(57)【要約】【課題】２列配列のカラー型ラインセンサーにおいて、時間軸方向の分解能をモノクロと同様の高精度とした競技用電子判定装置およびシステムを提供することを目的とする。【解決手段】本発明の競技用カラー型電子判定装置は、１列は緑画素検出素子のみが連続的に配置され、他の１列は青画素検出素子と赤画素検出素子が交互に配置された２列構造のラインセンサー型光電変換素子を用い、着順判定基準を緑画素検出素子列の出力のみで行うことにより空間分解能を高めた。さらに、前記ラインセンサー型光電変換素子がＣＣＤもしくはＣＭＯＳ構造の光電変換素子であり、色ズレが生じる拡大率以上では緑画検出素子素の出力のみを用いて表示画像全体をモノクロで表示する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１列は緑画素検出素子のみが連続的に配置され、他の１列は青画素検出素子と赤画素検出素子が交互に配置された２列構造のラインセンサー型光電変換素子を用い、着順判定を上記緑画素検出素子の列の出力データのみを基準として行うことにより空間分解能を高めたことを特徴とする競技用カラー電子判定装置。
【請求項２】
前記ラインセンサー型光電変換素子がＣＣＤもしくはＣＭＯＳ構造の光電変換素子であり、色ズレが視認できる拡大率以上では緑画素検出素子の出力のみを用い、該出力をモノクロ変換して表示画像全体をモノクロで表示することを特徴とする前記請求項１記載の競技用カラー電子判定装置。
【請求項３】
前記色ズレが視認できる拡大率以上では、必要な表示領域のみをウィンドウで拡大してモノクロで表示することを特徴とする前記請求項2記載の競技用カラー電子判定装置。
【請求項４】
前記交互に配置された青画素検出素子および赤画素検出素子の出力と前記連続して配置された緑画素検出素子の出力の時系列データのそれぞれの素子列出力において、青、赤、緑の出力データ間において時間的な重心位置が一致するようにそれぞれ前後の時系列データから計算して不足する画素データを補間し、必要な時間間隔のデータを作成することを特徴とする前記請求項１記載の競技用カラー電子判定装置。
【請求項５】
前記各画素検出素子の形状が正方形であることを特徴とする前記請求項１記載の競技用カラー電子判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、競馬、競輪、競艇、オート等の競技（レース）における改良された高感度・高速度の電子判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、競馬等においてゴールライン上を連続してラインセンサーで撮像し、該撮像された画像から競馬等の着順判定やタイム表示を行うシステムが知られている。
前記競技用の電子判定装置にはラインセンサー（直線状のＣＣＤセンサー）が用いられており、該ラインセンサーは、レース場のゴールライン上を一定のスリット間隔でライン状に撮像し、該ライン状の画像を連続してモニター上に表示することにより着順判定画像としている。
【０００３】
これは、従来スリット・カメラでほぼ対象物（例えば、馬）の速度とほぼ同じ速度でフィルムを走らせて連続して撮影し、これを表示することにより着順判定画像としていたものをＣＣＤラインセンサーとモニターにより電子的に実現したものである。
【０００４】
従来のカラー型ラインセンサーは、図１（ａ）に示すように、縦一列に赤１、緑２、青３の順で画素検出素子の配列がなされる構造のものであった。
しかし、上記縦一列配置のランセンサーは、時間方向（図面上下方向）では各画素検出素子間での検出時期の差異は生じないが、３つの画素で１つの表示単位となるので、それぞれが画素単位となるモノクロのランセンサーに比べると分解能（解像度）が１／３になってしまう欠点がある。
【０００５】
このため、図１（ｂ）に示されるように、縦方向（図中、左右方向。ラインセンサーは地面に垂直にして用いられるので、以後、ラインセンサーの長手方向を縦方向という。）には赤６、青４、緑５の画素検出素子を一列に連続して配置し、これを横方向（図中、上下方向）に３列一組で用いる方法も考えられるが、この場合は時間軸方向（図中、上下方向）の解像度がモノクロの１／３になってしまう。また、色ズレが大きい欠点がある。
従って、図１（ａ）、（ｂ）の折衷案として、従来図１（ｃ）のように２列配列で一列が縦方向に緑画素検出素子７、青画素検出素子８が交互に配列され、その隣接する一列に赤画素検出素子９、緑画素検出素子７を交互に配列した２列を一組としたラインセンサーが一般的に用いられていた。
【０００６】
この２列構造のものは色ズレが少ないが、やはり時間軸方向の分解能は２列相当となり、モノクロの１／２の精度となる。また、縦方向の分解能もモノクロのほぼ１／２となる。
【特許文献１】特開平９−３０５８２０号公報
