(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視領域を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で得られる映像を表示するモニタ表示器と、
前記撮像手段からの映像信号を画像処理する画像処理部と、
前記撮像手段の露光量を、前記画像処理部での処理に適した露光量と、前記モニタ表示器でのモニタ表示に適した露光量とに選択的に切り換える切り換え手段と、
を有することを特徴とする画像監視装置。
【請求項２】
監視領域を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で得られる映像を表示するモニタ表示器と、
前記撮像手段からの映像信号を画像処理する画像処理部と、
前記画像処理部での画像処理に適した露光量を、画像処理結果に基づいて設定する画像処理用露光量設定手段と、
前記撮像手段の露光量を、前記画像処理用露光量設定手段で設定された露光量と、前記モニタ表示器でのモニタ表示に適した露光量とを選択的に切り換える切り換え手段と、
を有することを特徴とする画像監視装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の画像監視装置であって、
前記画像処理部は、前記映像信号の画像処理によって前記監視領域内から監視対象を抽出して監視するものであることを特徴とする画像監視装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか記載の画像監視装置であって、
前記切り換え手段は、前記撮像手段の絞り値を、前記画像処理部での処理に適した値と、前記モニタ表示器でのモニタ表示に適した値とに選択的に切り換えるものであることを特徴とする画像監視装置。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれか記載の画像監視装置であって、
前記切り換え手段は、前記撮像手段の露出時間を、前記画像処理部での処理に適した値と、前記モニタ表示器でのモニタ表示に適した値とに選択的に切り換えるものであることを特徴とする画像監視装置。
【請求項６】
監視領域を撮像して得られる映像の表示を行う操作と、前記監視領域を撮像した映像信号の画像処理により前記監視領域内から監視対象を抽出して監視する操作とを、同時ないしは択一的に行うことで前記監視領域の監視を行う画像監視方法であって、
主として行う前記操作の交代毎、もしくは択一的に行う前記操作の交代毎に、撮像を行う撮像手段の露光量を、交代後の操作に適した値に切り換えることを特徴とする画像監視方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばテレビカメラにより自動車専用道路のトンネル内部を監視する場合のように、所定の領域を画像を基に監視する画像監視装置および画像監視方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、自動車専用道路上にある長大なトンネルには、内部の交通流を監視するために、画像監視装置が設けられている。
【０００３】
従来のこの種の画像監視装置では、図３に示すように、監視領域Ｔであるトンネル内部にテレビカメラ２１が多数設置され、これらのテレビカメラ２１は分配器２２や切り換えスイッチ２３を介してモニタ表示器２４に接続されており、各テレビカメラ２１で得られた映像がモニタ表示器２４に表示されるようになっている。係員は、モニタ表示器２４の画面を目視することで、トンネル内部の交通渋滞や事故、火災等の異状を検知し監視することができる。
【０００４】
この場合、係員の目視による監視だけでは、係員への負担が大きいので、従来の装置では、モニタ表示器２４とは別に、画像処理部２５が設けられており、この画像処理部２５にテレビカメラ２１からの映像信号が入力するようになっている。画像処理部２５は、テレビカメラ２１の映像信号に対してフレームによる画像エリアの限定、エリアの画像の今回分と前回分との差分算出等、種々の画像処理をすることにより、異状を自動的に検知するものである。
【０００５】
この画像処理部２５の処理により、監視業務の多くの部分が自動化され、係員の負担が軽減される。
【０００６】
なお、監視領域に設置されるテレビカメラ２１は、通常、光学系のメカニカル絞り機構のような露光量調整部を有しており、露光量の調整が可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の画像監視装置では、係員によるモニタ監視を行いやすくするために、テレビカメラ２１での露光量を多めに設定して、モニタ画面に明るい画像が表示されるようにしているのが普通である。モニタ画面の画像を明るくすることで、係員は目を疲れさせることなく、長時間にわたって全体的な監視をすることができる。
【０００８】
