(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体を検出する装置に用いられる、画質の自動調整機能を有する赤外線撮像装置であって、
前記移動体を撮像して該移動体の画像を示す赤外線画像信号を出力する撮像手段と、
前記赤外線画像信号に示される画素の各々の画素値のうち、前記移動体で生じた天空反射に起因する所定の画素値を、前記赤外線画像信号に含まれる前記所定の画素値以外の画素値に変更する処理手段と、を含む赤外線撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の赤外線撮像装置において、
前記処理手段は、
前記赤外線画像信号に示される複数の画素値の度数分布が前記所定の画素値以外の画素値の度数分布に一致または近づくように前記所定の画素値を変更する変更手段と、
前記変更手段が変更した後の赤外線画像信号に含まれる画素値の度数分布を用いて前記赤外線画像信号にて示される画像の画質を調整する調整手段と、を含む、赤外線撮像装置。
【請求項３】
移動体を検出する装置に用いられる、画質の自動調整機能を有する赤外線撮像装置の画像調整方法であって、
前記移動体を撮像して該移動体の画像を示す赤外線画像信号を出力する撮像ステップと、
前記赤外線画像信号に示される画素の各々の画素値のうち、前記移動体で生じた天空反射に起因する所定の画素値を、前記赤外線画像信号に含まれる前記所定の画素値以外の画素値に変更する処理ステップと、を含む、画像調整方法。
【請求項４】
請求項３に記載の画像調整方法において、
前記処理ステップは、
前記赤外線画像信号に示される複数の画素値の度数分布が前記所定の画素値以外の画素値の度数分布に一致または近づくように前記所定の画素値を変更する変更ステップと、
前記変更された後の赤外線画像信号に含まれる画素値の度数分布を用いて前記赤外線画像信号にて示される画像の画質を調整する調整ステップと、を含む、画像調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線撮像装置および画像調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、一定の高さ、一定の角度で支持されている赤外線カメラを用いて道路上の車両を検出する車両検出装置が記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載の赤外線カメラは、赤外線画像信号を出力する。この赤外線カメラから出力される赤外線画像信号では、各画素の輝度レベルは被写体の赤外線の量が多いほど高くなる。また、赤外線カメラで車両が撮像されたときには、車両のフロントグラスで反射された天空からの赤外線が赤外線カメラで受け付けられる可能が高い。この場合、車両のフロントグラスからの赤外線の量は、ほぼ天空からの赤外線の量となる。車両のフロントグラスで反射された天空からの赤外線の量は、道路上の車両から発生される赤外線の量よりも小さい。このため、赤外線画像信号中の車両のフロントグラスの輝度レベルは、低輝度レベルとなる可能性が高い。
【０００４】
特許文献１に記載の車両検出装置は、赤外線カメラから出力された赤外線画像信号中の低輝度レベルを検出する。赤外線画像信号中に低輝度レベルが検出されることにより、道路上の車両が検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３４８２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の車両検出装置において、大きな荷台を搭載した車両が赤外線カメラで撮像されたときに荷台が鏡面となって天空からの赤外線を反射する天空反射が発生した場合には、赤外線カメラの画像内の大部分を占める荷台部分が低輝度レベルとなる。
【０００７】
赤外線カメラとしては、赤外線画像信号の画像全体の輝度レベルが季節や天候によって変動することがあるため、赤外線画像信号の輝度レベルに応じて画質を調整する自動調整機能を有する赤外線カメラが用いられる場合がある。画質の自動調整機能を有する赤外線カメラは、赤外線画像信号の全体の輝度レベルが低くなるほど画像全体の輝度を高くし、赤外線画像信号の輝度レベルが高くなるほど画像全体の輝度を低くする調整を行う。