【特許文献２】特開平８−３２２０１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、２列配列のカラー型ラインセンサーにおいて、時間軸方向の分解能をモノクロと同様の高精度とした競技用電子判定装置およびシステム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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の競技用カラー型電子判定装置は、１列は緑画素検出素子のみが連続的に配置され、他の１列は青画素検出素子と赤画素検出素子が交互に配置された２列構造のラインセンサー型光電変換素子を用い、着順判定を上記緑画素検出素子の列の出力データのみを基準として行うことにより空間分解能を高めたこと特徴とする。    
【０００９】
さらに、前記ラインセンサー型光電変換素子がＣＣＤもしくはＣＭＯＳ構造の光電変換素子であり、色ズレが視認できる拡大率以上では緑画素検出素子の出力のみを用い、該出力をモノクロ変換して表示画像全体をモノクロで表示することを特徴とする。
【００１０】
またさらに、前記色ズレが視認できる拡大率以上では、必要な表示領域のみをウィンドウで拡大してモノクロで表示することを特徴とする。
あるいはまた、前記交互に配置された青画素検出素子および赤画素検出素子の出力と前記連続して配置された緑画素検出素子の出力の時系列データのそれぞれの素子列出力において、青、赤、緑の出力データ間において時間的な重心位置が一致するようにそれぞれ前後の時系列データから計算して不足する画素データを補間し、必要な時間間隔のデータを作成することを特徴とする。
【００１１】
さらに、前記各画素検出素子の形状が正方形であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の装置では、１列は緑画素検出素子のみが連続的に配置され、他の１列は青画素検出素子と赤画素検出素子が交互に配置された２列構造のラインセンサー型光電変換素子を用い、着順判定基準を緑画素検出素子列の出力のみで行うことにより空間分解能を高め、モノクロ型ラインセンサーと同等の分解能が実現できた。
【００１３】
このことにより、上記電子判定装置の判定の精度が向上し、電子判定装置の信頼性が向上した。
また、上記２列構造のラインセンサー型光電変換素子の出力において、空白となるデータをその前後の時系列データから赤、青、緑の出力データ間において時系列データにおいて相互に重心位置が一致するように計算して補間することによりカラー表示の場合の連続的画像がスムーズになり、見易い画面を表示することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の２列型ラインセンサーのカラー画素検出素子の配列構造を図１（ｄ）に示す。
図に示されるごとく、２列配列で一列が縦方向に緑画素検出素子１０が連続して配列され、その隣接する一列に赤画素検出素子１１、青画素検出素子１２を交互に配列した２列を一組としたラインセンサーを用いている。
【００１５】
この２列構造のものは色ズレは図１（ｃ）のチドリ配置のものに比べ、やや大きいが、本発明では競技用の着順写真判定が主たる目的であって、判定の際の画像分解能の方が重要である。例えば、競馬の場合、カラー情報は騎手の着用している勝負服の色等の識別が主たる目的にすぎない。すなわち、着順判定において、馬の番号を特定するのに間違いが生じないで容易に確認が取れるようにするためにカラー化がなされているので、カラー表示はそれほど精密に表示することは要求されていない。
【００１６】
従って、本発明では判定分解能を上げるため、カラー情報は多少犠牲にしても、より重要な判定情報を出力するために前記のように一列の縦方向に緑画素検出素子のみが連続して配列されたラインセンサーを用いている。
【００１７】
これは、以下の理由による。
２列配列のラインセンサーは、通常は色ズレ特性のよい図１（ｃ）のチドリ配置のものが用いられる。これは図１（ｄ）のように配列しても、分解能は図１（ｃ）と同じになるためである。
【００１８】
しかし、上記図１（ｄ）の緑画素検出素子の配列にのみ着目すると、その出力の分解性能が従来のモノクロと同等であり、本発明では、該素子出力が上記図１（ｃ）の配列の場合よりも倍の精度になることに着目して図１（ｄ）の配列を選択し、該配列の緑画素検出素子の列の出力だけを判定用画像として用いている。このため、本発明では敢えて図１（ｃ）よりやや色ズレ特性の悪い図１（ｄ）の配列のラインセンサーを用いている。
【００１９】
また、例えば微妙な判定の場合に緑画素検出１０の出力画素情報を拡大表示する際、該画素情報をモノクロ画像にして表示することを行う。このことにより、分解能を犠牲にしない高精度の電子判定装置をカラー型ラインセンサーで実現することができる。なお、前述のごとく、図１（ｄ）のラインセンサーにおいては緑画素検出素子は縦一列に配置されているので、その出力は図１（ｃ）の配列の場合のように左右２列に分散されることがない。
【００２０】
これにより、緑画素出力に注目すれば拡大表示の場合の画面の鮮明度は、図１（ｃ）の倍になっており、より鮮明であるので鼻の差等の微妙な判定には非常に有効となる。本発明のラインセンサーの分解度は図１（ｃ）のラインセンサーに比べ、倍の精度となっているのである。すなわち、モニターを目視した場合の画面の鮮明さが２倍クリアになっている。
