(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に設置され、前記移動体の周辺の第１の撮像領域を撮像して第１の画像を取得する第１のカメラと、
前記移動体に設置され、前記第１の撮像領域を照明する第１の照明装置と、
前記移動体に設置され、前記移動体の進行方向を軸とした周方向の位置が前記第１の撮像領域とは異なる第２の撮像領域を撮像して第２の画像を取得する第２のカメラと、
前記移動体に設置され、前記第２の撮像領域を照明する第２の照明装置と、
前記第１の照明装置と前記第２の照明装置とが同時に発光しないように制御するとともに、前記第１の照明装置が発光して前記第１の撮像領域を照明する間に前記第１のカメラが前記第１の画像を取得し、前記第２の照明装置が発光して前記第２の撮像領域を照明する間に前記第２のカメラが前記第２の画像を取得するように制御する制御部と
を備える移動撮像システム。
【請求項２】
前記第１の画像が取得された時の前記移動体の移動速度を第１の移動速度として取得し、前記第２の画像が取得された時の前記移動体の移動速度を第２の移動速度として取得する速度取得部と、
前記第１の画像と前記第１の移動速度とを関連付けて記憶し、前記第２の画像と前記第２の移動速度とを関連付けて記憶するデータ記憶部と
を備える請求項１に記載の移動撮像システム。
【請求項３】
前記第１の画像が取得された時の時刻を第１の時刻として取得し、前記第２の画像が取得された時の時刻を第２の時刻として取得する時刻取得部を備え、
前記データ記憶部は、前記第１の画像と前記第１の時刻とを関連付けて記憶し、前記第２の画像と前記第２の時刻とを関連付けて記憶する
請求項２に記載の移動撮像システム。
【請求項４】
前記第１の移動速度又は前記第２の移動速度と、前記第１の時刻と、前記第２の時刻とに基づいて、前記第１の画像と前記第２の画像とを合成した合成画像を生成する画像処理部を備える請求項３に記載の移動撮像システム。
【請求項５】
前記移動体に設置され、前記移動体の進行方向を軸とした周方向の位置が前記第１の撮像領域及び前記第２の撮像領域のいずれとも異なる第３の撮像領域を撮像して第３の画像を取得する第３のカメラと、
前記移動体に設置され、前記第３の撮像領域を照明する第３の照明装置とを備え、
前記制御部は、前記第１の照明装置及び前記第２の照明装置の一方と、前記第３の照明装置とが同時に発光するように制御する
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の移動撮像システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記第１の撮像領域と前記第３の撮像領域とが隣接しない場合に、前記第１の照明装置と前記第３の照明装置とが同時に発光するように制御する
請求項５に記載の移動撮像システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記第１の照明装置の発光期間の長さと前記第２の照明装置の発光期間の長さとが異なるように制御する
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の移動撮像システム。
【請求項８】
前記制御部は、前記第１のカメラが１枚の画像を取得する間に、前記第１の照明装置が複数回発光するように制御する
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の移動撮像システム。
【請求項９】
前記制御部は、前記移動体の速度に応じて前記第１のカメラの露光期間の長さ及び前記第１の照明装置の発光期間の長さが変化するように制御する
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の移動撮像システム。
【請求項１０】
前記制御部は、前記移動体の速度に応じて前記第１の照明装置の発光強度が変化するように制御する
請求項９に記載の移動撮像システム。
【請求項１１】
移動体に設置された第１のカメラと、第１の照明装置と、第２のカメラと、第２の照明装置とを用いて前記移動体の周辺を撮像する撮像方法であって、
前記第１の照明装置で、前記移動体の周辺の第１の撮像領域を照明するステップと、
前記第１の照明装置が前記第１の撮像領域を照明する間に、前記第１のカメラで、前記第１の撮像領域を撮像して第１の画像を取得するステップと、
前記第２の照明装置で、前記移動体の進行方向を軸とした周方向の位置が前記第１の撮像領域とは異なる第２の撮像領域を照明するステップと、
前記第２の照明装置が前記第２の撮像領域を照明する間に、前記第２のカメラで、前記第２の撮像領域を撮像して第２の画像を取得するステップと
を備え、
