(57)【要約】【課題】偏光フィルタを通して撮影対象画像を明瞭に撮影する。【解決手段】所定の偏光方向の光だけを通過させる偏光フィルタ１１と、車両のフロントガラス部分を視野範囲とし、偏光フィルタ１１及びフロントガラス３を通して車両内の人物を撮影する画像入力部１２と、撮影された撮影画像から計測される輝度値の分布から少なくとも平均輝度を求める輝度計測部１４と、この輝度計測部１４で求めた平均輝度に基づいて、画像補正パラメータを計算する補正パラメータ計算部１５と、この画像補正パラメータのもとに、前記画像入力部で撮影された画像データの輝度値を変換する画像補正処理部１６とを備えた画像撮影装置である。【選択図】図１
2011258144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の少なくともフロントガラス部分を視野範囲とし、所定の偏光方向の光を通過させる偏光フィルタ及び前記フロントガラスを通して前記車両内の人物を撮影する撮影手段と、
この撮影手段で撮影された画像データから計測される輝度値の分布から少なくとも平均輝度を求める輝度計測手段と、
この輝度計測手段で求めた平均輝度に基づいて、画像補正パラメータを計算する補正パラメータ計算手段と、
この補正パラメータ計算手段で得られた画像補正パラメータのもとに、前記撮影手段で撮影された画像データの輝度値を変換する画像補正手段と
を備えたことを特徴とする画像撮影装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像撮影装置において、
前記輝度計測手段で求めた平均輝度に基づいて、前記撮影手段に対して撮影条件を制御する制御パラメータを設定する制御パラメータ設定手段をさらに設け、
この制御パラメータ設定手段で設定された制御パラメータによる撮影条件で撮影された前記撮影手段の再度の画像データのもとに後続の前記輝度計測手段、前記補正パラメータ計算手段及び前記画像補正手段を実行させることを特徴とする画像撮影装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の画像撮影装置において、
前記補正パラメータ計算手段は、前記偏光フィルタからの透過光量の低下に伴う低輝度分布の前記画像データに対してコントラストを高めるために補正するゲインに関するパラメータと、前記フロントガラスから反射する外乱光の反射成分によって発生する高輝度分布の前記画像データに対して輝度値を抑制する方向に補正するシフトに関するパラメータとを含んだ前記画像補正パラメータを計算することを特徴とする画像撮影装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の画像撮影装置において、
前記画像補正手段は、前記補正パラメータ計算手段で得られた画像補正パラメータのもとに所定の輝度変換式に従って、前記撮影手段で撮影された画像データの輝度分布の輝度中心をずらし、かつ、当該輝度分布を所定の倍率で拡大し、高いコントラストの画像データに変換し出力することを特徴とする画像撮影装置。
【請求項５】
車両の少なくともフロントガラス部分を視野範囲とし、所定の偏光方向の光を通過させる偏光フィルタ及び前記フロントガラスを通して前記車両内の人物を撮影する撮影ステップと、
この撮影ステップで撮影された画像データ全体から輝度値を計算し、この計算によって得られた輝度値の分布から少なくとも平均輝度を求める輝度計算ステップと、
この輝度計算ステップで求められた平均輝度に基づいて、画像補正パラメータを計算する補正パラメータ計算ステップと、
この補正パラメータ計算ステップで計算された画像補正パラメータのもとに、所定の輝度変換式を用いて、前記撮影ステップで撮影された画像データの輝度値を変換する画像補正処理ステップと
を有することを特徴とする画像補正処理方法。
【請求項６】
所定の偏光方向の光を通過させる偏光フィルタ及びフロントガラスを通して車両内の人物を撮影された画像データを記憶する画像記憶部を有し、この画像記憶部に記憶された画像データに表れる前記偏光フィルタからの透過光量の低下及び前記フロントガラスで反射する外乱光の反射成分の影響を補正する画像補正処理プログラムであって、
コンピュータに、
前記画像記憶部に記憶された画像データから輝度値を計算し、この計算によって得られた輝度値の分布から少なくとも平均輝度を求める輝度計算機能と、この輝度計算機能で求めた平均輝度に基づいて、画像補正パラメータを計算する補正パラメータ計算機能と、この補正パラメータ計算機能で計算された画像補正パラメータのもとに、所定の輝度変換式を用いて、前記画像記憶部に記憶される画像データの輝度値を変換する画像補正処理機能を実現させるための画像補正処理プログラム。
【請求項７】
車両の少なくともフロントガラス部分を視野範囲とし、所定の偏光方向の光を通過させる偏光フィルタ及び前記フロントガラスを通して前記車両内の人物を撮影する撮影手段と、
予め外乱光の影響を受け難い第１のモードと当該外乱光の影響を受け易い第２のモードとに応じてそれぞれ異なる画像補正パラメータが設定され、当該画像補正パラメータのもとに前記撮影手段で撮影された画像データをそれぞれ輝度変換して出力する複数の画像補正処理手段と、