【０００８】
このため、画質の自動調整機能を有する赤外線カメラでは、天空反射に起因して赤外線画像信号中の大部分が低輝度レベルとなる場合、画像全体の輝度が大きく上げられ、赤外線画像信号の画質が大きく変動する。
【０００９】
よって、車両が存在しない背景画像を示す背景画像信号と赤外線画像信号との差分を用いて車両を検出する車両検出装置では、天空反射に起因して赤外線画像信号の画質が大きく変動する場合に、画像全体で大きな差分が発生して車両が正しく検出されなくなってしまう。
【００１０】
このため、天空反射に起因する赤外線画像信号の急激なレベル低下により、赤外線画像信号の画質が大きく変動する場合には、車両などの移動体を検出する精度が低下してしまうことがあるという問題があった。
【００１１】
本発明の目的は、天空反射に起因する赤外線画像信号の画質の急激な変動を抑制する赤外線撮像装置および画像調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の赤外線撮像装置は、移動体を検出する装置に用いられる、画質の自動調整機能を有する赤外線撮像装置であって、前記移動体を撮像して該移動体の画像を示す赤外線画像信号を出力する撮像手段と、前記赤外線画像信号に示される画素の各々の画素値のうち、前記移動体で生じた天空反射に起因する所定の画素値を、前記赤外線画像信号に含まれる前記所定の画素値以外の画素値に変更する処理手段と、を含む。
【００１３】
本発明の画像調整方法は、移動体を検出する装置に用いられる、画質の自動調整機能を有する赤外線撮像装置の画像調整方法であって、前記移動体を撮像して該移動体の画像を示す赤外線画像信号を出力する撮像ステップと、前記赤外線画像信号に示される画素の各々の画素値のうち、前記移動体で生じた天空反射に起因する所定の画素値を、前記赤外線画像信号に含まれる前記所定の画素値以外の画素値に変更する処理ステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、天空反射に起因する赤外線画像信号の画質の急激な変動を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態における赤外線撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】天空反射が発生していないときの赤外線強度データのヒストグラムを例示する図である。
【図３】天空反射が発生したときの赤外線強度データのヒストグラムを例示する図である。
【図４】図３に示した天空反射部分の度数をゼロにしたヒストグラムを示す図である。
【図５】図４に示した赤外線強度の各階級に天空反射部分の度数を均等に分配したヒストグラムを示す図である。
【図６】赤外線撮像装置の画像調整方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態における赤外線撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【００１８】
赤外線撮像装置１０は、車両などの移動体を検出する検出装置に用いられる。赤外線撮像装置１０は、移動体を撮像してその移動体の画像を構成する複数の画素の画素値を示す赤外線画像信号を生成する。また、赤外線撮像装置１０は、赤外線画像信号に示される各画素の画素値の度数分布を用いて、赤外線画像信号にて示される画像の輝度およびコントラストを調整する自動調整機能を有する。
【００１９】
本実施形態では、赤外線撮像装置１０は、撮像部１０Ａと処理部１０Ｂとを備える。撮像部１０Ａは、赤外線受光部１１と、Ａ／Ｄ（Analog / Digital）変換部１２と、を備える。処理部１０Ｂは、フレームメモリ１３と、分布変換部１４と、画像生成部１５と、出力部１６と、を備える。
【００２０】
撮像部１０Ａは、一般的に撮像手段と呼ぶことができる。
【００２１】
撮像部１０Ａは、車両を撮像して車両の画像を示す赤外線画像信号を出力する。赤外線画像信号は、各画素の赤外線の強度（量）を示す赤外線強度データとして用いられる。
【００２２】
赤外線受光部１１は、赤外線を受光し、その受光した赤外線の強度（量）を画素値として画素ごとに示した赤外線画像信号へ変換する。赤外線受光部１１は、画素ごとに赤外線を受光する赤外線受光素子を備える。赤外線受光素子としては、例えばマイクロボロメータが用いられる。