前記第１の照明装置が前記第１の撮像領域を照明するステップと、前記第２の照明装置が前記第２の撮像領域を照明するステップとが異なる時刻に行われる撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、移動体に搭載された複数台のカメラを用いて移動体の周辺を撮像する移動撮像システム、及び当該移動撮像システムを用いた撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体にカメラを搭載して、移動しながら移動体の回りを撮像するシステムである移動撮像システムが従来から知られている。例えば、移動しながらトンネルの壁面を撮像するシステムが知られている。このようなシステムでは、例えば、複数台のカメラを移動体の進行方向に対して垂直な方向に向けて設置し、トンネルの壁面をトンネルの周方向に複数の領域に分割して撮像する。撮像された画像は、トンネル壁面に生じたひび割れ等を検出する検査システム等で用いられる。特許文献１では、トンネルの壁面を複数台のカメラを使って撮像する旨について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１８７２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の移動撮像システムにおいては、複数のカメラが周辺を撮像する場合に、複数のカメラが撮像する複数の領域を同時に照明するので、撮像する際に大きな電力を必要とする。特に、暗いトンネルのような場所を撮像する場合には、明るい照明光を必要とするので、大容量のバッテリや発電機を搭載する必要がある。このため、移動体に搭載する撮像システムが大型化してしまうという問題がある。本発明は、複数台のカメラを使って移動体の周囲を撮像する移動撮像システムにおいて、最大消費電力を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の移動撮像システムは、移動体に設置されて移動体の周辺の第１の撮像領域を撮像して第１の画像を取得する第１のカメラと、移動体に設置されて第１の撮像領域を照明する第１の照明装置と、移動体に設置されて移動体の進行方向を軸とした周方向の位置が第１の撮像領域とは異なる第２の撮像領域を撮像して第２の画像を取得する第２のカメラと、移動体に設置されて第２の撮像領域を照明する第２の照明装置と、第１の照明装置と第２の照明装置とが同時に発光しないように制御するとともに、第１の照明装置が発光して第１の撮像領域を照明する間に第１のカメラが第１の画像を取得し、第２の照明装置が発光して第２の撮像領域を照明する間に第２のカメラが第２の画像を取得するように制御する制御部とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の移動撮像システムによれば、最大消費電力を抑制できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施の形態１による撮像システムを搭載した移動体を進行方向から見たときの正面図である。
【図２】本発明の実施の形態１による撮像システムを示すシステム構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１による撮像システムにおける撮像制御シーケンスを示す模式図である。
【図４Ａ】本発明の実施の形態１による撮像システムで取得される画像における撮像領域の位置関係の一例を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の実施の形態１による撮像システムで取得される画像における撮像領域の位置関係の一例を示す図である。
【図５Ａ】本発明の実施の形態１による撮像システムで取得される画像における撮像領域の位置関係の別の例を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の実施の形態１による撮像システムで取得される画像における撮像領域の位置関係の別の例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１による撮像システムにおける動作の流れを示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１による撮像システムにおいて第１のカメラで画像を取得する動作の流れを示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１による撮像システムにおいて第２のカメラで画像を取得する動作の流れを示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１による撮像システムにおいて第３のカメラで画像を取得する動作の流れを示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態１による撮像システムのハードウェア構成の一例を示す図である。
【図１１Ａ】本発明の実施の形態１による撮像システムの効果を説明するための図である。
【図１１Ｂ】本発明の実施の形態１による撮像システムの効果を説明するための図である。
【図１２】本発明の実施の形態２による撮像システムにおける撮像制御シーケンスを示す模式図である。
【図１３】本発明の実施の形態２による撮像システムにおける動作の流れを示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態２による撮像システムにおいて第１のカメラ及び第３のカメラで画像を取得する動作の流れを示す図である。
【図１５Ａ】本発明の実施の形態２による撮像システムで取得される画像における撮像領域の位置関係の一例を示す図である。
【図１５Ｂ】本発明の実施の形態２による撮像システムで取得される画像における撮像領域の位置関係の一例を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態３による撮像システムにおける撮像制御シーケンスを示す模式図である。