前記各画像補正処理手段の出力側に接続され、対応する画像補正処理手段から出力される輝度変換された画像データに対して、前記車両内に居る人物の顔画像認識の有無信号を出力する複数の顔画像検出手段と、
複数の顔画像検出手段から出力される顔画像認識の有無信号に従って、前記何れか一方の前記画像補正処理手段で輝度変換された画像データを選別して出力する画像データ選別手段と
を備えたことを特徴とする画像撮影装置。
【請求項８】
請求項７に記載の画像撮影装置において、
前記撮影手段が車両の少なくともフロントガラス部分及びナンバープレート部分を同一の視野範囲とし、前記偏光フィルタ及び前記フロントガラスを通して前記車両内の人物及び車両ナンバーを撮影する場合、
前記撮影手段で撮影された画像データから前記車両ナンバーを認識し出力する車両ナンバー認識処理手段と、
前記画像データ選別手段から選別出力される画像データから前記車両内の人物の顔画像を認識し出力する顔画像認識処理手段と、
前記車両の通過日時のもとに前記車両ナンバーと前記人物の顔画像とを合成し出力する顔画像合成処理手段とをさらに設けたことを特徴とする画像撮影装置。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載の画像撮影装置において、
前記画像補正パラメータは、前記偏光フィルタからの透過光量の低下に伴う低輝度分布の前記画像データまたは前記フロントガラスから反射する外乱光の反射成分によって発生する高輝度分布の前記画像データに対して、コントラストを高めるようなパラメータであることを特徴とする画像撮影装置。
【請求項１０】
車両の少なくともフロントガラス部分を視野範囲とし、所定の偏光方向の光を通過させる偏光フィルタ及び前記フロントガラスを通して少なくとも前記車両内の人物を撮影する撮影ステップと、
予め外乱光の影響を受け難い第１のモードと当該外乱光の影響を受け易い第２のモードとに応じてそれぞれ異なる画像補正パラメータが設定され、当該各画像補正パラメータのもとに前記撮影ステップで撮影された画像データを同時並列的に輝度変換して出力する画像補正処理ステップと、
この画像補正処理ステップで出力された輝度変換された複数の画像データに対して、前記車両内に居る人物の顔画像認識の有無信号をそれぞれ出力する顔画像検出ステップと、
この顔画像検出ステップから出力される顔画像認識の有無信号に従って、前記何れか一方の前記画像補正処理ステップで輝度変換された画像データを選別して出力する画像データ選別ステップと
を有することを特徴とする画像補正処理方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の画像補正処理方法において、
車両のフロントガラス部分及び車両のナンバープレートを視野範囲とし、前記偏光フィルタ及び前記フロントガラスを通して前記車両内の人物及び車両ナンバーを撮影する場合、
前記撮影ステップで撮影された画像データから前記車両ナンバーを認識し出力する車両ナンバー認識処理ステップと、
前記画像データ選別ステップから選別出力される画像データから前記車両内の人物の顔画像を認識し出力する顔画像認識処理ステップと、
前記車両の通過日時のもとに前記車両ナンバーと前記人物の顔画像とを合成し出力する顔画像合成処理ステップとをさらに有することを特徴とする画像補正処理方法。
【請求項１２】
所定の偏光方向の光を通過させる偏光フィルタ及びフロントガラスを通して少なくとも車両内の人物を撮影された画像データを記憶する画像データ記憶部と、予め外乱光の影響を受けない第１のモードと当該外乱光の影響を受ける第２のモードとに応じてそれぞれ異なる画像補正パラメータを記憶するパラメータ記憶部とを有し、前記画像記憶部に記憶された画像データに表れる前記偏光フィルタからの透過光量の低下及び前記フロントガラスで反射する外乱光の反射成分の影響を補正し、前記認識できる人物の顔画像を出力する画像補正処理プログラムであって、
コンピュータに、
前記パラメータ記憶部に設定される各画像補正パラメータのもとに、前記画像データ記憶部に記憶される画像データを読み出して同時並列的に輝度変換して出力する画像補正処理機能と、この画像補正処理機能で輝度変換された複数の画像データに対して、前記車両内に居る人物の顔画像認識の有無信号をそれぞれ出力する顔画像検出機能と、この顔画像検出機能から受け取る顔画像認識の有無信号に従って、前記何れか一方の前記画像補正処理機能で輝度変換された画像データを選別して出力する画像データ選別機能とを実現させるための画像補正処理プログラム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の画像補正処理プログラムにおいて、
前記画像記憶部に前記車両内の人物及び車両ナンバーを含む画像データが記憶されている場合、
前記コンピュータに、
前記画像記憶部に記憶される画像データから前記車両ナンバーを認識し出力する車両ナンバー認識処理機能と、前記画像データ選別機能によって選別出力される画像データから前記車両内の人物の顔画像を認識し出力する顔画像認識処理機能と、前記車両の通過日時のもとに前記車両ナンバーと前記人物の顔画像とを合成し出力する顔画像合成処理機能をさらに実現させるための画像補正処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、画像撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両内の運転者を撮影する場合、走行車両の邪魔にならない場所にカメラを設置し、予め定める所定の距離に近づいたとき、走行車両のフロントガラスを通して車両内の運転者を撮影する。
