(57)【要約】【課題】夜間のように周囲の光が少ない場合でも、透明部材を通して所要の空間領域の画像を得ることを可能にしたカメラ装置を提供する。【解決手段】カメラ装置１は、撮像部１０と第１の照射部１１と第２の照射部１２と画像処理部１３とを備える。撮像部１０は、特定方向の視野を有し画像を出力する。第１の照射部１１は、視野の少なくとも一部に重なる第１の空間領域に光を照射する。第２の照射部１２は、視野以外を含む第２の空間領域に光を照射する。画像処理部１３は、第１の照射部１１が照射した光で撮像部１０が撮像した第１の画像と、第２の照射部１２が照射した光で撮像部１０が撮像した第２の画像とについて、同じ位置の２画素の画素値の少なくとも一方に所定の補正係数を乗じて差分を求め、この差分を画素値とする差分画像を生成する。補正係数は、第１の画像から透明部材２３による反射光の成分を低減させるように設定される。【選択図】図１
2015056859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定方向の視野を有し画像を出力する撮像部と、
前記視野の少なくとも一部に重なる第１の空間領域に光を照射する第１の照射部と、
前記視野以外を含む第２の空間領域に光を照射する第２の照射部と、
前記撮像部の視野に透明部材が存在する場合に、当該透明部材に対して前記撮像部の反対側である空間領域の画像を前記撮像部が出力した画像から抽出するために、前記第１の照射部が照射した光を用いて前記撮像部が撮像した第１の画像と、前記第２の照射部が照射した光を用いて前記撮像部が撮像した第２の画像とを用い、前記第１の画像と前記第２の画像とについて、同じ位置である２画素の画素値の少なくとも一方に所定の補正係数を乗じて差分を求め、この差分を画素値とする差分画像を生成する画像処理部と、
前記撮像部と前記第１の照射部と前記第２の照射部と前記画像処理部との動作を制御する制御部とを備え、
前記補正係数は、前記第１の画像から前記透明部材による反射光の成分を低減させるように設定される
ことを特徴とするカメラ装置。
【請求項２】
前記第１の照射部および前記第２の照射部は、前記撮像部と一体に結合されており、
前記第１の照射部は、前記撮像部の光軸の向きに光を照射し、
前記第２の照射部は、前記撮像部の視野を除く空間領域を前記第２の空間領域とする
請求項１記載のカメラ装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記第１の照射部が光を照射する第１の期間と、前記第２の照射部が光を照射する第２の期間とが異なる期間になるように、前記第１の照射部および前記第２の照射部を制御し、かつ前記第１の期間に前記第１の画像を撮像し、前記第２の期間に前記第２の画像を撮像するように、前記撮像部を制御する
請求項１又は２記載のカメラ装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記第１の期間と前記第２の期間とを交互に生成するように、前記第１の照射部および前記第２の照射部を制御する
請求項３記載のカメラ装置。
【請求項５】
前記撮像部は、
前記第１の期間に前記第１の画像を撮像する第１の撮像部と、
前記第２の期間に前記第２の画像を撮像する第２の撮像部とを個別に備え、
前記制御部は、
前記第１の期間に前記第２の撮像部から前記第２の画像を出力させ、
前記第２の期間に前記第１の撮像部から前記第１の画像を出力させる
請求項３記載のカメラ装置。
【請求項６】
前記第２の照射部は、光の放射方向が異なる複数の発光部を備える
請求項１又は２記載のカメラ装置。
【請求項７】
前記第１の照射部は、
光を出力する発光部と、
前記発光部から出力された光のうち特定の振動面を有する直線偏光を通す第１の偏光フィルタとを備え、
前記撮像部は、前記第１の偏光フィルタを通る直線偏光の振動面に対して交差する方向の振動面を有する光を通過させる第２の偏光フィルタを備える
請求項１又は２記載のカメラ装置。
【請求項８】
前記発光部は、
光源と、
前記光源から放射され前記第１の偏光フィルタで反射された光を前記第１の空間領域の向きに拡散反射させる反射部材とを備える
請求項７記載のカメラ装置。
【請求項９】
前記制御部は、
前記第１の照射部および前記第２の照射部がともに光を照射しない非照射期間を設けるように、前記第１の照射部および前記第２の照射部を制御し、
前記第１の期間と前記第２の期間とに加えて前記非照射期間に撮像するように前記撮像部を制御し、
前記画像処理部は、
前記第１の期間に前記撮像部が撮像した画像と前記非照射期間に前記撮像部が撮像した画像とから、同じ位置の画素の画素値の差分を求め、この差分を画素値とする画像を前記第１の画像に用い、
前記第２の期間に前記撮像部が撮像した画像と前記非照射期間に前記撮像部が撮像した画像とから、同じ位置の画素の画素値の差分を求め、この差分を画素値とする画像を前記第２の画像に用いる
請求項３記載のカメラ装置。
【請求項１０】
前記撮像部は、
前記第１の照射部および前記第２の照射部が照射する光の波長を選択的に透過させる光学フィルタを備える
請求項１又は２記載のカメラ装置。
【請求項１１】
前記画像処理部は、
前記第１の画像と前記第２の画像との少なくとも一方の画素の画素値に乗じる前記補正係数を、前記画素の位置に応じて設定したテーブルを備える
請求項１又は２記載のカメラ装置。
【請求項１２】
前記画像処理部は、
前記補正係数を異ならせて前記差分画像を生成し、前記差分画像から求められるエッジの個数に対する評価値が所定の条件を満たすときに、当該補正係数を採用する
請求項１又は２記載のカメラ装置。
【請求項１３】
前記画像処理部は、
前記補正係数を異ならせて前記差分画像を生成し、前記差分画像から求められる画素値に対する評価値が所定の条件を満たすときに、当該補正係数を採用する
請求項１又は２記載のカメラ装置。
【請求項１４】
前記制御部は、
前記第１の画像と前記第２の画像とを、前記撮像部の１フレームを単位として生成する
請求項１又は２記載のカメラ装置。
【請求項１５】
前記制御部は、
前記第１の画像の画素値に所定の基準値を超える変化が生じたときに、前記第２の画像を取得する
請求項１又は２記載のカメラ装置。
【請求項１６】
前記制御部は、
前記第２の画像を一定の時間間隔で取得する
請求項１又は２記載のカメラ装置。
【請求項１７】
前記第１の照射部と前記第２の照射部とは、照射する光の波長が異なっており、
前記撮像部は、
前記第１の照射部から照射される光の波長を選択的に透過させる第１の光学フィルタを備える第１の撮像部と、
前記第２の照射部から照射される光の波長を選択的に透過させる第２の光学フィルタを備える第２の撮像部とを備え、
前記第１の画像は前記第１の撮像部が撮像した画像を用い、前記第２の画像は前記第２の撮像部が撮像した画像を用いる
請求項１又は２記載のカメラ装置。
【請求項１８】