【図１７】本発明の実施の形態３による撮像システムにおける動作の流れを示す図である。
【図１８Ａ】本発明の実施の形態３による撮像システムで取得される画像における撮像領域の位置関係の一例を示す図である。
【図１８Ｂ】本発明の実施の形態３による撮像システムで取得される画像における撮像領域の位置関係の一例を示す図である。
【図１８Ｃ】本発明の実施の形態３による撮像システムで取得される画像における撮像領域の位置関係の一例を示す図である。
【図１８Ｄ】本発明の実施の形態３による撮像システムで取得される画像における撮像領域の位置関係の一例を示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態４による撮像システムにおける撮像制御シーケンスを示す模式図である。
【図２０】本発明の実施の形態４による撮像システムで取得される画像における撮像領域の位置関係の一例を示す図である。
【図２１】本発明の実施の形態４による撮像システムにおける撮像制御シーケンスの別の例を示す模式図である。
【図２２】本発明の実施の形態５による撮像システムを示すシステム構成図である。
【図２３】本発明の実施の形態５による撮像システムにおける撮像制御シーケンスを示す模式図である。
【図２４】本発明の実施の形態５による撮像システムにおける撮像制御シーケンスの別例を示す模式図である。
【図２５】本発明の実施の形態５による撮像システムにおいて第１のカメラで画像を取得する動作の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の撮像システムの好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【０００９】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による撮像システムを搭載した移動体１を進行方向から見たときの正面図である。なお、図１は、本実施の形態の撮像システムの概略構成を説明するための概念図となっている。本実施の形態の撮像システムは、移動体１に搭載されたカメラで、移動体１の周辺の撮像領域を撮像する移動撮像システムであり、移動体１の移動に伴って撮像領域の位置が変化する。移動体１には第１の視野１３を撮像するように第１のカメラ１１と第１の照明装置１２が設置されている。同様に第２の視野１６を撮像するように第２のカメラ１４と第２の照明装置１５が設置されており、第３の視野１９を撮像するように第３のカメラ１７と第３の照明装置１８が設置されている。複数のエリアのうち互いに異なる１つのエリアの画像をそれぞれ撮像するように各カメラは移動体１に設置され、各カメラで撮像されるエリアを照明するように各照明装置は設置される。
【００１０】
すなわち、移動体１には、カメラと照明装置とを備える撮像装置の複数の組が搭載されている。第１のカメラ１１と第１の照明装置１２とが第１の撮像装置の組であり、第２のカメラ１４と第２の照明装置１５とが第２の撮像装置の組であり、第３のカメラ１７と第３の照明装置１８とが第３の撮像装置の組である。各照明装置は、同じ組に属するカメラで撮像される領域を照明する。なお、第１の視野１３は、第１のカメラ１１が撮像する第１の撮像領域に相当し、第１の照明装置１２は第１の撮像領域を照明する。また、第２の視野１６は、第２のカメラ１４が撮像する第２の撮像領域に相当し、第２の照明装置１５は第２の撮像領域を照明する。また、第３の視野１９は、第３のカメラ１７が撮像する第３の撮像領域に相当し、第３の照明装置１８は第３の撮像領域を照明する。
【００１１】
撮像対象は移動体１の進行方向を軸とした周方向に広がっており、第１のカメラ１１、第２のカメラ１４、第３のカメラ１７によって撮像対象の周方向全体が撮像される。撮像対象は、本実施の形態では例えばトンネル壁面１００である。移動体１が移動しながら撮像を続けることにより、移動体１の進行方向を軸とした周方向全体の画像が移動体１の進行方向に連続的に撮像される。以降の記載において、単に周方向と記載した場合には、移動体１の進行方向を軸とした場合の周方向を意味する。より詳細には、周方向とは、移動体１の進行方向を軸とした円柱座標系における周方向である。移動体１がトンネル内を走行する場合には、移動体１の進行方向を軸とした周方向は、トンネルの周方向でもある。
【００１２】
図１に示すように、第２の視野１６は、周方向の位置が第１の視野１３と異なっている。また、第３の視野１９は、周方向の位置が第１の視野１３及び第２の視野１６のいずれとも異なっている。さらに、第３の視野１９の周方向の位置は、第２の視野１６の位置を基準とすると第１の視野１３とは反対側となる。
【００１３】
移動体１は、自動車、トラック、自動２輪、自転車、軌陸車などの道路を移動する車両、手押し車などの人が移動させる台車、地下鉄を含む鉄道、モノレールなどの軌道上を移動する車両、船舶、飛行体など、移動するものであれば何でも良い。
【００１４】
第１のカメラ１１、第２のカメラ１４、第３のカメラ１７は、ライン撮像素子や２次元撮像素子などの受光素子を搭載したデジタルカメラ、ビデオカメラなどである。第１のカメラ１１、第２のカメラ１４、第３のカメラ１７の感度波長領域は、紫外、可視、近赤外、遠赤外でもよく、テラヘルツ領域でも良い。
【００１５】
