御値を、変更後の輝度制御値で置き換える、あるいは、テーブル中の現在の時間帯に対応する輝度制御値と変更後の輝度制御値との平均値で置き換える等がある。
【００２１】
時間帯と輝度制御値の変更範囲の対応テーブルの更新方法の例としては、
変更後の輝度制御値とテーブル中の現在の時間帯に対応する輝度制御値の最大値とを比較し、変更後の輝度制御値の方が大きければ、輝度制御値の最大値を現在の輝度制御値とし、変更後の輝度制御値とテーブル中の現在の時間帯に対応する輝度制御値の最小値とを比較し、変更後の輝度制御値の方が小さければ、輝度制御値の最小値を現在の輝度制御値とし、テーブル中の現在の時間帯に対応する最大値、最小値と置き換える等がある。
【００２２】
輝度調整機能の例としてレンズの絞り制御がある。
他の輝度調整機能の例として、画像信号の増幅・Ａ／Ｄ変換する手段を、ゲイン制御の可能なゲイン制御増幅・Ａ／Ｄ変換手段とし、ゲイン制御増幅・Ａ／Ｄ変換手段のゲインを制御してもよい。
【００２３】
以上の方法により、太陽の位置の変化や天候の変化等の環境変化に従って対象物体の明るさが変化した場合にも、対象物体の輝度値が適正な値になるように調整することが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図２は、輝度調整を絞り制御で実現する本発明の実施例１の構成を示し、図３は、実施例１の流れを示す。
【００２５】
カメラ１１で撮影された入力画像は、増幅・Ａ／Ｄ変換手段１２で増幅・Ａ／Ｄ変換され、画像保持手段１３に保持される。
【００２６】
絞り制御手段１５の対象物体検出・抽出手段１４は、撮影された入力画像に対し対象物体の検出・抽出処理を行い、対象物体が検出・抽出できたか判定を行う（Ｓ１）。
対象物体が検出・抽出できた場合、絞り制御手段１５は、対象物体の輝度の平均値Ｅを求め、計算式、あるいは輝度の平均値Ｅと新たな絞り値の対応を定めた参照テーブルに従って新たな絞り値を求め、変更後の絞り値としてカメラ１１に送る。
【００２７】
この絞り値の変更により、新たな入力画像内の対象物体の輝度の平均値Ｅは、輝度の目標値Ｅｄに収斂する。
【００２８】
対象物体が検出できない場合、絞り制御手段１５は、対象物体の検出待ち時間を定めるタイマー１の値を参照し、０であれば、タイマー１を起動する（Ｓ２）。タイマー１を起動後、Ｔｉを超えても対象物体を検出できない場合（Ｓ３）は、絞り値の変更周期を定めるタイマー２の値を参照し、０であれば、絞り値をds増加する（Ｓ４）。絞り値Ｓが予め設定した変更範囲、最小値Sminから最大値Smaxまで、から外れた場合は、絞り値Ｓを、最大値Smax、あるいは最小値Sminとし、タイマー２を起動する（Ｓ５）。タイマー２の値が絞り値の変更周期Ｔｊを越えても対象物体を検出できない場合、ステップＳ４からステップＳ５の処理を繰り返す。
【００２９】
タイマーの所定値は、図４に示す、各時間帯とタイマーの所定値を定めるテーブル１を設け、現在の時間帯に対応するＴｉ、Ｔｊの値を設定しても良い。
【００３０】
図５に実施例２の構成、図６に実施例２の流れを示す。絞り制御手段２５は、時間帯と絞り値を設定したテーブル２を有する。対象物体が検出・抽出できた場合の処理は、実施例１と同様である。
【００３１】
対象物体が検出できない場合、絞り制御手段２５はタイマー１の値を参照し、０であれば、タイマー１を起動する（Ｓ２２）。
タイマー１を起動後、タイマー１の値がＴｉを超えても対象物体が検出できない場合は（Ｓ２３）、図７に示す各時間帯の絞り値を定めるテーブル２を参照し、絞り値Ｓを現在の時間帯に対応する絞り値Ｓｉに変更し、タイマー１の値を０にリセットする。
【００３２】
テーブル２には、予めカメラを設置した状態での各時間帯における絞り値Ｓｉを設定しておく。
【００３３】
図８に実施例３の構成、図９に実施例３の流れを示す。絞り制御手段３５は、時間帯と絞り値の変更範囲を設定したテーブル３を有する。対象物体が検出・抽出できた場合の処理は、実施例１と同様である。
【００３４】
対象物体が検出できない場合、絞り制御手段３５はタイマー１の値を参照し、０であれば、タイマー１を起動する（Ｓ３２）。
タイマー１を起動後、タイマー１の値がＴｉを超えても対象物体が検出できない場合は（Ｓ３３）、図１０に示す、時間帯と絞り値の変更範囲を定めるテーブル３を参照し、絞り値Ｓを現在の時間帯に対応する絞り値変更範囲（最小値Ｓｉmin から最大値Ｓｉmax ）で所定量dsずつ増加する。
【００３５】
テーブル３には、予め、カメラを設置した状態での、各時間帯に対する絞り値変更範囲を設定しておく。
【００３６】
図１１に実施例４の構成を示す。実施例４は、実施例１の増幅・Ａ／Ｄ変換手段１２の代わりに、ゲイン制御増幅・Ａ／Ｄ変換手段４２を設け、絞り制御手段１５の代わりに、ゲイン制御手段４５を設け、ゲイン制御増幅・Ａ／Ｄ変換手段４２のゲインを制御する例である。したがって実施例１〜３の絞り制御をゲイン制御に置き換えれば、実施例１〜３と同様の手段で輝度値の調整が行える。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したごとく、本発明によれば、季節、時刻等の環境変化により対象物体の明るさが変化する場合にも、撮像した対象物体の輝度値を適切な値に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の基本構成
【図２】  実施例１の構成
【図３】  実施例１の流れ
【図４】  テーブル１：時間帯とタイマーの所定値
【図５】  実施例２の構成
【図６】  実施例２の流れ
【図７】  テーブル２：時間帯と絞り値
【図８】  実施例３の構成
【図９】  実施例３の流れ
【図１０】テーブル３：時間帯と絞り値の変更範囲
【図１１】  実施例４の構成
【図１２】  従来例の構成
【符号の説明】
１、１１  カメラ
１２  増幅・Ａ／Ｄ変換手段
１３  画像保持手段
４、１４  対象物体検出・抽出手段
５  輝度制御手段
１５、２５、３５  絞り制御手段
４２  ゲイン制御増幅・Ａ／Ｄ変換手段
４５  ゲイン制御手段
【図１】
0003729009.tif 000003
【図２】
0003729009.tif 000004
【図３】
0003729009.tif 000005
【図４】
0003729009.tif 000006
【図５】
0003729009.tif 000007
【図６】
0003729009.tif 000008
【図７】
0003729009.tif 000009
【図８】
0003729009.tif 000010
【図９】
0003729009.tif 000011
【図１０】
0003729009.tif 000012
【図１１】
0003729009.tif 000013
【図１２】
0003729009.tif 000014