前記画像処理部は、
異なる時刻に得られた複数の前記差分画像を用い、前記差分画像内の変化を検出することにより、前記第１の空間領域への侵入物を検出する
請求項１〜１７のいずれか１項に記載のカメラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明部材を通して透明部材の反対側の空間領域を撮像するカメラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、所望の撮像目標物が撮像素子側から見て透明または半透明の物体の向こう側にある場合でも、物体への外光の映り込みの影響を受けずに、撮像目標物を鮮明に撮像した画像を得る技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１には、偏光フィルタを用いることにより、透明または半透明の物体で生じる反射光を軽減する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１０９５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された構成は、主として外光の写り込みを防止する技術であって、日中のように撮像目標物に照射される光の強度が高い場合には、透明または半透明の物体の向こう側にある撮像目標物を撮像可能と考えられる。しかしながら、夜間のように撮像目標物に照射される光が少ない場合は、透明または半透明の物体の向こう側にある撮像目標物を撮像することは困難である。
【０００５】
本発明は、夜間のように周囲の光が少ない場合でも、透明部材を通して所要の空間領域の画像を得ることを可能にしたカメラ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るカメラ装置は、特定方向の視野を有し画像を出力する撮像部と、前記視野の少なくとも一部に重なる第１の空間領域に光を照射する第１の照射部と、前記視野以外を含む第２の空間領域に光を照射する第２の照射部と、前記撮像部の視野に透明部材が存在する場合に、当該透明部材に対して前記撮像部の反対側である空間領域の画像を前記撮像部が出力した画像から抽出するために、前記第１の照射部が照射した光を用いて前記撮像部が撮像した第１の画像と、前記第２の照射部が照射した光を用いて前記撮像部が撮像した第２の画像とを用い、前記第１の画像と前記第２の画像とについて、同じ位置である２画素の画素値の少なくとも一方に所定の補正係数を乗じて差分を求め、この差分を画素値とする差分画像を生成する画像処理部と、前記撮像部と前記第１の照射部と前記第２の照射部と前記画像処理部との動作を制御する制御部とを備え、前記補正係数は、前記第１の画像から前記透明部材による反射光の成分を低減させるように設定されることを特徴とする。
【０００７】
このカメラ装置において、前記第１の照射部および前記第２の照射部は、前記撮像部と一体に結合されており、前記第１の照射部は、前記撮像部の光軸の向きに光を照射し、前記第２の照射部は、前記撮像部の視野を除く空間領域を前記第２の空間領域とすることが好ましい。
【０００８】
このカメラ装置において、前記制御部は、前記第１の照射部が光を照射する第１の期間と、前記第２の照射部が光を照射する第２の期間とが異なる期間になるように、前記第１の照射部および前記第２の照射部を制御し、かつ前記第１の期間に前記第１の画像を撮像し、前記第２の期間に前記第２の画像を撮像するように、前記撮像部を制御することが好ましい。
【０００９】
このカメラ装置において、前記制御部は、前記第１の期間と前記第２の期間とを交互に生成するように、前記第１の照射部および前記第２の照射部を制御することがさらに好ましい。
【００１０】
このカメラ装置において、前記撮像部は、前記第１の期間に前記第１の画像を撮像する第１の撮像部と、前記第２の期間に前記第２の画像を撮像する第２の撮像部とを個別に備え、前記制御部は、前記第１の期間に前記第２の撮像部から前記第２の画像を出力させ、前記第２の期間に前記第１の撮像部から前記第１の画像を出力させることがさらに好ましい。
【００１１】
このカメラ装置において、前記第２の照射部は、光の放射方向が異なる複数の発光部を備えることが好ましい。
【００１２】
このカメラ装置において、前記第１の照射部は、光を出力する発光部と、前記発光部から出力された光のうち特定の振動面を有する直線偏光を通す第１の偏光フィルタとを備え、前記撮像部は、前記第１の偏光フィルタを通る直線偏光の振動面に対して交差する方向の振動面を有する光を通過させる第２の偏光フィルタを備えることが好ましい。
【００１３】
このカメラ装置において、前記発光部は、光源と、前記光源から放射され前記第１の偏光フィルタで反射された光を前記第１の空間領域の向きに拡散反射させる反射部材とを備えることがさらに好ましい。
【００１４】
このカメラ装置において、前記制御部は、前記第１の照射部および前記第２の照射部がともに光を照射しない非照射期間を設けるように、前記第１の照射部および前記第２の照射部を制御し、前記第１の期間と前記第２の期間とに加えて前記非照射期間に撮像するように前記撮像部を制御し、前記画像処理部は、前記第１の期間に前記撮像部が撮像した画像と前記非照射期間に前記撮像部が撮像した画像とから、同じ位置の画素の画素値の差分を求め、この差分を画素値とする画像を前記第１の画像に用い、前記第２の期間に前記撮像部が撮像した画像と前記非照射期間に前記撮像部が撮像した画像とから、同じ位置の画素の画素値の差分を求め、この差分を画素値とする画像を前記第２の画像に用いることが好ましい。
【００１５】
このカメラ装置において、前記撮像部は、前記第１の照射部および前記第２の照射部が照射する光の波長を選択的に透過させる光学フィルタを備えることが好ましい。
【００１６】
このカメラ装置において、前記画像処理部は、前記第１の画像と前記第２の画像との少なくとも一方の画素の画素値に乗じる前記補正係数を、前記画素の位置に応じて設定したテーブルを備えることが好ましい。
【００１７】
このカメラ装置において、前記画像処理部は、前記補正係数を異ならせて前記差分画像を生成し、前記差分画像から求められるエッジの個数に対する評価値が所定の条件を満たすときに、当該補正係数を採用することが好ましい。
【００１８】
このカメラ装置において、前記画像処理部は、前記補正係数を異ならせて前記差分画像を生成し、前記差分画像から求められる画素値に対する評価値が所定の条件を満たすときに、当該補正係数を採用することが好ましい。
【００１９】
このカメラ装置において、前記制御部は、前記第１の画像と前記第２の画像とを、前記撮像部の１フレームを単位として生成することが好ましい。
【００２０】
このカメラ装置において、前記制御部は、前記第１の画像の画素値に所定の基準値を超える変化が生じたときに、前記第２の画像を取得することが好ましい。