この場合、テレビカメラ２１からの映像信号は画像処理部２５にも入力するから、前記のようにテレビカメラ２１での露光量が多めに設定されていれば、画像処理部２５には輝度レベルが高い映像信号が入力することになる。
【０００９】
ところが、画像処理部２５は、自動車のテールランプの追跡のように、特定のエリアで高輝度となる特定物の画像を監視するもので、全体的な監視ではないから、明るい画像を必要とせず、周辺画像が黒に塗り潰された比較的暗い画像を必要とする。このような画像処理部２５に明るい画像の信号が入力すれば、画像処理上のノイズ成分となる周辺画像が際立って画像処理部２５では高精度の画像処理が難しくなる結果、異状の検知が的確に行われなくなるおそれがある。
【００１０】
このように、係員によるモニタ監視と、画像処理部２５での画像処理とでは、必要とする映像信号の輝度レベルにかなりの差があるにもかかわらず、従来では、テレビカメラ２１の露光量を多めに設定して、映像信号の輝度レベルを係員によるモニタ監視に適合させているのが実情である。
【００１１】
これに対しては、画像処理部２５に入力する映像信号の輝度レベルを、入力する段階で適当な回路により低く抑えることも考えられるが、この段階で調整できるレベル範囲は広いものではなく、必要とする輝度レベルにまで調整することは難しい。また、入力する映像信号の輝度レベルを低く抑えたとしても、モニタ監視の都合で係員がテレビカメラ２１の露光量（絞りの開度）を変えた場合には、画像処理部２５に入力する映像信号の輝度レベルが大きく変化することになるから、その時点で精度のよい異状検知が難しくなる。
【００１２】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、撮像手段での露光量が画像処理部での映像信号の処理に合わせて調整されるようにして、画像処理部による異状検知が高精度、的確に行われるようにすることを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を達成するために、次のような構成を有する。
【００１４】
請求項１記載の発明は、監視領域を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で得られる映像を表示するモニタ表示器と、前記撮像手段からの映像信号を画像処理する画像処理部と、前記撮像手段の露光量を、前記画像処理部での処理に適した露光量と、前記モニタ表示器でのモニタ表示に適した露光量とに選択的に切り換える切り換え手段とを有している。
【００１５】
請求項２記載の発明は、監視領域を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で得られる映像を表示するモニタ表示器と、前記撮像手段からの映像信号を画像処理する画像処理部と、前記画像処理部での画像処理に適した露光量を、画像処理結果に基づいて設定する画像処理用露光量設定手段と、前記撮像手段の露光量を、前記画像処理用露光量設定手段で設定された露光量と、前記モニタ表示器でのモニタ表示に適した露光量とを選択的に切り換える切り換え手段とを有している。
【００１６】
請求項１，２によれば、モニタ表示切り換え手段により、主として行うモニタ表示操作ないし画像処理部での処理操作の交代毎、もしくは択一的に行う前記操作の交代毎に、撮像を行う撮像手段の露光量を、交代後の操作に適した値に切り換えることができ、露光量を常時最適な値に維持することができる。
【００１７】
なお、請求項３に記載したごとく、これら画像監視装置における前記画像処理部は、前記映像信号の画像処理によって前記監視領域内から監視対象を抽出して監視するものであるのが好ましく、そうすれば、画像監視装置にとって最適な露光量と、モニタ表示にとって最適な露光量とが大きく異なっているので、このような画像監視装置に本発明を実施できれば、その作用効果は顕著なものとなる。また、請求項４に記載したごとく、これら画像監視装置における前記切り換え手段は、前記撮像手段の絞り値を、前記画像処理部での処理に適した値と、前記モニタ表示器でのモニタ表示に適した値とに選択的に切り換えるものであるのが好ましい。
【００１８】
また、請求項５に記載したごとく、これら画像監視装置における前記切り換え手段は、前記撮像手段の露出時間を、前記画像処理部での処理に適した値と、前記モニタ表示器でのモニタ表示に適した値とに選択的に切り換えるものであるのが好ましい。
【００１９】
請求項６記載の発明は、監視領域を撮像して得られる映像の表示を行う操作と、前記監視領域を撮像した映像信号の画像処理により前記監視領域内から監視対象を抽出して監視する操作とを、同時ないしは択一的に行うことで前記監視領域の監視を行う画像監視方法であって、主として行う前記操作の交代毎、もしくは択一的に行う前記操作の交代毎に、撮像を行う撮像手段の露光量を、交代後の操作に適した値に切り換えることに特徴を有しており、これにより、露光量を常時最適な値に維持することができるようになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１および図２に基づいて本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る画像監視装置の構成図で、図２は、その一部である画像処理部での露光量設定動作を示すフローチャートである。