【０００３】
この際、車両内の運転者の撮影画像は、フロントガラスを通して撮影することから、フロントガラス表面での太陽などの外乱光の反射の影響を受ける。その結果、車両内の運転者を明瞭に撮影できない場合や撮影対象画像である運転者を正確に認識できない場合がある。
【０００４】
そこで、従来から、カメラの前面側に偏光フィルタを配置し、フロントガラスからの太陽光などの反射の影響を低減する画像処理装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公昭５７  −０６７９１６号公報
【特許文献２】特開２００７−０８６７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述するようにカメラ前面側に偏光フィルタを配置したものは、フロントガラスからの反射の影響を低減できるものの、偏光フィルタを追加したことにより、光の透過量が少なくなるために、撮影画像のコントラストが低下し、撮影画像全体が暗くなってしまう。
【０００７】
また、偏光フィルタによる偏光方向が最適な状態に設定されていない場合、光の反射成分が残り、全体的に明るく撮影されてしまう場合がある。
【０００８】
この発明の実施形態は、走行車両の対象画像を偏光フィルタを通して撮影する場合でも、昼夜・天候に左右されずに明瞭に認識できるように撮影する画像撮影装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、発明の実施形態によれば、車両の少なくともフロントガラス部分を視野範囲とし、所定の偏光方向の光を通過させる偏光フィルタ及び前記フロントガラスを通して前記車両内の人物を撮影する撮影手段と、この撮影手段で撮影された画像データから計測される輝度値の分布から少なくとも平均輝度を求める輝度計測手段と、この輝度計測手段で求めた平均輝度に基づいて、前記偏光フィルタからの透過光量の低下や外乱光の反射成分の影響を抑制する画像補正パラメータを計算する補正パラメータ計算手段と、この補正パラメータ計算手段で得られた画像補正パラメータのもとに、撮影手段で撮影された画像データの輝度値を変換し、この変換された輝度値の画像データを出力する画像補正手段とを備えた画像撮影装置である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１に係る画像撮影装置画像、補正処理方法を説明する構成図。
【図２】走行車両の邪魔にならないように画像入力部を配置して車両内の人物を撮影する一配置例図。
【図３】画像入力部が太陽等の外乱光の存在しない例えば夜間モード等の条件下で捉えている撮影画像の模式図。
【図４】画像入力部が太陽等の外乱光の強い反射を受けている条件下で捉えている撮影画像の模式図。
【図５】図３の状態にて画像入力部で撮影される人物の画像の一例を示す模式図。
【図６】図５で撮影された人物の画像データの輝度値ヒストグラム特性を示す図。
【図７】図４の状態にて画像入力部で撮影される人物の画像の一例を示す模式図。
【図８】図７で撮影された人物の画像データの輝度値ヒストグラム特性を示す図。
【図９】図６、図８の輝度分布の輝度平均値をずらして所要とする倍率で拡大してコントライトを高くした図
【図１０】実施形態２に係る画像撮影装置を示す構成図。
【図１１】制御パラメータ設定部で使用される制御パラメータテーブルのデータ配列例図。
【図１２】実施形態３に係る画像撮影装置、画像補正処理方法を説明する構成図。
【図１３】実施形態４に係る画像撮影装置、画像補正処理方法を説明するを示す構成図。
【図１４】一般の契約駐車場に実施形態４に係る画像撮影装置を適用した場合の最終出力としての画面表示の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。  
（実施形態１）  
図１は実施形態１に係る画像撮影装置を示す構成図である。
【００１２】
この画像撮影装置は、例えば高速道路等の有料道路の料金所を通過する車両内の人物の顔画像、または車両内の人物の顔画像及び車両のナンバープレートの画像を同時に撮影する装置であって、偏光フィルタ１１、画像入力部１２、画像メモリ１３、輝度計測部１４、補正パラメータ計算部１５及び画像補正処理部１６を含む構成である。
【００１３】
偏光フィルタ１１は、一定の偏光方向の光を主に透過させることにより、太陽などの外乱光ＳによるフロントガラスＧでの反射成分をカットし、車両内の人物Ｐの画像を透過させる機能を有する。ここで、人物Ｐとは少なくとも車両内の運転者を含む概念である。
【００１４】
画像入力部１２は、車両及び車両内の人物を撮影するディジタルカメラやアナログカメラなどの撮影手段であって、少なくともレンズ、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子からなる感光部が設けられている。
【００１５】