【００２１】
このカメラ装置において、前記制御部は、前記第２の画像を一定の時間間隔で取得することが好ましい。
【００２２】
このカメラ装置において、前記第１の照射部と前記第２の照射部とは、照射する光の波長が異なっており、前記撮像部は、前記第１の照射部から照射される光の波長を選択的に透過させる第１の光学フィルタを備える第１の撮像部と、前記第２の照射部から照射される光の波長を選択的に透過させる第２の光学フィルタを備える第２の撮像部とを備え、前記第１の画像は前記第１の撮像部が撮像した画像を用い、前記第２の画像は前記第２の撮像部が撮像した画像を用いることが好ましい。
【００２３】
このカメラ装置において、前記画像処理部は、異なる時刻に得られた複数の前記差分画像を用い、前記差分画像内の変化を検出することにより、前記第１の空間領域への侵入物を検出することが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の構成によれば、撮像部の視野の少なくとも一部に重なる空間領域に光を照射する第１の照射部と、撮像部の視野以外を含む空間領域に光を照射する第２の照射部とを設け、第１の照射部から光を照射している期間に撮像した画像と、第２の照射部から光を照射している期間に撮像した画像とを用いて、透明部材の写り込みの影響を除去するから、夜間のように周囲の光が少ない場合でも、透明部材を通して所要の空間領域の画像を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態１を示すブロック図である。
【図２】実施形態１の使用例を示す平面図である。
【図３】実施形態１の動作例を示す図である。
【図４】実施形態１を示す概略構成図である。
【図５】実施形態１の要部の構成例を示す概略構成図である。
【図６】実施形態１における画像の例を示す図である。
【図７】実施形態１の要部の構成例を示す概略図である。
【図８】実施形態１の要部の構成例を示す概略図である。
【図９】実施形態１の要部の構成例を示すブロック図である。
【図１０】実施形態２を示すブロック図である。
【図１１】実施形態２の動作例を示す図である。
【図１２】実施形態３を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（実施形態１）
図１に示すように、以下に説明するカメラ装置１は、撮像部１０と第１の照射部１１と第２の照射部１２と画像処理部１３と制御部１４とを備える。撮像部１０は、特定方向の視野２０（図２参照）を有し画像を出力する。第１の照射部１１は、視野２０の少なくとも一部に重なる第１の空間領域２１（図２参照）に光を照射する。第２の照射部１２は、視野２０以外を含む第２の空間領域２２（図２参照）に光を照射する。
【００２７】
画像処理部１３は、撮像部１０の視野２０に透明部材２３が存在する場合に、透明部材２３に対して撮像部１０の反対側である空間領域の画像を撮像部１０が出力した画像から抽出する。空間領域２１１の画像を抽出するために、第１の照射部１１が照射した光を用いて撮像部１０が撮像した第１の画像５１（図６参照）と、第２の照射部１２が照射した光を用いて撮像部１０が撮像した第２の画像５２（図６参照）とを用いる。画像処理部１３は、第１の画像５１と第２の画像５２とについて、同じ位置である２画素の画素値の少なくとも一方に所定の補正係数を乗じて差分を求め、この差分を画素値とする差分画像５３（図６参照）を生成する。制御部１４は、撮像部１０と第１の照射部１１と第２の照射部１２と画像処理部１３との動作を制御する。補正係数は、第１の画像５１から透明部材２３による反射光の成分を低減させるように設定される。
【００２８】
また、第１の照射部１１および第２の照射部１２は、撮像部１０と一体に結合されていることが望ましい。この場合、第１の照射部１１は、撮像部１０の光軸の向きに光を照射し、第２の照射部１２は、撮像部１０の視野を除く空間領域を第２の空間領域２２とすることが望ましい。
【００２９】
さらに、制御部１４は、第１の照射部１１が光を照射する第１の期間４１（図３参照）と、第２の照射部１２が光を照射する第２の期間４２（図３参照）とが異なる期間になるように、第１の照射部１１および第２の照射部１２を制御する。また、制御部１４は、第１の期間４１に第１の画像５１を撮像し、第２の期間４２に第２の画像５２を撮像するように、撮像部１０を制御することが望ましい。
【００３０】
本実施形態において、制御部１４は、第１の期間４１と第２の期間４２とを交互に生成するように、第１の照射部１１および第２の照射部１２を制御する。
【００３１】
第２の照射部１２は、図５に示すように、光の放射方向が異なる複数の発光部１１２を備えることが好ましい。
【００３２】
また、第１の照射部１１は、図７に示すように、光を出力する発光部１１２と、発光部１１２から出力された光のうち特定の振動面を有する直線偏光を通す第１の偏光フィルタ１１３とを備えることが好ましい。この場合、撮像部１０は、第１の偏光フィルタ１１３を通る直線偏光の振動面に対して交差する方向の振動面を有する光を通過させる第２の偏光フィルタ１０３を備えることが望ましい。さらに、発光部１１２は、光源１１１と、光源１１１から放射され第１の偏光フィルタ１１３で反射された光を第１の空間領域２１の向きに拡散反射させる反射部材１１４とを備えていてもよい。
【００３３】
撮像部１０は、第１の照射部１１および第２の照射部１２が照射する光の波長を選択的に透過させる光学フィルタ（光学要素１０２）を備えることが望ましい。
【００３４】
また、画像処理部１３は、第１の画像５１と第２の画像５２との少なくとも一方の画素の画素値に乗じる補正係数を、画素の位置に応じて設定したテーブル１３２１（図９参照）を備えることが望ましい。また、画像処理部１３は、補正係数を異ならせて差分画像５３を生成し、差分画像５３から求められるエッジの個数に対する評価値が所定の条件を満たすときに、当該補正係数を採用することが望ましい。あるいはまた、画像処理部１３は、補正係数を異ならせて差分画像５３を生成し、差分画像５３から求められる画素値に対する評価値が所定の条件を満たすときに、当該補正係数を採用することが望ましい。
【００３５】
制御部１４は、第１の画像５１と第２の画像５２とを、撮像部１０の１フレームを単位として生成することが望ましい。また、制御部１４は、第１の画像５１の画素値に所定の基準値を超える変化が生じたときに、第２の画像５２を取得するか、第２の画像５２を一定の時間間隔で取得するようにしてもよい。
【００３６】
以下、本実施形態の構成をさらに詳しく説明する。ここでは、図２のように、建物３０の室内３１において窓３２の近くにカメラ装置１を配置し、室外３２を監視の対象としてカメラ装置１により撮影する場合を想定する。カメラ装置１は、窓３２から数ｃｍ〜数十ｃｍ程度離れて配置される。
【００３７】