【００２１】
本実施の形態に係る画像監視装置は、トンネル内の交通流監視用で、図１に示すように、撮像手段としてのテレビカメラ１と、モニタ表示器２と、画像処理部３とを有している。
【００２２】
テレビカメラ１は、監視領域Ｔであるトンネル内部に多数設置される。各テレビカメラ１は、光学系のメカニカル絞り機構のように、露光量を調整しうる露光量調整部４を有するものとする。また、ＣＣＤカメラでは、ＣＣＤの電子シャッター機能を担う部分がもう一つの露光量調整部となる。
【００２３】
テレビカメラ１は、分配器５と切り換えスイッチ６とを介してモニタ表示器２に接続されており、いずれかのテレビカメラ１で得られた映像がモニタ表示器２に選択的に表示されるようになっている。
【００２４】
モニタ表示器２に入力する映像信号は、モニタ用露光量設定手段７にも入力する。このモニタ用露光量設定手段７は、テレビカメラ１の露光量の値をモニタ表示に適した値に設定するものである。その設定信号がテレビカメラ１の露光量調整部４に送られ、その設定信号に基づいて絞りの開閉等の処理を行ってテレビカメラ１の露光量が多めに調整され、テレビカメラ１からはモニタ表示に適した輝度レベル（比較的高い輝度レベル）の映像信号が得られるようになる。
【００２５】
テレビカメラ１からの映像信号は画像処理部３にも入力する。画像処理部３は、テレビカメラ１の映像信号に対して、フレームによる画像エリアの限定と、限定した画像エリアにおける画像の差分算出等の画像処理をすることにより、例えば自動車のテールランプのような特定物の画像を注視し、異状を自動的に検知するものである。
【００２６】
この画像処理部３には、画像処理用露光量設定手段８がある。画像処理用露光量設定手段８とは、テレビカメラ１の露光量の値を画像処理部３での処理に適した値に設定するものであって、その設定信号がテレビカメラ１の露光量調整部４に送られることで、絞りを開閉する等の処理によりテレビカメラ１の露光量が少なめに調整され、テレビカメラ１からは画像処理に適した輝度レベル（比較的低い輝度レベル）の像信号が得られる。
【００２７】
この実施の形態では、画像処理用露光量設定手段８は、ソフトウェア上に機能的に存在するもので、画像処理部３の中央制御手段であるＣＰＵが、画像処理に併せて、後に詳述する図２のルーチンにより、テレビカメラ１での露光量を設定する動作をすることで、画像処理用露光量設定手段８として機能する。
【００２８】
画像処理用露光量設定手段８からの設定信号、およびモニタ用露光量設定手段７からの設定信号は切り換え器９に入力する。この切り換え器９は係員により適宜操作されるもので、その切り換えにより、いずれかの設定信号がテレビカメラ１のメカニカル絞り機構等の露光量調整部４に送られる。
【００２９】
なお、図示の実施の形態の構成において、モニタ用露光量設定手段７は、モニタ表示器２に入力する映像信号に基づいてモニタ表示に適した露光量設定値を設定し出力するようにしたが、モニタ監視のためには肉眼で見やすい明るい画像が得られればよく、細かい輝度調整は特に要しないから、モニタ用露光量設定手段７としては、固定の値を示す一定の設定信号を出力するものでもよく、また、可変抵抗器のように係員に操作される設定器でもよい。
【００３０】
次に、上記構成の動作を説明すると、まず、テレビカメラ１からの映像信号はモニタ表示器２にも画像処理部３にも入力される。
【００３１】
この場合、設定信号の切り換え器９が画像処理部３の側に切り換わっていれば、画像処理用露光量設定手段８からの設定信号が、この切り換え器９を通じてテレビカメラ１の露光量調整部４に送られるから、露光量調整部４は、画像処理用の露光量設定値で制御されることになり、テレビカメラ１の露光量は少なめに調整され、テレビカメラ１からは、画像処理に適した輝度レベル（比較的低い輝度レベル）の映像信号が得られる。
【００３２】
このとき、モニタ表示器２には、輝度レベルの低い映像信号により暗い画像が表示されることになるが、この間は、画像処理部３が輝度レベルの低い映像信号により高精度で異状の検知を行っているから、特に問題はない。
【００３３】
設定信号の切り換え器９は、係員の判断で、または画像処理部３が異状を検知し、そのことを示す信号を出力したようなときに、モニタ用露光量設定手段７の側に切り換えればよい。
【００３４】
切り換え器９がモニタ用露光量設定手段７の側に切り換われば、モニタ表示に適した露光量値を示す設定信号がテレビカメラ１の露光量調整部４に送られるから、露光量調整部４は、モニタ表示に適した設定値で制御されることになり、テレビカメラ１の露光量は多めに調整される。これで、テレビカメラ１からは、モニタ表示に適した輝度レベル（比較的高い輝度レベル）の映像信号が得られて、モニタ表示器２の画面には明るい画像が表示され、目視による全体観察が行いやすくなる。