画像入力部１２は、レンズを介して車両に乗車している人物Ｐの画像を取り込み、ＣＣＤ等の固体撮像素子に結像させることによって撮影し、この撮影されたフレーム画像データごとに画像メモリ１３に蓄積される。なお、アナログカメラの場合には撮影された人物Ｐの画像データを必要に応じてディジタル処理して画像メモリ１３に蓄積される。
【００１６】
なお、偏光フィルタ１１及び画像入力部１２は、図２に示すように、例えば高速道路の料金所内の道路１を走行する車両２の妨げとならないような場所，例えば道路１の片側に設置され、走行してくる車両２に対して前方斜め方向から少なくともフロントガラス３（Ｇ）を視野範囲内に収めるように設定する。また、画像入力部１２は、同一の視野範囲内にフロントガラス３（Ｇ）のほかに、車両２の車両ナンバープレート４を含めて同時に撮影するようにしてもよい。
【００１７】
輝度計測部１４は、画像メモリ１３から出力され、または画像メモリ１３から取り込むフレーム画像データ全体から外乱光Ｓの反射成分の強度（光量）を計測し、平均輝度及び輝度の分布範囲を求める機能を有する。
【００１８】
補正パラメータ計算部１５は、輝度計測部１４で求めた平均輝度と輝度の分布範囲とに基づいて画像補正パラメータを計算し、画像補正処理部１６へ送出する。
【００１９】
画像補正処理部１６は、画像メモリ１３から取り込んだ画像データの入力輝度値に対し、補正パラメータ計算部１５から受け取った画像補正パラメータのもとに所定の輝度変換演算式に則って輝度中心値をずらしつつコントラストを高めるように輝度範囲を拡大変換し出力する。
【００２０】
なお、画像補正処理部１６の出力側には、図示されていないが、輝度変換された画像データから例えば撮影対象領域を抽出して対象画像（例えば運転者）を認識する画像認識処理部が接続される。
【００２１】
次に、以上のように構成された画像撮影装置の作用について説明する。
【００２２】
画像入力部１２は、走行車両２が所要とする距離に近づいたとき、偏光フィルタ１１及び車両２のフロントガラス３（Ｇ）を通して走行車両２内の人物を撮影する。
【００２３】
このとき、画像入力部１２では、太陽光の有無に応じて車両２内の人物が異なった状態で捉えている。
【００２４】
図３は、図２のように偏光フィルタ１１及び画像入力部１２を配置した条件下において、夜間のように太陽などの外乱光Ｓが存在しないとき、画像入力部１２が捉えている車両２内の人物Ｐの顔画像の例である。
【００２５】
図４は、同じく図２のように偏光フィルタ１１及び画像入力部１２を配置した条件下において、太陽などの外乱光Ｓがフロントガラス３で最も強く反射されているとき、画像入力部１２が捉えている車両２内の人物Ｐの顔画像と外乱光Ｓの関係を表す模式図である。すなわち、図４は、外乱光Ｓがフロントガラス３に映りこんだときの模式図であって、人物Ｐの顔画像がフロントガラス３に映りこんだ外乱光Ｓと重なり合った状態で捉えられている。
【００２６】
そこで、画像入力部１２は、夜間のごとき太陽などの外乱光Ｓが存在しない場合、図５に示すように人物Ｐの顔画像が撮影される。同図から明らかなように、外乱光Ｓの反射の影響は表われていないが、偏光フィルタ１１自体が一定の偏光方向を持つ光のみを透過させることから、低いコントラストを有する人物Ｐの顔画像データとして撮影される。
【００２７】
その結果、画像入力部１２で撮影された画像の輝度値ヒストグラムは、図６示すように低い輝度値の輝度範囲に集中した分布状態となる。同図において、ｍは平均輝度、ｓは輝度の分布範囲を示す。
【００２８】
一方、図４のように太陽などの外乱光Ｓがフロントガラス３で最も強く反射されているとき、画像入力部１２は、人物Ｐの顔画像がフロントガラス３に映っている外乱光Ｓと合わさった状態で撮影されることから、図７に示すように外乱光Ｓの反射の影響を受けて全体的に白く撮影され、その中に人物Ｐの顔画像が低いコントラストで撮影されていることが分る。
【００２９】
その結果、画像入力部１２で撮影された画像の輝度値ヒストグラムは、図８に示すように高い輝度値の輝度範囲に集中した分布状態となっている。
【００３０】
従って、画像入力部１２としては、偏光フィルタ１１を通して車両２内の人物Ｐの顔画像を撮影した場合、偏光フィルタ１１による透過光量の低減の影響を受けて狭いコントラストの範囲の画像が捉えられ、かつ、フロントガラス３による外乱光Ｓの反射の影響を受けて全体的に輝度値がシフトしたような変動が生じる。
【００３１】
そこで、輝度計測部１４においては、画像入力部１２で撮影された画像全体から外乱光Ｓの反射成分の強度（反射光量）を計測し、図６，図８に示すような人物画像の輝度値ヒストグラムを作成し、画像全体の輝度シフト量を決定するための平均輝度ｍ及び輝度の分布範囲ｓを求め、補正パラメータ計算部１５に送出する。
【００３２】
ここで、補正パラメータ計算部１５は、輝度計測部１４から受け取った平均輝度ｍ及び輝度の分布範囲ｓに基づいて、式（１）に基づいて画像補正パラメータｂを計算する。
【００３３】
ｂ＝ｍ−（ｓ／２）                                        ……  （１）