窓３２には透明部材２３である窓ガラス２３１が配置され、カメラ装置１は、窓ガラス２３１を通して室外３２の空間領域２１１を撮影する。空間領域２１１は、カメラ装置１が備える撮像部１０の視野２０の範囲に含まれ、窓ガラス２３１に対して室外３２となる空間領域を意味する。撮像部１０は、濃淡画像またはカラー画像を出力するように構成されている。以下では、撮像部１０が濃淡画像を出力する場合を例として説明する。撮像部１０は、図４に示すように、ＣＣＤイメージセンサあるいはＣＭＯＳイメージセンサのような撮像素子１０１と、撮像素子１０１に入射する光を制御する受光用のレンズ（図示せず）を含む光学要素１０２とを備える。光学要素１０２の構成例は後述する。
【００３８】
図２に示すように、カメラ装置１は、撮像部１０に加えて、第１の照射部１１および第２の照射部１２を備える。第１の照射部１１が光を照射する第１の空間領域２１は、撮像部１０の視野２０にほぼ一致する。第１の空間領域２１は、視野２０と一致していることは必須ではなく、少なくとも一部が視野２０と重なり、かつ監視の対象である室外３２の所要の空間領域２１１を含んでいればよい。要するに、第１の照射部１１は、窓ガラス２３１に対する室外３２であってカメラ装置１により監視しようとする空間領域２１１に、光を照射するように構成されていればよい。第１の照射部１１から照射される光は、窓ガラス２３１を透過し、かつ室外３２の空間領域２１１に到達する必要があるから、第１の照射部１１の光出力は比較的大きいことが望ましい。
【００３９】
一方、第２の照射部１２が光を照射する第２の空間領域２２は、撮像部１０の視野２０ではない空間領域を含む。第２の空間領域２２は、撮像部１０の視野２０を除く空間領域であることが望ましいが、撮像部１０の視野２０を一部に含むことは許容される。また、第２の空間領域２２は、室内３１であって、できるだけ広い角度範囲の空間領域であることが望ましい。
【００４０】
第１の照射部１１および第２の照射部１２は、上述した機能を満足するために、たとえば、図５に示す構成を備える。図示する構成例は、発光ダイオードのような光源１１１を備える発光部１１２，１２２をベース１１０に取り付けた構成であって、第１の照射部１１と第２の照射部１２とを一体に備える。ベース１１０は、表面１１０１（図５の上面）が平面であり、裏面１１０２が外向きに凸である曲面に形成されている。また、表面１１０１と裏面１１０２とには、それぞれ複数個の発光部１１２，１２２が、適宜の間隔で配置されている。ベース１１０の表面は、白色塗料の塗布などによって、拡散反射性が付与されていることが望ましい。
【００４１】
図５に示す構成例では、第１の照射部１１を構成する個々の発光部１１２および第２の照射部１２を構成する個々の発光部１２２は、いずれも光の照射範囲の中心線の方向が、ベース１１０の外周面の法線方向にほぼ一致するように配置されている。発光部１１２，１２２からの光の照射範囲の中心線の方向は、発光部１１２，１２２からの光出力の分布における最大出力の方向にほぼ一致する。
【００４２】
上述した構成により、第１の照射部１１を構成する発光部１１２は、ほぼ同じ向きに配置され、それぞれの発光部１１２の照射範囲はほぼ重複する。一方、第２の照射部１２を構成する複数個の発光部１２２は、光の照射範囲の中心線が放射状になるように配置される。したがって、第２の照射部１２は、広い角度範囲に光を照射することが可能になる。また、図５に示す形状のベース１１０に、発光部１１２，１２２が取り付けられているから、第１の照射部１１が光を照射する第１の空間領域２１と、第２の照射部１２が光を照射する第２の空間領域２２とは重複せずに独立した範囲になる。
【００４３】
図１に示すように、撮像部１０による撮像のタイミングと、第１の照射部１１から光を照射するタイミングと、第２の照射部１２から光を照射するタイミングとは、制御部１４が制御する。制御部１４は、たとえば、図３（ａ）に示すように、第１の照射部１１と第２の照射部１２とから光を交互に照射する。以下、第１の照射部１１から光を照射する期間を第１の期間４１と呼び、第２の照射部１２から光を照射する期間を第２の期間４２と呼ぶ。
【００４４】
また、制御部１４は、図３（ｂ）（ｃ）に示すように、第１の期間４１と第２の期間４２とに、それぞれ撮像部１０に撮像を行わせる。したがって、撮像部１０は、第１の期間４１には第１の照射部１１が照射した光を用いて撮像し、第２の期間４２には第２の照射部１２が照射した光を用いて撮像する。以下では、撮像部１０が第１の期間４１に撮像した画像を第１の画像５１（図６参照）と呼び、撮像部１０が第２の期間４２に撮像した画像を第２の画像５２（図６参照）と呼ぶ。
【００４５】
第１の期間４１と第２の期間４２との最小の期間は、撮像部１０が１フレームの画像を撮像する期間であって、フレーム毎に第１の画像５１と第２の画像５２との一方とすることが可能である。この場合、第１の照射部１１および第２の照射部１２が光を照射する時間も１フレームの期間になる。言い換えると、制御部１４は、撮像部１０が１フレームの画像を撮像するたびに、第１の照射部１１から光を照射する状態と、第２の照射部１２から光を照射する状態とを選択するのである。なお、第１の期間４１と第２の期間４２とは、それぞれ複数フレームに跨がっていてもよい。
【００４６】
撮像部１０は、窓ガラス２３１を通して室外３２の空間領域２１１を撮影するから、第１の画像５１および第２の画像５２には、それぞれ室外３２の空間領域２１１の情報と、窓ガラス２３１に映った室内３１の情報とが含まれる。一方、本実施形態は、窓ガラス２３１に映った室内３１の情報を減殺ないし除去し、室外３２の空間領域２１１に関する情報を抽出することを目的にしている。
【００４７】
第１の画像５１は、第１の照射部１１が照射した光を用いて撮像部１０が撮像した画像であるから、図６（ａ）のように、室外３２の空間領域２１１からの光が比較的多く含まれ、しかも、窓ガラス２３１で反射する室内３１からの光も比較的多く含まれる。一方、第２の画像５２は、第２の照射部１２が照射した光を用いて撮像部１０が撮像した画像であるから、図６（ｂ）のように、室外３２の空間領域２１１からの光は少ないが、窓ガラス２３１で反射する室内３１からの光は比較的多く含まれる。
【００４８】
いま、第１の画像５１の画素値（濃淡値）のうち、空間領域２１１に対応する成分をＪ１１、窓ガラス２３１からの反射光に対応する成分をＪ１２とする。また、第２の画像５２の画素値（濃淡値）のうち、空間領域２１１に対応する成分をＪ２１、窓ガラス２３１からの反射光に対応する成分をＪ２２とする。なお、第１の画像５１および第２の画像５２において、ノイズになる外光や照明はここでは無視する。ノイズになる光は、後述する光学フィルタを用いて低減されるほか、後述する技術によっても低減される。
【００４９】