【００３５】
ところで、画像処理部３の中央制御手段であるＣＰＵは、トンネル内の交通流監視のために所要の画像処理を行うとともに、図２に示すようなルーチンにより、画像処理用露光量設定手段８として機能し、テレビカメラ１の絞りを開閉制御してその露光量を画像処理部３での処理に適した値に制御する。
【００３６】
まず、ＣＰＵはステップＳ１で１画面分の映像信号を取り込み、ステップＳ２でその画像にフレームをかぶせて計測エリアをトンネル内の道路面に限定する。ステップＳ３では、計測エリアについて予め生成しておいた背景画像と入力画像との差分を取り、差分があるか否かを判断する。差分がなければ、それは道路面に車両が存在しないことを示しており、画像的にも変化がないから、元のステップに戻るが、差分があれば、道路面に車両が存在しているから、ステップＳ４に進み、車両存在エリアを限定し、これを計測エリアから除去する。
【００３７】
次のステップＳ５では、車両存在エリアを除外した計測エリアについて平均輝度を算出し、ステップＳ６で、この平均輝度と、予め算出してある画像処理に最適の平均輝度とを比較し、その差が許容範囲に収まるか否かを判断する。
【００３８】
実際の平均輝度と最適の平均輝度との差が許容範囲に収まるものであれば、テレビカメラ１の露光量を変える必要はないから、ステップＳ１に戻るが、輝度の差が許容範囲に収まらない場合は、ステップＳ７に進み、輝度の差の正負を調べる。
【００３９】
最適の平均輝度より実際の輝度が低く、その差がプラスである場合は、ステップＳ８で、テレビカメラ１の絞りを一定量開いて露光量を増やす。最適の平均輝度より実際の輝度が高く、その差がマイナスである場合は、ステップＳ９でテレビカメラ１の絞りを一定量閉じて露光量を減らす。
【００４０】
これで、テレビカメラ１の絞り機構は、画像処理に最適の平均輝度に向けて、露光量が増減制御されることになり、結局、テレビカメラ１の露光量は、画像処理に最適の値に落ち着く。
【００４１】
なお、上記の実施の形態では、テレビカメラ１の露光量の調整のために、平均測光方式により画像の平均輝度を算出するようにしたが、ピーク測光方式により画像の輝度のピーク値を検出して、そのピーク値に応じてテレビカメラ１の露光量を調整するようにしてもよい。また、平均測光方式とピーク測光方式とを折衷した方式も可能である。
【００４２】
また、上記の実施の形態では、光学系のメカニカル絞り機構により露光量を調整することとしたが、ＣＣＤの電子シャッター機能を有するテレビカメラでは、この機能を利用することで、露光量の調整を行うことができる。
【００４３】
メカニカル絞り機構と電子シャッター機能とを併せ有するテレビカメラでは、両者の組み合わせ制御により露光量を調整できる。この場合、メカニカル絞り機構により得られるダイナミックレンジは、電子シャッター機能により得られるダイナミックレンジに比べ大幅に広いから、メカニカル絞り機構により大まかに段階的に露光量調整を行い、そののち電子シャッター機能により小幅に露光量調整を行うようにすればよい。
【００４４】
さらに、本発明の画像監視装置は、トンネル内の交通流の監視に限らず、建物の内部や各種施設の構内の防災や防犯用の監視にも用いることができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、画像処理部での処理に合わせて撮像手段の露光量が調整されることになり、撮像手段からは、画像処理に適した比較的低輝度の映像信号が得られるから、画像処理部において高精度の画像処理を行い、的確に異状を検知することができる。
【００４６】
しかも、詳しいモニタ監視が必要な場合は、切り換え手段の切り換えにより、撮像手段からはモニタ表示に適した比較的高輝度の映像信号が得られ、モニタ画面に明るい画像が表示されることになるから、係員はこの明るい画像を目視して的確な監視をすることができる。
【００４７】
特に、画像処理部は、前記映像信号の画像処理によって前記監視領域内から監視対象を抽出して監視する画像処理部を備えた画像監視装置においては、画像処理部にとって最適な露光量と、モニタ表示にとって最適な露光量とが大きく異なっているので、このような画像監視装置に本発明を実施すれば、上記効果は顕著なものとなり、より的確に異常を検知することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る画像監視装置の構成図である。
【図２】上記装置の一部である画像処理部での露光量設定動作を示すフローチャートである。
【図３】従来の画像監視装置の構成図である。
【符号の説明】
１  テレビカメラ（撮像手段）、２  モニタ表示器、  ３  画像処理部、
４  露光量調整部、
７  モニタ用露光量設定手段、    ８  画像処理用露光量設定手段、
９  切り換え器、
【図１】
0003644256.tif 000002
【図２】
0003644256.tif 000003
【図３】
0003644256.tif 000004