【００２３】
赤外線受光部１１は、赤外線受光素子ごとに蓄積された電荷を電気信号に変換して赤外線画像信号を生成する。例えば、赤外線の強度が高いほど、赤外線受光素子に蓄積される電荷は多くなる。赤外線受光部１１は、受光された赤外線の強度をアナログ信号の赤外線画像信号に変換し、その赤外線画像信号をＡ／Ｄ変換部１２へ出力する。
【００２４】
Ａ／Ｄ変換部１２は、アナログ信号である赤外線画像信号をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部１２は、変換後の赤外線画像信号を、赤外線強度データとしてフレームメモリ１３へ出力する。
【００２５】
処理部１０Ｂは、一般的に処理手段と呼ぶことができる。
【００２６】
処理部１０Ｂは、赤外線強度データに示される各画素の赤外線強度（画素値）のうち、移動体で生じた天空反射の赤外線強度（所定の画素値）を、赤外線強度データに含まれる天空反射の赤外線強度以外の赤外線強度に変更する。移動体で生じた天空反射とは、例えば、車両の荷台などが鏡面となって空からの赤外線を反射し、その反射された赤外線が撮像部１０Ａに入射された状況をいう。
【００２７】
フレームメモリ１３は、画像信号ごとに赤外線強度データを記憶するメモリである。
【００２８】
分布変換部１４は、一般的に変更手段と呼ぶことができる。
【００２９】
分布変換部１４は、赤外線強度データに含まれる天空反射の赤外線強度を、天空反射の赤外線強度とは異なる赤外線強度に変更する。具体的には、分布変換部１４は、変更後の赤外線強度データに示される複数の画素値の度数分布が、フレームメモリ１３内の赤外線強度データに含まれた天空反射の赤外線強度以外の赤外線強度の度数分布に一致または近づくように、天空反射の赤外線強度を変更する。分布変換部１４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）により実現される。
【００３０】
本実施形態では、分布変換部１４は、フレームメモリ１３に記憶された赤外線強度データの第１のヒストグラム（度数分布）Ｈ１を作成する。
【００３１】
図２は、天空反射が生じていないときの赤外線強度データのヒストグラムＨ１を例示する観念図である。図３は、天空反射が生じたときの赤外線強度データのヒストグラムＨ１を例示する観念図である。図２および図３では、横軸が、赤外線強度の階級であり、縦軸が、各階級の度数（画素数）である。図２および図３では、赤外線強度の階級は左から右に大きくなる。
【００３２】
図３に示すように、天空反射の発生に起因して左端の赤外線強度の低い階級の度数Ｖが大きくなっている。これは、天空反射の赤外線強度は、地上の物体から発生される赤外線強度よりも低いからである。
【００３３】
そして分布変換部１４は、ヒストグラムＨ１の赤外線強度の各階級のうち、天空反射の赤外線強度に該当する階級の度数Ｖをゼロにした第２のヒストグラムＨ２を作成する。
【００３４】
図４は、図３に示した天空反射部分の度数Ｖを「０」にしたヒストグラムＨ２を示す図である。
【００３５】
さらに分布変換部１４は、赤外線強度データに含まれる赤外線強度の各階級のうち、天空反射の赤外線強度の階級の度数Ｖを、天空反射の赤外線強度と異なる赤外線強度の階級ごとに均等となるように分配する。分布変換部１４は、例えば、赤外線強度データに示された赤外線強度の各階級のうち、度数が大きい方の階級から順に天空反射の赤外線強度の度数Ｖを配分して第３のヒストグラムＨ３を作成する。
【００３６】
図５は、図３に示した天空反射部分の度数Ｖを、図４に示した度数が「１」以上の赤外線強度の階級に均等に分配したヒストグラムＨ３を示す図である。
【００３７】
分布変換部１４は、赤外線強度データに示された天空反射の赤外線強度を除去した第３のヒストグラムＨ３を画像生成部１５に供給する。
【００３８】
画像生成部１５は、一般的に調整手段と呼ぶことができる。
【００３９】
画像生成部１５は、分布変換部１４から第３のヒストグラムＨ３を用いて、赤外線強度データにて示された画像の画質を調整する。
【００４０】