上述した符号を用いると、Ｊ１１＞Ｊ２１、かつＪ１２＜Ｊ２２が成立すると考えられる。要するに、空間領域２１１からの光は第１の画像５１のほうが多く、室内３１からの光は第２の画像５２のほうが多いと考えられる。ここで、Ｊ１２＝ω・Ｊ２２の関係が成立するように、適宜の補正係数ωを定めることができれば、Ｊ１１＋Ｊ１２−ω（Ｊ２１＋Ｊ２２）＝Ｊ１１−ω・Ｊ２１であって、室内３１からの光を除去できる。
【００５０】
すなわち、第２の画像５２のそれぞれの画素の画素値に適宜の補正係数ωを乗じて求めた値を、第２の画像５２と同位置である第１の画像５１の画素の画素値から減算することにより、窓ガラス２３１に映った室内３１の情報を減殺ないし除去できる。したがって、適宜の補正係数ωを設定すれば、第１の画像５１と第２の画像５２とから、図６（ｃ）のように窓ガラス２３１での反射光の成分をほぼ除去した差分画像５３が得られる。
【００５１】
なお、ω・Ｊ１２＝Ｊ２２が成立するように、適宜に補正係数ωを設定すれば、ω（Ｊ１１＋Ｊ１２）−（Ｊ２１＋Ｊ２２）＝ω・Ｊ１１−Ｊ２１であり、この処理によっても窓ガラス２３１での反射光の成分をほぼ除去することが可能である。このように、第１の画像５１の画素値と第２の画像５２の画素値とのどちらに補正係数ωを乗じてもよく、また、両方にそれぞれ補正係数を乗じることも可能であるが、以下では、第２の画像５２の画素値に補正係数ωを乗じる場合を例にして説明する。なお、補正係数ωを定める技術については後述する。
【００５２】
第１の画像５１と第２の画像５２とを用いて窓ガラス２３１での反射光を除去する処理は、画像処理部１３が行う。画像処理部１３は、プログラムに従って以下に説明する機能を実現するコンピュータであって、プログラムを処理するプロセッサと、インターフェイス用のデバイスとを、主なハードウェア要素として構成される。この種のコンピュータは、メモリをプロセッサと一体に備えるマイコン、あるいはプロセッサとは別にメモリを備える構成など、どのような構成であってもよい。
【００５３】
プログラムは、ＲＯＭ（Read Only Memory）にあらかじめ格納しておくか、プログラム支援装置から書き込むか、あるいは、インターネットのような電気通信回線を通してダウンロードを行うことによって画像処理部１３に実装される。また、プログラムは、コンピュータで読取可能な記録媒体により提供されるようにしてもよい。
【００５４】
画像処理部１３は、図１に示すように、撮像部１０が撮像した濃淡画像を記憶する記憶部１３１を備える。記憶部１３１は、第１の期間４１に第１の照射部１１の光を用いて撮像した第１の画像５１と、第２の期間４２に第２の照射部１２の光を用いて撮像した第２の画像５２とを記憶する。画像処理部１３は、記憶部１３１が記憶している第２の画像５２の画素値（濃淡値）に乗じる補正係数を定める係数決定部１３２と、係数決定部１３２が定めた補正係数を用いて、上述した演算（重み付き減算）を行う演算部１３３とを備える。
【００５５】
演算部１３３は、第２の画像５２のそれぞれの画素の画素値に補正係数を乗じた値を求める。第１の画像５１の画素と第２の画像５２の画素とは一対一に対応しているから、演算部１３３は、対応している２個ずつの画素（つまり、同位置の画素）ごとに、第１の画像５１の画素の画素値から、第２の画像５２の画素値に補正係数を乗じた値を減算する。そして、演算部１３３は、減算結果を該当する画素の新たな画素値とする差分画像５３を生成する。すなわち、演算部１３３は、図６（ａ）に示す第１の画像５１と、図６（ｂ）に示す第２の画像５２とから、図６（ｃ）に示す差分画像５３を生成する。
【００５６】
上述のようにして形成された差分画像では、窓ガラス２３１からの反射光の成分が減殺され、室外３２の空間領域２１１の情報を画像から抽出することが容易になる。したがって、演算部１３３で求めた差分画像に基づいて、空間領域２１１における画像上の特徴量を抽出することが可能になり、たとえば、侵入者に対する警戒などが可能になる。また、空間領域２１１に対して第１の照射部１１から光を照射しているから、夜間のように周囲光が少ない場合でも、空間領域２１１を監視することが可能になる。
【００５７】
上述した動作例において、制御部１４は、第１の照射部１１と第２の照射部１２とから交互に光を照射させているが、時間経過に対して第２の画像５２の変化が少ない場合は、第１の照射部１１と第２の照射部１２とから交互に光を照射しなくてもよい。たとえば、制御部１４は、第２の照射部１２から光を１回照射させた後、第１の照射部１１から光を複数回照射させるという動作を繰り返すようにしてもよい。
【００５８】
このことから、第２の期間４２は、一定の時間間隔で設けるほか、第２の画像５２に変化が生じたときにのみ設けることが可能である。後者の場合、第２の期間を設けるために第２の画像５２を用いることはできない。そこで、制御部１４は、第１の画像５１の画素値の変化を監視し、第１の画像５１において画素値の代表値の差分（絶対値）が所定の基準値を超える場合に、第２の画像５２を更新する。画素値の代表値は、平均値、最頻値、中央値、レンジ（最大値と最小値との差）などが用いられる。
【００５９】
すなわち、第１の画像５１には、窓ガラス２３１で反射した光が含まれているから、第２の画像５２に変化が生じる場合には、第１の画像５１も変化する。このことを利用して、第１の画像５１の画素値に比較的大きい変化が生じたときに、第２の画像５２を更新することによって、差分画像５３から窓ガラス２３１での反射光の成分を低減させることが可能になる。
【００６０】
限定する主旨ではないが、第１の照射部１１および第２の照射部１２から照射する光は、空間領域２１１に存在する人に光の照射を気付かれにくくするために、赤外線領域であることが望ましい。また、カメラ装置１が、ランプ、オブジェなどに組み込まれる場合には、第１の照射部１１および第２の照射部１２から照射する光は、可視光領域であってもよい。
【００６１】
第１の照射部１１および第２の照射部１２から出力される光は、赤外線領域であるか可視光領域であるか、あるいはまた紫外線領域であるかにかかわらず、実質的に単波長であることが望ましい。つまり、第１の照射部１１および第２の照射部１２は、半値幅が狭く波長領域の広がりが少ない光を照射することが望ましい。
【００６２】
このように、第１の照射部１１および第２の照射部１２が実質的に単波長の光を照射する場合、撮像部１０の光学要素１０２（図４参照）として、波長に対する選択透過性を備える光学フィルタを用いることが望ましい。すなわち、撮像部１０は、主として、第１の照射部１１および第２の照射部１２から照射した光を受光することが可能になり、第１の画像５１および第２の画像５２に対する室内３１の照明光や室外３２の自然光の影響が軽減される。要するに、主として第１の照射部１１からの光を用いて第１の画像５１を生成し、主として第２の照射部１２からの光を用いて第２の画像５２を生成することが可能になり、照明光や自然光により生じるノイズを抑制することが可能になる。