この画像補正パラメータｂには、少なくとも偏光フィルタ１１からの透過光量の低下に伴う低輝度分布の人物画像に対してコントラストを高めるために補正するゲインに関するパラメータと、前記フロントガラス３から反射する外乱光Ｓの反射成分によって発生する高輝度分布の人物画像に対して輝度値を抑制する方向に補正するシフトに関するパラメータとを含んだものとして計算される。
【００３４】
なお、上式の平均輝度ｍと輝度の分布範囲ｓは、図６及び図８に示す値が相当するが、本実施形態では、輝度の分布範囲ｓは予め求めておいた固定値を用いる。
【００３５】
引き続き、画像補正処理部１６では、補正パラメータ計算部１５で計算された画像補正パラメータｂを用い、次の輝度変換式（２）に従って画像メモリ１３から出力され、又は取り込んだ人物Ｐの画像データの入力輝度値ｘを出力輝度値ｙに変換し、図９に示すような高いコントラストを有する人Ｐの画像データを出力する。
【００３６】
ｙ＝｛ｘ−ｂ＋（Ｂ／２）｝・（Ｂ／ｓ）                    ……  （２）
但し、上式において、Ｂは画像入力部１２が取り扱う最大輝度値であって、｛ｘ−ｂ＋（Ｂ／２）｝は輝度分布の中心輝度値を表し、（Ｂ／ｓ）は輝度分布の拡大率（倍率）を表す。また、画像入力部１２がディジタル画像を出力する装置の場合には、周辺画素との平均をとることで、輝度変換後の輝度分布が離散的に存在することを防ぐことができる。
【００３７】
従って、以上のような実施の形態によれば、例えば夜間や太陽などの外乱光Ｓの反射成分の強度が高いとき、低いコントラストの顔画像又は外乱光Ｓの影響を受けて全体的に白く映って小さなコントラストの顔画像となるが、前記式（１）及び式（２）に従って補正処理を実行することにより、図６や図８に示す輝度ヒストグラム特性を持つ顔画像データは、何れも輝度平均値をずらして（Ｂ／ｓ）倍率に従って拡大することにより、図９に示すように高いコントラストの顔画像に変換することができる。これによって、夜間や太陽などの外乱光Ｓの反射成分の強度が高いときでも、昼夜・天候に左右されずに車両内の運転者などの人物を明瞭に認識することが可能な画像を得ることができる。
【００３８】
なお、上記実施形態では、画像撮影装置として説明したが、例えば時系列的な一連の処理手順に従って処理する画像補正処理方法の実施形態であっても、画像撮影装置と同様の効果を期待することができる。
【００３９】
すなわち、画像補正処理方法の実施形態としては、車両２の少なくともフロントガラス３（Ｇ）を視野範囲とし、所定の偏光方向の光を通過させる偏光フィルタ１１及びフロントガラス３（Ｇ）を通して車両内の人物を撮影する画像入力部１２にて撮影する撮影ステップと、この撮影ステップで撮影された画像データ全体から輝度値を計算し、この計算によって得られた輝度値の分布から平均輝度ｍ及び輝度の分布範囲ｓを求める輝度計算ステップと、この輝度計算ステップで求められた平均輝度を用い、前記式（１）に基づいて画像補正パラメータｂを計算する補正パラメータ計算ステップと、この補正パラメータ計算ステップで得られた画像補正パラメータｂのもとに、前記式（２）の輝度変換式を用いて、画像入力部１２で撮影された画像データの輝度値を変換する画像補正処理ステップとを有する処理方法を実施することにより、画像撮影装置と同様の効果を奏する。
【００４０】
なお、輝度の分布範囲ｓは、前述したように予め求めておいた固定値を用いてもよい。
【００４１】
さらに、ＣＰＵを備えた画像処理用コンピュータを用いる場合、輝度計測部１４、補正パラメータ計算部１５及び画像補正処理部１６の一連の処理手順をプログラムデータとして記録媒体に記憶し、画像処理用コンピュータに読み取らせて実行することにより、画像撮影装置で得られる同様の効果を奏することができる。
【００４２】
（実施形態２）  
図１０は実施形態２に係る画像撮影装置を示す構成図である。  
実施形態２は、偏光フィルタ１１、画像入力部１２、画像メモリ１３、輝度計測部１４、補正パラメータ計算部１５、画像補正処理部１６及び制御パラメータ設定部１７を含む構成である。
【００４３】
実施形態２に係る画像撮影装置は、図１に示す実施形態１の構成に新たに、制御パラメータ設定部１６を追加したものであって、その他の構成は図１とほぼ同じ構成である。重複する部分の説明は省略する。
【００４４】
先ず、画像入力部１２においては、前述したレンズ、感光部（ＣＣＤ，ＣＭＯＳ等の固体撮像素子）の他、撮影時に明るさに応じて必要な露光量を得るために露光時間（シャッタ速度）を調節する露出調節機構（図示せず）や前記各撮像素子の画像出力をゲイン調整する増幅器（図示せず）が設けられている。
【００４５】
輝度計測部１４は、画像メモリ１３に格納される画像データの画像全体からフロントガラス３（Ｇ）の外乱光Ｓによる反射成分の強度（光量）を計測し、当該画像全体の平均輝度ｍを求めるものである。
【００４６】
制御パラメータ設定部１６は、輝度計測部１４によって求められた平均輝度ｍに従って、画像入力部１２を構成する露出調節機構の露光時間及び各撮像素子出力側の増幅器の増幅ゲインを制御する機能を持っている。一具体例としては、制御パラメータ設定部１７内には、図１１に示すような制御パラメータテーブル１７ａが設けられる。この制御パラメータテーブル１７ａは、各平均輝度ｍｉ（ｉ＝例えば１，２，３，…）に露光時間ｔｊ（ｊ＝例えば１，２，３，…）及び増幅ゲインｇｋ（ｋ＝例えば１，２，３，…）を対応付けたもので、輝度計測部１４から受け取る平均輝度ｍｉに従って必要な露光時間ｔｊ及び増幅ゲインｇｋを取り出し、画像入力部１２に反映する構成である。