本実施形態では、画像生成部１５は、分布変換部１４から第３のヒストグラムＨ３を受け付けると、第３のヒストグラムＨ３とフレームメモリ１３内の赤外線強度データとを用いて、８ｂｉｔ（ビット）の画像データを生成する。具体的には、画像生成部１５は、第３のヒストグラムＨ３を用いて、フレームメモリ１３に記憶された赤外線強度データが含む天空反射の赤外線強度を、天空反射の赤外線強度と異なる赤外線強度に変更する。そして画像生成部１５は、ヒストグラムＨ３を用いて変更後の赤外線強度データにて示された画像の輝度およびコントラストを調整して画像データを生成する。
【００４１】
例えば、画像生成部１５は、変更後の赤外線強度データに含まれる赤外線強度の中心強度（中心温度）と強度範囲（温度範囲）を求め、その中心強度と強度範囲とを用いて画像の輝度およびコントラストを調整するための画像データ変換情報（例えば、トーンカーブ）を算出する。そして画像生成部１５は、その画像データ変換情報を用いて変更後の赤外線強度データに含まれる赤外線強度を画素ごとに変換して画像データを生成する。画像生成部１５は、画像データを生成すると、その画像データを出力部１６に出力する。
【００４２】
出力部１６は、画像生成部１５から画像データを受け付けると、その画像データを映像信号に変換する。出力部１６は、その映像信号を、例えば車両の位置または速度を検出する車両検出装置へ送信する。
【００４３】
次に赤外線撮像装置１０の画像調整方法について説明する。
【００４４】
図６は、画像調整方法の処理手順例を示すフローチャートである。図６では、赤外線受光部１１は、２４０×３６０の画素で構成されるものとする。
【００４５】
まず、赤外線受光部１１では、画素ごとに設けられた赤外線受光素子が赤外線を受光して赤外線受光素子ごとに蓄積された電荷をアナログ信号の赤外線画像信号（電気信号）に変換し、その赤外線画像信号をＡ／Ｄ変換部１２に出力する（ステップＳ１）。
Ａ／Ｄ変換部１２は、赤外線受光部１１からアナログ信号の赤外線画像信号を受け付けると、その赤外線画像信号をデジタル信号に変換して赤外線強度データＤを生成する（ステップＳ２）。Ａ／Ｄ変換部１２は、例えば、１画素ごとに赤外線画像信号を１６ｂｉｔ（ビット）で表現した赤外線強度データＤをフレームメモリ１３へ出力する。
【００４６】
フレームメモリ１３は、２４０×３６０×１６ｂｉｔの赤外線強度データＤを記憶し、その赤外線強度データＤを、分布変換部１４と画像生成部１５とへ出力する（ステップＳ３）。
【００４７】
分布変換部１４は、フレームメモリ１３から赤外線強度データＤを受け付けると、赤外線強度データＤのヒストグラムとして階級数が２16個のヒストグラムＨ１を作成する（ステップＳ４）。例えば、分布変換部１４は、図３または図４に示したようなヒストグラムＨ１を作成する。
【００４８】
そして分布変換部１４は、ヒストグラムＨ１における赤外線強度の各階級のうち、天空反射の強度閾値ａ以下の階級の度数Ｖを算出し、その度数Ｖを「０」としたヒストグラムＨ２を作成する（ステップＳ５）。なお、天空反射の強度閾値ａは、天空反射の赤外線強度の範囲内での上限値である。分布変換部１４は、例えば、図４に示したヒストグラムＨ１を、図５に示したヒストグラムＨ２に変換する。
【００４９】
さらに分布変換部１４は、ヒストグラムＨ２における赤外線強度の各階級のうち、度数が「１」以上の階級のそれぞれに度数Ｖを均等に分配してヒストグラムＨ３を作成する（ステップ６）。分布変換部１４は、度数の大きい階級から順番に度数Ｖを１つずつ分配する。例えば、分布変換部１４は、図５に示したヒストグラムＨ２を、図６に示したヒストグラムＨ３に変換する。
【００５０】
分布変換部１４は、ヒストグラムＨ３を作成すると、そのヒストグラムＨ３を画像生成部１５へ出力する（ステップＳ７）。
【００５１】
画像生成部１５は、ヒストグラムＨ３を用いて赤外線画像信号の中心温度と温度範囲とを求め、その中心温度と温度範囲とを用いて赤外線画像信号の輝度およびコントラストを調整して８ビットの画像データを生成する（ステップＳ８）。画像生成部１５は、その生成された画像データを出力部１６に出力する。
【００５２】
出力部１６は、画像生成部１５から画像データを受け付けると、その画像データを映像信号として、例えばＮＴＳＣ（National Television System Committee）信号に変換し、その映像信号を外部の装置へ送信する（ステップＳ９）。例えば、出力部１６は、道路上の車両の位置または速度を検出する車両検出装置に映像信号を送信する。