【００６３】
ところで、第１の照射部１１は、撮像部１０の光軸の方向に光を照射するから、第１の照射部１１から照射された光が、透明部材２３である窓ガラス２３１で正反射して撮像部１０に入射する可能性がある。第１の照射部１１から照射された光のうち、窓ガラス２３１で反射した後に、窓ガラス２３１で再反射して撮像部１０に入射する光は、上述したように、第２の画像５２を用いることによって減殺ないし除去することが可能である。しかしながら、第１の照射部１１から照射され窓ガラス２３１で正反射して撮像部１０に入射する光は、第２の画像５２に含まれないから、第２の画像５２を用いて減殺させることはできない。
【００６４】
窓ガラス２３１で正反射した光の影響を軽減するために、図７に示すように、第１の照射部１１に第１の偏光フィルタ１１３を備え、撮像部１０に光学要素１０２（図４参照）として第２の偏光フィルタ１０３を備えることが望ましい。
【００６５】
第１の偏光フィルタ１１３は、第１の照射部１１に設けられた発光部１１２から出力された光のうち、特定の振動面を有する直線偏光を通す機能を有する。また、第２の偏光フィルタ１０３は、直線偏光を通す機能を有し、第１の偏光フィルタ１１３を通る直線偏光の振動面に対して、交差する方向の振動面を有する光を通過させるように配置される。
【００６６】
第１の偏光フィルタ１１３と第２の偏光フィルタ１０３との振動面は、一般的には直交していればよいが、必ずしも直交していなくてもよい。つまり、第１の照射部１１から照射された光のうち、窓ガラス２３１で正反射し撮像部１０の撮像素子１０１に入射する光が減少すればよい。この構成を採用することにより、窓ガラス２３１で正反射した光が撮像素子１０１に入射することによって撮像素子１０１の出力が飽和する現象を緩和できる。
【００６７】
図７に示す構成例のように、第１の照射部１１が第１の偏光フィルタ１１３を備える場合に、発光部１１２から偏光フィルタ１１３に向かう光束を増加させるために、図８のように反射部材１１４を設けてもよい。すなわち、発光部１１２は、光源１１１と反射部材１１４とにより構成され、反射部材１１４は、光源１１１の周囲のうち第１の空間領域２１に光を照射する範囲以外を囲んでいる。反射部材１１４は、一面が開放されたボウル状の反射面を有し、この反射面には、白色塗料などによって拡散反射性が付与される。
【００６８】
この構成により、光源１１１から放射され第１の偏光フィルタ１１３に向かわなかった光と、第１の偏光フィルタ１１３に照射されたが第１の偏光フィルタ１１３を通過しなかった光とは、反射部材１１４により第１の偏光フィルタ１１３に向かって反射される。そのため、光源１１１から放射された光のうち、第１の偏光フィルタ１１３を通過する光が、反射部材１１４を設けない場合よりも増加し、結果的に、第１の偏光フィルタ１１３による光の損失が抑制される。第１の偏光フィルタ１１３を通過して放射される光の強度が反射部材１１４を設けない構成と同じであるとすれば、光源１１１から放射する光の強度を低減させることが可能になる。つまり、光源１１１の個数、あるいは光源１１１に投入する電力の低減が可能になる。
【００６９】
上述したように、第１の画像５１と第２の画像５２とから差分画像５３を求める際に、補正係数を定めることが重要である。本実施形態では、補正係数は係数決定部１３２が定めている。係数決定部１３２は、図９に示すように、補正係数を格納したテーブル１３２１を備えることが望ましい。
【００７０】
ここで、演算部１３３は、第２の画像５２における画素ごとの画素値（濃淡値）に一律に同じ補正係数を乗じることが考えられる。しかし、実際には、窓ガラス２３１で反射して撮像部１０に入射する光の強度は第１の画像５１の部位によって異なり、第２の画像５２の全体に一律に同じ補正係数を適用すると、第１の画像５１から窓ガラス２３１による反射光を低減できない可能性がある。これは、窓ガラス２３１により反射して撮像部１０に入射する光の強度は、室内３１に存在する物体との距離に依存するからである。
【００７１】
したがって、テーブル１３２１に格納される補正係数は、第２の画像５２の領域に応じて設定されることが望ましい。そこで、係数決定部１３２は、第２の画像５２から得られる情報（画素値の分布）に基づいて、領域の分割を行う領域分割部１３２２を備えている。領域分割部１３２２は、分割した領域ごとに補正係数を定め、定めた補正係数をテーブル１３２１に格納する。領域分割部１３２２は、第２の画像５２を複数の領域に分割することが原則であるが、領域を分割する必要がない場合には第２の画像５２の全体を１つの領域として扱う。
【００７２】
第２の画像５２の領域ごとに補正係数を定めるために、領域分割部１３２２が、第２の画像５２から得られる情報に基づいて領域の分割を行っている。第２の画像５２から得られる情報のみを用いても、差分画像５３において窓ガラス２３１で反射した成分を減殺することが可能であるが、差分画像５３に基づいて補正係数を評価し、補正係数に反映させれば、窓ガラス２３１で反射した成分を、さらに低減させることが可能である。
【００７３】
補正係数を評価するには、室外３２の空間領域２１１に状態の変化が生じない期間において、差分画像５３を求め、差分画像５３に含まれるエッジの個数あるいは画素値を評価する。エッジは、画素値に対してsobelフィルタのようなエッジ強調フィルタを適用すれば簡単に求めることができる。エッジが検出されることは、画素値のばらつきが比較的大きいことを表している。一方、差分画像５３において、窓ガラス２３１からの反射の成分が低減されていれば、エッジの個数は極小になると考えられる。
【００７４】
このことを利用し、領域分割部１３２２は、適宜に分割した領域ごとに補正係数を変化させ、エッジの個数が極小（あるいは閾値以下）になったときの補正係数を採用する。さらに、領域分割部１３２２は、隣接する領域の補正係数の差が所定範囲内であれば、領域を統合して同じ補正係数を適用する。このようにして統合された領域ごとの補正係数を、テーブル１３２１に格納しておくことにより、窓ガラス２３１で反射した光が低減された差分画像５３を得ることが可能になる。
【００７５】
エッジを評価する代わりに画素値を評価する場合も同様であって、窓ガラス２３１からの反射を除去できれば、画素値が極小になる（明るいほど画素値が大きくなるように定めている）。したがって、領域分割部１３２２は、領域ごとに補正係数を変化させ、領域ごとに求めた画素値の合計が極小（あるいは閾値以下）になったときの補正係数を採用すればよい。
【００７６】
上述した例において、差分画像５３を用いて補正係数を決定する際には、差分画像５３から抽出したエッジの個数あるいは画素値が、極小あるいは閾値以下になることを条件に用いているが、他の評価値を用いてもよい。要するに、領域分割部１３２２は、補正係数を変化させた差分画像５３を求め、エッジの個数あるいは画素値に対する評価値が所定の条件を満たしたときに、そのときの補正係数を採用するのである。