【００４７】
補正パラメータ計算部１５及び画像補正処理部１６については、実施形態1で説明した通りである。
【００４８】
次に、以上のように構成された実施形態２に係る画像撮影装置の作用について説明する。
【００４９】
画像入力部１２は、初期設定される露出調節機構の露光時間のもとにフロントガラス３（Ｇ）を通して車両内の人物Ｐの顔画像を撮影し、その撮影された画像データを画像メモリ１３に格納する。
【００５０】
輝度計測部１４は、画像メモリ１３に格納された１フレーム分の画像データの画像全体からフロントガラス３（Ｇ）の外乱光Ｓによる反射成分の強度を計測し、当該画像全体のシフト量を決定する平均輝度ｍ（ｍｉ）を求めた後、補正パラメータ計算部１５及び制御パラメータ設定部１７に送出する。
【００５１】
ここで、制御パラメータ設定部１７は、輝度計測部１４から平均輝度ｍｉを受け取ると、制御パラメータテーブル１７ａを参照し、平均輝度ｍｉに対応付けられた露光時間ｔｊ及び増幅ゲインｇｋを取り出し、画像入力部１２を構成する露出調節機構及び増幅器に設定する。
【００５２】
すなわち、制御パラメータ設定部１７は、輝度計測部１４から出力される平均輝度ｍｉに従って、制御パラメータテーブル１７ａから画像入力部１２の撮影条件となる露光時間ｔｊ及び増幅ゲインｇｋを取り出し、画像入力部１２に設定する。一般に、平均輝度ｍｉが小さい場合には、露光時間を長く、増幅ゲインを大きくするような制御パラメータを画像入力部１２に設定する。
【００５３】
画像入力部１２は、制御パラメータ設定部１７から設定された露光時間ｔｊ及び増幅ゲインｇｋのもとにフロントガラス３（Ｇ）を通して車両内の人物Ｐの顔画像を撮影し、その撮影された画像データを再収集する。
【００５４】
ここで、輝度計測部１４は、画像入力部１２で再収集された画像データの画像全体から再度フロントガラス３（Ｇ）の外乱光Ｓによる反射成分の強度を計測し、図６や図８に示すように当該画像全体のシフト量を決定する平均輝度ｍ及び輝度分布範囲ｓを計算し、補正パラメータ計算部１５に送出する。
【００５５】
補正パラメータ計算部１５では、輝度計測部１４から受け取った平均輝度ｍと輝度分布範囲ｓとに基づき、前記式（１）に従って画像補正パラメータｂを求めた後、画像補正処理部１６に渡す。
【００５６】
画像補正処理部１６は、補正パラメータ計算部１５で受け取った画像補正パラメータｂを用い、前記式（２）の輝度変換式に従って画像メモリ１３から取り込んだ人物Ｐの顔画像の入力輝度値ｘを出力輝度値ｙに変換し、図９に示すような高いコントラストの人物Ｐの顔画像データを出力する。
【００５７】
従って、以上のような実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果を奏する他、ディジタル的な画像補正処理だけでフロントガラス越しに撮影した人物画像の品質が良くならない場合であっても、画像入力部１２を構成するカメラ本体側のゲイン等を制御することにより、更に人物画像の品質を高めることができる。
【００５８】
なお、前記実施の形態では、輝度計測部１４で求めた平均輝度ｍのもとに制御パラメータテーブル１７ａを参照し、平均輝度ｍに対応する露光時間及び増幅ゲインを得るようにしたが、式（１）及び式（２）の演算式に相当する計算を実施し、撮影条件を制御してもよい。因みに、平均輝度ｍのもとにゲインに相当するパラメータである前記式（２）の（Ｂ／ｓ）を計算し、得られたゲインを用いて、増幅ゲインを制御してもよい。
【００５９】
（実施形態３）  
図１２は実施形態３に係る画像撮影装置を示す構成図である。  
実施形態３に係る画像撮影装置は、偏光フィルタ１１、画像入力部１２及び画像メモリ１３の他、複数の画像補正処理部２１−１，２１−２、複数の顔画像検出部２２−１，２２−２、検出結果判定部２３及び画像データ選別部２４が設けられている。
【００６０】
画像補正処理部２１−１は、例えば夜間の撮影を想定した夜間モードに対応した画像補正パラメータのもとに輝度変換を実施して出力する。画像補正処理部２１−２は、例えば昼間の撮影を想定した昼間モードに対応した画像補正パラメータのもとに輝度変換を実施して出力する。
【００６１】
顔画像検出部２２−１，２２−２は、対応する画像補正処理部２１−１，２１−２から受け取る画像データに対して、それぞれ顔検出処理を実施し、例えば顔画像の認識有無信号を出力する。
【００６２】
検出結果判定部２３は、各顔画像検出部２２−１，２２−２から得られた認識有無信号に基づき、何れの補正処理画像がコントラストを十分有する顔画像であるかを選別し、選別信号を画像データ選別部２４に送出する。
【００６３】
画像データ選別部２４は、選別信号に従って何れかの画像補正処理部２１−１，２１−２から出力される輝度変換された人物Ｐの顔画像データを選別し出力する。
【００６４】
次に、以上のように構成された実施形態３に係る画像撮影装置の作用について説明する。
【００６５】
先ず、画像入力部１２は、車両２が所要とする距離に近づいたとき、車両２のフロントガラス３（Ｇ）および偏光フィルタ１１を通して少なくとも車両２内の人物Ｐの顔画像を撮影し、その撮影されたフレーム画像を画像メモリ１３に格納する。