【００５３】
本実施形態によれば、撮像部１０Ａが、移動体を撮像してその移動体の画像を示す赤外線画像信号を赤外線強度データとして出力し、処理部１０Ｂは、赤外線強度データに含まれる複数の赤外線強度（画素値）のうち、例えば道路を走行中の車両の荷台で生じた天空反射の赤外線強度（所定の画素値）を、赤外線強度データに含まれる天空反射の赤外線強度以外の赤外線強度に変更する。なお、図３に示すように、天空反射の赤外線強度は、車両などの地上の物体から発生される赤外線強度よりも低い。
【００５４】
このため、赤外線撮像装置１０は、赤外線強度データに含まれる複数の赤外線強度のうち、天空反射の赤外線強度を、天空反射の赤外線強度よりも高い、画像内の物体から発生された赤外線強度に変更する。
【００５５】
例えば、赤外線撮像装置１０において、道路上の車両が撮像されているときに画像内の大部分を占める車両の荷台部分で天空反射が生じた場合には、赤外線強度データに含まれる多数の画素の天空反射の赤外線強度は、画像内の荷台周辺の赤外線強度に変更される。
【００５６】
よって、本実施形態によれば、赤外線撮像装置１０は、天空反射に起因する赤外線画像信号の急激なレベル低下を防止することができる。さらに、画質の自動調整機能を有する赤外線撮像装置１０では、天空反射に起因して赤外線画像信号の急激なレベル低下する場合に赤外線画像信号の画質の急激な変動を抑制することが可能となる。
【００５７】
また、本実施形態では、分布変換部１４は、赤外線強度データに含まれる複数の赤外線強度の度数分布が、変更前の赤外線強度データに含まれた天空反射の赤外線強度以外の赤外線強度の度数分布（例えばヒストグラム２）に一致または近づくように、天空反射の赤外線強度を変更する。そして画像生成部１５は、変更された後の赤外線強度データに含まれた赤外線強度の度数分布（例えばヒストグラムＨ３）を求め、その度数分布を用いて赤外線画像信号の画像の輝度およびコントラストを調整する。
【００５８】
このため、赤外線撮像装置１０は、赤外線強度データに含まれる赤外線強度の度数分布を用いて赤外線強度の中心強度と強度範囲を求め、その中心強度と強度範囲を用いて赤外線画像信号の画質を適切に調整することが可能となる。よって、赤外線撮像装置１０は、季節や天候によって赤外線強度の中心強度と強度範囲が変動しても、その変動に応じて赤外線画像信号の画質を調整することが可能となる。
【００５９】
さらに赤外線撮像装置１０は、赤外線強度データに含まれる赤外線強度の度数分布が、変更前の赤外線強度データに含まれる天空反射の赤外線強度以外の赤外線強度の度数分布に一致または近づくように、変更前の赤外線強度データに示された天空反射の赤外線強度を変更する。
【００６０】
このため、変更後の赤外線強度データに含まれる赤外線強度の中心強度および強度範囲は、変更前の赤外線強度データに含まれた天空反射の赤外線強度以外の赤外線強度の中心強度および強度範囲とほぼ等しくなる。よって、赤外線撮像装置１０は、赤外線強度データに含まれる天空反射の赤外線強度を除去しつつ、赤外線画像信号の画質を適切に調整することが可能となる。
【００６１】
したがって、赤外線撮像装置１０は、天空反射の発生に関わらず、季節や天候に応じて適切に赤外線画像信号の調整を行うことができる。よって、赤外線撮像装置１０からの赤外線画像信号を用いて物体の検出を行う検出装置は、天空反射の発生に関わらず、対象物体の検出を精度良く行うことが可能となる。
【００６２】
以上説明した実施形態において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６３】
１０  赤外線撮像装置
１０Ａ  撮像部
１０Ｂ  処理部
１１  赤外線受光部
１２  Ａ／Ｄ変換部
１３  フレームメモリ
１４  分布変換部
１５  画像生成部
１６  出力部
【図１】
0005708090.tif 000002
【図２】
0005708090.tif 000003
【図３】
0005708090.tif 000004
【図４】
0005708090.tif 000005
【図５】
0005708090.tif 000006
【図６】
0005708090.tif 000007