【００７７】
（実施形態２）
実施形態１は、第１の画像５１と第２の画像５２とを１台の撮像部１０により撮像している。これに対して、本実施形態は、第１の画像５１を撮像する第１の撮像部１０Ａと、第２の画像５２を撮像する第２の撮像部１０Ｂとを設けた構成を採用している。
【００７８】
すなわち、本実施形態のカメラ装置１は、図１０、図１１のように、撮像部１０が、第１の期間４１に第１の画像５１を撮像する第１の撮像部１０Ａと、第２の期間４２に第２の画像５２を撮像する第２の撮像部１０Ｂとを個別に備える。また、制御部１４は、第１の期間４１に第２の撮像部１０Ｂから第２の画像５２を出力させ、第２の期間４２に第１の撮像部１０Ａから第１の画像５１を出力させる。
【００７９】
以下、本実施形態をさらに詳しく説明する。図１０に示すように、撮像部１０は、それぞれ撮像素子１０１（図４参照）を備えた第１の撮像部１０Ａおよび第２の撮像部１０Ｂを備える。光学要素１０２（図４参照）は、第１の撮像部１０Ａおよび第２の撮像部１０Ｂとが個別に備えている場合を想定するが、第１の撮像部１０Ａと第２の撮像部１０Ｂとが共用するように構成することも可能である。第１の撮像部１０Ａからは第１の画像５１が出力され、第２の撮像部１０Ｂからは第２の画像５２が出力される。
【００８０】
制御部１４は、図１１（ａ）のように、第１の照射部１１から光を照射する第１の期間４１と、第２の照射部１２から光を照射する第２の期間４２とが互いに重複しないように、第１の照射部１１および第２の照射部１２から光を照射する期間を制御する。また、図１１（ｂ）のように、第１の撮像部１０Ａは第１の期間４１に撮像し、図１１（ｃ）のように、第２の撮像部１０Ｂは第２の期間４２に撮像するように、制御部１４に制御される。
【００８１】
実施形態１では、撮像部１０が第１の期間４１に撮像した画像は第１の画像５１として第１の期間４１に出力され、撮像部１０が第２の期間４２に撮像した画像は第２の画像５２として第２の期間４２に出力されている。これに対して、本実施形態では、第１の撮像部１０Ａが第１の期間４１に撮像した画像は、第２の期間４２に第１の画像５１として出力され、第２の撮像部１０Ｂが第２の期間４２に撮像した画像は、第１の期間４１に第２の画像として出力される。
【００８２】
ここにおいて、本実施形態において第１の撮像部１０Ａおよび第２の撮像部１０Ｂの露光時間が、実施形態１における撮像部１０の露光時間と等しく設定されると仮定する。この場合、本実施形態の構成では、第１の期間４１および第２の期間４２を、実施形態１の構成に比べて、第１の撮像部１０Ａおよび第２の撮像部１０Ｂから画像を出力する時間分だけ短縮することが可能になる。
【００８３】
ところで、第１の撮像部１０Ａおよび第２の撮像部１０Ｂは、撮像素子１０１（図４参照）を備えており、第１の撮像部１０Ａおよび第２の撮像部１０Ｂから画像を出力することは、撮像素子１０１から電荷を読み出すことである。撮像素子１０１から電荷を読み出す時間は、電荷の転送を伴うから、比較的長くなる。したがって、第１の撮像部１０Ａから第２の期間４２に画像を出力し、第２の撮像部１０Ｂから第１の期間４１に画像を出力することによって、第１の期間４１および第２の期間４２を比較的大きく短縮できることになる。
【００８４】
上述のように、第１の期間４１および第２の期間４２が短くなることにより、第１の画像５１を得る時間間隔の短縮が可能になり、結果的に、空間領域２１１における時間変化を反映しやすくなる。言い換えると、上述した差分画像を出力するフレームレートを高めることができる。他の構成および動作は、実施形態１と同様である。
【００８５】
（実施形態３）
実施形態１および実施形態２は、第１の画像５１を撮像するタイミングと第２の画像５２を撮像するタイミングとが異なっているが、本実施形態は、第１の画像５１と第２の画像５２とを同時に撮像する構成を例示する。
【００８６】
本実施形態では、第１の照射部１１と第２の照射部１２とは、照射する光の波長が異なっている。また、撮像部１０は、図１２に示すように、第１の撮像部１０Ａと第２の撮像部１０Ｂとを備える。第１の撮像部１０Ａは、第１の照射部１１から照射される光の波長を選択的に透過させる第１の光学フィルタ１０４Ａを備える。第２の撮像部１０Ｂは、第２の照射部１２から照射される光の波長を選択的に透過させる第２の光学フィルタ１０４Ｂを備える。第１の画像５１は第１の撮像部１０Ａが撮像した画像を用い、第２の画像５２は第２の撮像部１０Ｂが撮像した画像を用いる。
【００８７】
すなわち、第１の撮像部１０Ａおよび第２の撮像部１０Ｂの光学要素１０２は、波長選択性を備える第１の光学フィルタ１０４Ａおよび第２の光学フィルタ１０４Ｂである。第１の光学フィルタ１０４Ａと第２の光学フィルタ１０４Ｂとは、透過させる波長が異なっている。また、第１の照射部１１は第１の光学フィルタ１０４Ａを透過する波長の光を照射し、第２の照射部１２は第２の光学フィルタ１０４Ｂを透過する波長の光を照射する。たとえば、第１の光学フィルタ１０４Ａは、第１の照射部１１が８５０ｎｍの光を照射する場合には８５０ｎｍの光を透過させるものが用いられる。第２の光学フィルタ１０４Ｂは、第２の照射部１２が９５０ｎｍの光を照射する場合には９５０ｎｍの光を透過させるものが用いられる。
【００８８】
この構成により、第１の照射部１１と第２の照射部１２とが同時に光を照射しても、それぞれの光は、第１の撮像部１０Ａと第２の撮像部１０Ｂとに分離して受光される。つまり、第１の照射部１１が第１の空間領域２１に光を照射する期間と、第２の照射部１２が第２の空間領域２２に光を照射する期間とを重ね合わせることができる。
【００８９】
本実施形態の構成を採用することにより、第１の画像５１と第２の画像５２とが同時に得られるから、第２の空間領域２２に移動する物体が存在している場合でも、第１の画像５１と第２の画像５２との間で位置のずれが生じない。すなわち、第２の空間領域２２に移動する物体が存在している場合でも、窓ガラス２３１からの反射成分を減殺ないし除去した差分画像５３が得られる。他の構成および動作は実施形態１と同様である。
【００９０】
（実施形態４）
上述した各実施形態では、撮像部１０は、第１の照射部１１が光を照射する第１の期間４１と、第２の照射部１２が光を照射する第２の期間４２とに撮像を行っている。言い換えると、撮像部１０が撮像する期間には、第１の照射部１１と第２の照射部１２とのいずれかが光を照射している。
【００９１】