【００６６】
このとき、画像補正処理部２１−１は、前述したように夜間モードに対応した補正処理を実施するもので、例えば図６に示す輝度分布の画像データに対し、予めコントラストを高めるような高い倍率となる画像補正パラメータが設定され、画像メモリ１３から取り込んだ画像データを輝度変換して出力する。
【００６７】
一方、画像補正処理部２１−２は、昼間モード（完全な曇りを含む）に対応した補正処理を実施するもので、例えば図８に示す輝度分布の画像データに対し、予めコントラストを高めるように低い倍率となる画像補正パラメータが設定され、画像メモリ１３から取り込んだ画像データを輝度変換して出力する。
【００６８】
ここで、顔画像検出部２２−１，２２−２は、それぞれ対応する画像補正処理部２１−１，２１−２から受け取る画像データに対して顔検出処理を実施する。各顔画像検出部２２−１，２２−２は、予め平均的な顔濃淡パターン及び一定のしきい値等が記憶され、画像補正処理部２１−１，２１−２から出力された画像データと平均的な顔濃淡パターンとのパターンマッチング処理を行い、一定のしきい値を超える類似度を有するとき、顔検出有りの信号を出力する。夜間モードの場合には画像補正処理部２１−１に対応する顔画像検出部２２−１から顔検出有りの信号が出力される。
【００６９】
逆に昼間モードの天気に恵まれている場合には画像補正処理部２１−２に対応する顔画像検出部２２−２から顔検出有りの信号が出力される。なお、顔検出有りの信号に代えて、例えば平均的な顔濃淡パターンに対する類似度値として出力してもよい。
【００７０】
検出結果判定部２３は、各顔画像検出部２２−１，２２−２から出力される顔検出有無の信号を受けたとき、顔検出有りの信号を受けた側の画像のコントラストが十分であると判定し、選別信号を出力する。つまり、検出結果判定部２３は、例えば夜間モードの場合には画像補正処理部２１−１側、昼間モードの場合には画像補正処理部２１−２側の画像データを選別するような選別信号を出力し、画像データ選別部２４に送出する。
【００７１】
ここで、画像データ選別部２４は、検出結果判定部２３から出力された選別信号に基づき、画像補正処理部２１−１又は画像補正処理部２１−２から出力される画像データを選択し出力する。
【００７２】
従って、以上のような実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果を奏する他、それぞれ異なる環境モードに応じて最適な画像補正パラメータを用いて輝度変換した画像データを取り出し、パターンマッチングにより顔画像を認識するので、複雑な補正処理を行うことなく、より確実に明瞭な顔画像データを出力することができる。
【００７３】
なお、本実施形態では、夜間モードと昼間モードの二種類に分けて説明したが、これに限られるものではなく、異なる補正処理を行う二種類のモードであればよい。異なる二種類のモードに分けて適切な補正処理を実施すれば、より顔認識のし易い画像を取り出して選択させることで同様の本実施形態の効果が得られるからである。
【００７４】
また、上記実施形態３では、画像撮影装置として説明したが、例えば時系列的な一連の処理手順に従って処理する画像補正処理方法の実施形態であっても、実施形態３に係る画像撮影装置と同様の効果を期待することができる。
【００７５】
すなわち、画像補正処理方法の実施形態としては、車両の少なくともフロントガラス部分を視野範囲とし、所定の偏光方向の光を通過させる偏光フィルタ１１及びフロントガラス３（Ｇ）を通して画像入力部１２により車両内の人物を撮影する撮影ステップと、予め外乱光の影響を受け難い第１のモード（例えば夜間モード）と当該外乱光の影響を受け易い第２のモード（昼間モード）とに応じてそれぞれ異なる画像補正パラメータが画像補正処理部２１−１，２１−２にそれぞれ設定され、当該画像補正処理部２１−１，２１−２が各画像補正パラメータのもとに前記撮影ステップで撮影された画像データを同時並列的に輝度変換して出力する画像補正処理ステップと、この画像補正処理ステップで出力された輝度変換された複数の画像データに対して、対応する顔画像検出部２２−１，２２−２で顔画像検出処理を実施し、前記車両内に居る人物の顔画像認識の有無信号をそれぞれ出力する顔画像検出ステップと、この顔画像検出ステップから出力される顔画像認識の有無信号に従って、画像データ選別部２４が前記何れか一方の前記画像補正処理ステップで輝度変換された画像データを選別して出力する画像データ選別ステップとを有する処理方法を実施することにより、実施形態３に係る画像撮影装置と同様の効果を奏する。
【００７６】
さらに、ＣＰＵを備えた画像処理用コンピュータを用いる場合、画像補正処理部２１−１，２１−２、顔画像検出部２２−１，２２−２、検出結果判定部２３及び画像データ選別部２４の一連の処理手順をプログラムデータとして記録媒体に記憶し、画像処理用コンピュータに読み取らせて実行することにより、実施形態３に係る画像撮影装置で得られる同様の効果を奏することができる。
【００７７】
（実施形態４）  
図１３は実施形態４に係る画像撮影装置を示す構成図である。  