【００２１】
このように、本発明の競技用カラー型電子判定装置は、上記図１（ｄ）の２列配列のラインセンサーにおいて、着順判定時には緑画素の情報のみを用いてモニター上に判定用画像を出力する。
【００２２】
また、必要に応じて、該判定画面は部分的に拡大表示されるが、この場合モノクロ表示に変換する方が処理が早いし、見易いので、虫眼鏡構造のウインドウでモノクロ表示される。この場合、モノクロ表示には本発明の図１（ｄ）の配列のラインセンサーの方が画像の変動が少ない。
【００２３】
このことは、以下に説明される。
一般的に、カラー画像はＲ，Ｇ，Ｂの３原色の合成出力となるので、拡大して微細な部分を見るとき、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素センサーの位置ズレにより微妙に色誤差が生じ、このため画面がその分不鮮明になる傾向がある。
【００２４】
従って、上記のように微細な着順判定をする場合は、３原色を混合したモノクロ画面の方が微細画面においてはより鮮明になるので、判定画像はモノクロ画面を用いている。
従来の２列型ラインセンサーと対比した、上記モノクロ画面の変動現象は、以下に説明される。
【００２５】
図２は、図１（ｄ）の２列型カラー・ラインセンサーを用いた場合の画像検出の模式図を示す。図２の左端に示されるように、図１（ｄ）のラインセンサーが縦方向に設置され、その前を対象物２３が通過する場合のセンサー出力を図４に示す。図２において、２０は赤画素検出素子、２１は青画素検出素子、２２は緑画素検出素子を示す。
【００２６】
図２の場合は、撮像対象物（例えば、馬）の先端部分がまず青画素２１の部分に入り（図中、２４）、矢印の方向に進行するにしたがって徐々にラインセンサー全体に感知されるようになる。（図中２４→２５→２６）。この時の下記時点のセンサー出力が図４に示される。最終出力は、各時点のセンサー出力が連続して表示されている。なお、図４において、３３は対象物のイメージ、２段目３４はセンサー出力、３段目３５はモニターでの表示出力である。
【００２７】
図２に参照されるようにＲ、Ｇ、Ｂ（赤、緑、青）各画素出力の合成された色および明るさがモニター上で図４のパターン３６のごとく表示される。該カラー表示された３６をモノクロに表示すると、図５のごとくなる。
【００２８】
また、一方、図３のように、撮像対象物（例えば、馬）３０の先端部分がまず赤画素検出素子の部分に入り（図中、２７）、徐々にラインセンサー全体に感知されるようになる場合もある。（図中２７→２８→２９）。この時の各時点のセンサー出力は省略されるが、その最終出力のカラー表示された画像出力をモノクロに変換してモニター上に表示すると、図６のごとくなる。
【００２９】
図５と図６を比較すれば分かるように、最終的なモノクロ表示は、対象物の先端がまず青画素検出素子に入力した場合も、赤画素検出素子に入力した場合も、ほとんどその出力パターンが変動しない。
【００３０】
一方、同じことを図１（ｃ）の従来のチドリ配置のラインセンサーで撮像した場合のモノクロ出力パターンを図７と図８に示す。図７と図８を比較すれば分かるように、最終的なモニター上のモノクロ表示は対象物の先端がまず青画素検出素子に入力した場合と緑画素検出素子に入力した場合では、その出力パターンが大きく変わってしまう。これは、図１（ｄ）のラインセンサーを用いた図２の場合は、緑画素が時間的に一定時期にしか存在せず、該出力の影響が一様であるのに対して、図１（ｃ）のラインセンサーを用いた場合は、緑画素検出素子の時間的位置が分散されているため、検知位置によって出力にバラツキが生じるためと考えられる。このことは馬の走行位置によってモノクロ画像が変動することを意味し、判定用画像としては好ましくない。
【００３１】
なお、図１（ａ）の１列のラインセンサーを用いた場合は、このような問題がほとんど生じないことは明らかである。
従って、前記のように緑画素検出素子の主力のみのモノクロ表示で判定画像とする本発明の場合は、図１（ｄ）の配置のラインセンサーの方がモノクロ表示の鮮明度の点でより好ましいことが分かる。
【００３２】
・データ補間
本発明において、図１（ｄ）のラインセンサーを用いた場合、その出力は図９のごとくなる。図９に見られるごとく、緑画素（Ｇ）情報はすべてのスキャンタイムに出力されるが、青（Ｂ）とＲ（赤）の画素情報は１回おきなので、出力データは歯抜け状態となる。
【００３３】
この歯抜けの空白のデータを補間する方法として従来は図１０（３６００モード）や図１１（１８００モード）の手法が用いられていた。
しかし、図１０のＢ，Ｒデータの配列は同じ画素データが２回づつ続き、ギクシャクした階段状の画像データとなり連続画面がスムーズでない。同様に、図１１のデータ出力の連続性も最適とはいえない。
【００３４】
本発明は、上記画像データ出力としてＧ、Ｂ、Ｒ各画素の重心の位置が元のピクセル位置に近く、連続画面がスムーズに変化する図１２，図１３の配列手法を提案している。ここで重心位置の位置合わせとは、Ｒ，Ｇ，Ｂ各出力データ間でそれぞれの時間的な重心位置を計算して、同じ時間のデータ出力にして時間を一致させることをいう。