本実施形態では、制御部１４は、第１の照射部１１および第２の照射部１２がともに光を照射しない非照射期間を設けるように、第１の照射部１１および第２の照射部１２を制御する。また、制御部１４は、第１の期間４１と第２の期間４２とに加えて非照射期間に撮像するように撮像部１０を制御する。画像処理部１３は、第１の期間４１に撮像部１０が撮像した画像と非照射期間に撮像部１０が撮像した画像とから、同じ位置の画素の画素値の差分を求め、この差分を画素値とする画像を第１の画像５１に用いる。また、画像処理部１３は、第２の期間４２に撮像部１０が撮像した画像と非照射期間に撮像部１０が撮像した画像とから、同じ位置の画素の画素値の差分を求め、この差分を画素値とする画像を第２の画像５２に用いる。
【００９２】
すなわち、画像処理部１３は、第１の画像５１と第２の画像５２とから差分画像５３を生成する処理に先立って、ノイズを除去する前置処理を行う。前置処理では、上述したように、第１の期間４１に撮像部１０が撮像した画像と、非照射期間に撮像部１０が撮像した画像とから、同じ位置の画素の画素値の差分を求め、この差分を画素値とした画像を第１の画像５１とする。また、第２の期間４２に撮像部１０が撮像した画像と、非照射期間に撮像部１０が撮像した画像とから、同じ位置の画素の画素値の差分を求め、この差分を画素値とした画像を第２の画像５２とする。
【００９３】
つまり、前置処理は、第１の照射部１１が照射した光を用いて撮像した画像から、光を照射していない期間に撮像した画像の成分を除去し、第１の画像５１に、第１の照射部１１が照射した光の成分のみが含まれるようにする。同様に、前置処理は、第２の照射部１２が照射した光を用いて撮像した画像から、光を照射していない期間に撮像した画像の成分を除去し、第２の画像５２に、第２の照射部１２が照射した光の成分のみが含まれるようにする。
【００９４】
上述した前置処理が行われることにより、第１の画像５１および第２の画像５２は、照明光や自然光の成分をほとんど含まなくなる。しかも、差分画像５３は、窓ガラス２３１による反射の影響が除去されているから、差分画像５３に含まれる情報は、ほぼ室外３２の空間領域２１１に関する情報のみになる。本実施形態の技術は、実施形態１、実施形態２、実施形態３のいずれにも適用可能である。
【００９５】
（使用例）
以下では、上述した実施形態において画像処理部１３が生成した差分画像５３を用いて室外３２の空間領域２１１における侵入物を検出する動作について説明する。なお、以下の例では侵入物を侵入者とするが、他の侵入物であってもよい。差分画像５３は、室外３２の空間領域２１１の画像であるから、この画像の時間経過に伴う変化を監視することによって、空間領域２１１への侵入者を検出することが可能である。すなわち、画像処理部１３は、異なる時刻に得られた複数の差分画像５３を用い、差分画像５３内の変化を検出することにより、第１の空間領域２１への侵入物を検出する。
【００９６】
時間経過に伴う変化を監視する技術は、具体的には、以下に説明する２種類の技術の少なくとも一方が採用される。第１の技術は、差分画像５３の複数フレームを用い、フレーム間の差分を算出することによって、差分画像５３において移動する物体を検出する。この場合、画像処理部１３は、差分画像５３の複数フレームについて、エッジを抽出する処理を行い、隣接したフレーム間でエッジ上の画素の論理演算を行うことにより、背景の成分を除去し、移動する物体のエッジのみを抽出することが可能である。
【００９７】
この原理を簡単に説明する。ここでは、説明を簡単にするために、２フレームの連続した差分画像５３からエッジを抽出した画像（エッジ画像）を用い、２フレームのエッジ画像を、時間順に第１フレーム、第２フレームと呼ぶ。また、各フレームには移動する物体のエッジが含まれていると仮定する。また、エッジ画像の画素値は、２値であって、１と０との論理値として用いることができるものとする。
【００９８】
第１フレーム、第２フレームにおいて、静止している物体のエッジは、２フレーム間で画素の排他的論理和を求めると除去される。静止している物体のエッジのうち、移動する物体に隠れている部分は抽出されていないから、２フレーム間の排他的論理和だけでは除去されない。ただし、移動する物体が存在するか否かを簡便に判断する場合には、静止している物体の一部が含まれていても実用上の問題はない。２フレーム間の排他的論理和を求めた結果、エッジが残っている場合には（画素の総数を求めればよい）、移動する物体が存在すると判断される。なお、排他的論理和の結果と他のフレームとの論理積を用いると、移動する物体に隠れている静止物体のエッジを除去し、移動する物体のエッジのみを抽出することが可能である。
【００９９】
第２の技術は、空間領域２１１に侵入者が存在しないときに得られた差分画像５３を背景画像とし、その後に得られた差分画像５３を対象画像として、対象画像と背景画像との差分を用いて、空間領域２１１に侵入した物体を検出する。つまり、画像処理部１３は、対象画像と背景画像とについて、同じ位置の画素の画素値の差分を求め、この差分を評価することにより、空間領域２１１に侵入者が存在するか否かを判断する。侵入者は、ペットのような動物と比較すると差分画像５３に占める面積が大きいと考えられるから、上述のようにして求めた差分の合計、あるいは所定の基準値以上の差分が生じている領域の面積を評価すると、侵入者か否かを判断することが可能である。また、差分が生じている領域の形状を認識することによって、人か否かを判断するようにしてもよい。
【０１００】
上述した第１の技術と第２の技術とは必要に応じて採用することが可能であって、画像処理部１３は、移動する物体あるいは侵入者を検出したときに、検知信号を出力するように構成されていてもよい。この検知信号を警報の報知に用いることにより、侵入者などに対する監視装置を構成することが可能である。
【０１０１】
上記構成例では、カメラ装置１は、撮像部１０と第１の照射部１１と第２の照射部１２とが一体に設けられている場合について説明した。撮像部１０の視野２０と、第１の照射部１１が照明する第１の空間領域２１と、第２の照射部１２が照明する第２の空間領域２２とが、上記構成例と同様の関係であれば、撮像部１０と第１の照射部１１と第２の照射部１２とは一体でなくてもよい。
【符号の説明】
【０１０２】
１  カメラ装置
１０  撮像部
１０Ａ  第１の撮像部
１０Ｂ  第２の撮像部
１１  第１の照射部
１２  第２の照射部
１３  画像処理部
１４  制御部
２０  視野
２１  第１の空間領域
２２  第２の空間領域
２３  透明部材
４１  第１の期間
４２  第２の期間
５１  第１の画像
５２  第２の画像
５３  差分画像
１０３  第２の偏光フィルタ
１１２  発光部
１１３  第１の偏光フィルタ
１１４  反射部材
２１１  空間領域
【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】
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【図６】
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