この実施形態は、実施形態３の構成に新たに、車両ナンバー認識処理部２５、顔認識処理部２６、顔画像合成処理部２７及び認識データ蓄積部２８を追加してなる構成である。なお、同図において、図１２と同一部分には同一符号を付し、その重複部分の説明は省略する。
【００７８】
車両ナンバー認識処理部２５は、画像メモリ１３から取り込むか、あるいは画像メモリ１３から出力される画像データからナンバープレート領域を検出し、その領域内に記載される文字からなる車両ナンバーを認識して出力する。
【００７９】
顔認識処理部２６は、画像データ選別部２４から選択し出力される顔画像データを取り込んで出力する。
【００８０】
顔画像合成処理部２７は、予め定める書式に従って編集処理を実施し、車両の通過日時、車両ナンバー（認識車両番号）に、顔認識処理部２６から受け取った顔画像データを追加し、認識データ蓄積部２８に蓄積する。
【００８１】
従って、以上のような実施形態によれば、車両の通過日時・車両ナンバー（認識車両番号）と顔画像データとを合成し、認識データ蓄積部２８に蓄積するので、例えばＥＴＣで料金収受を行うことなく、不正に料金所ゲートを通過しても、車両ナンバーや顔画像データから不正な人物を特定することができる。
【００８２】
なお、上記実施形態４では、画像撮影装置として説明したが、例えば時系列的な一連の処理手順に従って処理する画像補正処理方法の実施形態であっても、画像撮影装置と同様の効果を期待することができる。
【００８３】
すなわち、画像補正処理方法の実施形態としては、車両のフロントガラス部分及び車両のナンバープレートを視野範囲とし、前記偏光フィルタ１１及びフロントガラス３（Ｇ）を通して車両内の人物及び車両ナンバーを撮影する場合、実施形態３の処理手順に新たに、画像入力部１２による撮影ステップで撮影された画像データから車両ナンバー認識処理部２５が車両ナンバーを認識し出力する車両ナンバー認識処理ステップと、画像データ選別部２４による処理である画像データ選別ステップから選別出力される画像データから顔認識処理部２６が車両内の人物の顔画像を認識し出力する顔画像認識処理ステップと、車両の通過日時のもとに車両ナンバーと人物の顔画像とを顔画像合成処理部２７で受け取って合成し出力する顔画像合成処理ステップとをさらに追加することにより、実施形態４に係る画像撮影装置と同様の効果を奏することができる。
【００８４】
さらに、前述する一連の処理手順をプログラムデータとして記録媒体に記憶し、画像処理用コンピュータに読み取らせて実行することにより、実施形態４に係る画像撮影装置で得られる同様の効果を奏することができる。
【００８５】
なお、上記実施の形態では、高速道路の料金所を想定して説明したが、市街地の有料駐車場において、予め顔認識処理部２６に契約人物ごとに当該人物の登録ＩＤデータが登録されている場合、顔画像合成処理部２７は、予め定める書式に従って編集処理を実施し、図１４に示すように車両の通過日時、車両ナンバー（認識車両番号）及び顔認識処理部２６で取得される登録ＩＤデータに当該顔認識処理部２６から受け取った顔画像データを追加し、認識データ蓄積部２８に蓄積し、或いはプリントアウトしてもよい。
【００８６】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、道路１の片側から車両２のフロントガラス３を通して車両内の人物を撮影するようにしたが、偏光フィルタ１１及び画像入力部１２は車両２の走行の邪魔にならなければ、他の設置方法であってもよい。例えば道路１を跨ぐように逆凹状の支持部材または道路１の片側から道路中央方向に延びるように逆Ｌ字状をなす支持部材を立設し、その支持部材の上部又は下部に吊下するように偏光フィルタ１１及び画像入力部１２を配列するように取り付けてもよい。
【００８７】
さらに、上記実施の形態は可能な限り組み合わせて実施することが可能であり、その場合には組み合わせによる効果が得られる。さらに、上記各実施の形態には種々の上位，下位段階の発明が含まれており、開示された複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得るものである。例えば問題点を解決するための手段に記載される全構成要件から幾つかの構成要件が省略されうることで発明が抽出された場合には、その抽出された発明を実施する場合には省略部分が周知慣用技術で適宜補われるものである。
【符号の説明】
【００８８】
１…道路、２…車両、３，Ｇ…フロントガラス、４…ナンバープレート、Ｐ…撮影対象の人物、Ｓ…太陽などの外乱光、１１…偏光フィルタ、１２…画像入力部、１３…画像メモリ、１４…輝度計測部、１５…補正パラメータ計算部、１６…画像補正処理部、１７…制御パラメータ設定部、１７ａ…制御パラメータテーブル、２１−１，２１−２…画像補正処理部、２２−１，２２−２…顔画像検出部、２３…検出結果判定部、２４…画像データ選別部、２５…車両ナンバー認識処理部、２６…顔認識処理部、２７…顔画像合成処理部、２８…認識データ蓄積部。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2011258144.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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