【００３５】
図１２，図１３の配列出力を用いれば、ピクセルデータの重心位置が元のデータの重心位置により近いので連続画像のスムーズな展開がなされ、画面のチラツキ等がより改善され、見易い画面となる。
【００３６】
・単位センサーの形状
また、一般にカラー・ラインセンサーは画素検出素子が縦一列に配列され、縦方向の２つ、または３つの合成出力で１つのカラー画素情報となるので、従来のモノクロラインセンサーに比べ、鮮明度が１／２、または１／３になってしまう欠点がある。
【００３７】
このため、鮮明度を上げるため、縦方向の画素検出素子数を多くして鮮明度を上げるとその分検出素子の面積が減るので、今度は各画素出力の光量が不足してしまう。このため、光量を確保するためには、横方向の長さを長くして長方形になるが、今度は時間軸（横方向）が長くなるので、着順判定の判定精度が悪くなる。
【００３８】
本発明では、種々実験の結果、該画素センサーの形状は正方形が最適であることを確認した。競馬等の競技着順判定の通常のスキャン速度の場合、明度、鮮明度のバランスから、正方形がちょうどよい形状であった。なお、この形状が最適であることは、本発明のような２列配列に限らず、従来の図１（ａ）の一列配列のラインセンサーにも当てはまることである。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
２列配列のカラー型ラインセンサーは１列配置のカラー型ラインセンサーより縦方向の分解能に優れており、一方本発明の２列配列型カラーラインセンサーによれば、競技において最も重要な着順判定のモニター画面の精度が上記一列型モノクロ・ラインセンサーと同等であり、従来の２列配列型のラインセンサーより向上する。従って、競技用電子判定装置としての産業利用性は高い。
【００４０】
また、２列配列型カラー・ラインセンサーの出力において、空白のピクセルデータを前後のピクセルデータの重心位置に取ることにより連続画面の画面遷移がよりスムーズになる効果がある。また、各画素センサーの形状を正方形とすることにより、縦方向の鮮明度と横方向の判定精度のバランスが取れる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】各種カラー・ラインセンサーのセンサー（画素検出素子）配列を示す図である。
【図２】本発明のラインセンサーと撮像対象物の関係の模式図である。
【図３】本発明のラインセンサーと撮像対象物の関係の模式図の他の例である。
【図４】本発明のラインセンサーのカラー出力を示す図である。
【図５】図２，図４の場合のモノクロ変換表示出力を示す図である。
【図６】図３の場合のモノクロ変換表示出力を示す図である。
【図７】図１（ｃ）のチドリ配置の２列型ラインセンサーを用いた場合のモノクロ変換表示出力を示す図である。
【図８】図１（ｃ）のチドリ配置のラインセンサーを用いた場合のモノクロ変換表示出力の他の例を示す図である。
【図９】２列配列のラインセンサーを用いた場合の時系列の画素出力を示す図である。
【図１０】図９の空白部分の従来のデータ補間例を示す図である。
【図１１】図９の空白部分の従来の他のデータ補間例を示す図である。
【図１２】図９の空白部分の本発明のデータ補間例を示す図である。
【図１３】図９の空白部分の本発明の他のデータ補間例を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１      赤画素検出素子（センサー）
２      緑画素検出素子（センサー）
３      青画素検出素子（センサー）
４      青画素検出素子（センサー）
５      緑画素検出素子（センサー）
６      赤画素検出素子（センサー）
７      緑画素検出素子（センサー）
８      青画素検出素子（センサー）
９      赤画素検出素子（センサー）
１０      緑画素検出素子（センサー）
１１      赤画素検出素子（センサー）
１２      青画素検出素子（センサー）
２０      赤画素検出素子（センサー）
２１      青画素検出素子（センサー）
２２      緑画素検出素子（センサー）
２３      撮影対象物
３０      撮影対象物
３３      撮影対象物
３６      出力画像
【図１】
2008131610.tif 000003
【図２】
2008131610.tif 000004
【図３】
2008131610.tif 000005
【図４】
2008131610.tif 000006
【図５】
2008131610.tif 000007
【図６】
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【図７】
2008131610.tif 000009
【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１３】
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