本実施の形態では３台のカメラが、トンネル壁面１００の周方向の領域を撮像することを想定している。その為、図１のように第１のカメラ１１に対応する第１の視野１３、第２のカメラ１４に対応する第２の視野１６、第３のカメラ１７に対応する第３の視野１９を設定しているが、撮像したい領域に応じてカメラを増減させても良い。例えば、撮像したい領域が周方向に広い場合には、使用するカメラの数を増やしても良い。また、撮像したい領域が周方向に狭い場合には、使用するカメラの数を減らしても良い。また、トンネル壁面１００の周方向の領域を隙間なく撮像したい場合は、図１のように第１の視野１３、第２の視野１６、第３の視野１９が交互に重なるように設定しても良い。
【００１６】
また、本実施の形態ではトンネルの壁面を撮像しているが、本発明の撮像システムは、これに限定されるものではない。本発明の撮像システムは、移動体の周囲を撮像するものであれば、トンネルを撮像するものに限定されない。例えば、移動体１の側方に向けてカメラを設置し、移動体１の側方に存在する壁面、建造物などの対象物を撮像することも考えられる。この際、移動体１の左右の側方に向けて複数のカメラを設置しても良いし、高さ方向の異なる角度に向けて複数のカメラを設置しても良い。また、説明を簡単にするために、本実施の形態では各カメラの画角は等しく、撮像対象までの距離も各カメラで等しいものとしているが、これに限定されるわけではなく、各カメラで画角や撮影距離が違ってもよい。
【００１７】
第１の照明装置１２、第２の照明装置１５、及び第３の照明装置１８は、第１のカメラ１１、第２のカメラ１４、及び第３のカメラ１７のそれぞれが撮像するエリアに光を照射して撮像しやすくするもので、各カメラと一対一に対応して移動体１に設置される。例えば、各照明装置は、レーザダイオード、発光ダイオードなどの半導体発光素子、白熱灯、ハロゲンランプ、メタルハライドランプなどを用いて実現される。また、各照明装置から照射される波長は、紫外、可視、近赤外、遠赤外のいずれでもよく、テラヘルツ領域でも良い。各照明装置から照射される波長は、撮像したい物体、形状、カメラの感度波長、環境光の影響などを考慮して選択する。
【００１８】
第１の照明装置１２が照明する範囲は第１の視野１３を含み、第２の照明装置１５が照明する範囲は第２の視野１６を含み、第３の照明装置１８が照明する範囲は第３の視野１９を含むようにする。各視野はできるだけ均一の光量で照明されることが望ましいが、視野内に意図的に明暗分布を作りたい場合は、各照明装置をそのように設計する。各照明装置が照明する範囲や光量は、発光素子の個数や配置、集光レンズやミラーによって調整される。
【００１９】
撮像対象は、道路又は鉄道のトンネル壁面、橋梁の床板、橋梁の上部構造又は下部構造、建築物の壁面、港湾、空港、土手、法面など、１つのカメラの視野に収まらない広さを持つ構造となり、特定のものに限定されない。ひび割れ検査などで、小領域に分けて撮像した画像を合成することで画像の解像度を上げたい場合なども含め、複数のカメラを用いて撮像する場合には本実施の形態は適用できる。
【００２０】
図２は本実施の形態の撮像システムの構成を示すシステム構成図である。制御部２は、時刻取得部３１、速度取得部３２、第１のカメラ１１、第１の照明装置１２、第２のカメラ１４、第２の照明装置１５、第３のカメラ１７、第３の照明装置１８に制御パターン信号を送る。ここで、制御パターン信号とは各カメラ及び各照明装置の動作タイミングを制御する信号である。制御パターン信号により、各カメラによる撮像や各照明装置による照明がＯＮ、ＯＦＦにされる。制御パターン信号は、照明装置だけＯＮ、ＯＦＦにしてもよいし、撮像だけＯＮ、ＯＦＦにしてもよく、その両方でもよい。
【００２１】
制御パターン信号には、各カメラの動作を制御する撮像制御信号と、各照明装置の動作を制御する照明制御信号と、時刻取得部３１及び速度取得部３２の動作を制御するデータ取得制御信号とがある。また、撮像制御信号、照明制御信号及びデータ取得制御信号には、ＯＮ、ＯＦＦの２つの状態がある。制御部２は、撮像制御信号をＯＮにすることによって、カメラの撮像をＯＮにし、撮像制御信号をＯＦＦにすることによって、カメラの撮像をＯＦＦにする。また、制御部２は、照明制御信号をＯＮにすることによって、照明装置をＯＮにし、照明制御信号をＯＦＦにすることによって、照明装置をＯＦＦにする。
【００２２】
ここで、撮像をＯＮにするとは、カメラに露光を開始させることを意味する。また、撮像をＯＦＦにするとは、カメラに露光を終了させることを意味する。すなわち、撮像制御信号がＯＮである期間が、カメラが露光状態となっている期間となる。カメラが露光状態となっている期間は、露光期間と呼ばれる。露光期間の長さは、露光時間と呼ばれる。また、照明装置をＯＮにするとは、照明装置を点灯させることを意味する。また、照明装置をＯＦＦにするとは、照明装置を消灯させることを意味する。すなわち、照明制御信号がＯＮである期間が、照明装置が発光している期間となる。照明装置が発光している期間は、発光期間と呼ばれる。発光期間の長さは、発光時間と呼ばれる。
【００２３】
本実施の形態の撮像システムでは、各カメラ及び各照明装置の動作は、制御パターン信号により制御されることとしたが、制御パターン信号に限定されるものではなく、各カメラ及び各照明装置の動作を個別に切り替えられればよい。時刻取得部３１及び速度取得部３２に時刻及び速度を取得させる制御の仕方についても限定されない。
【００２４】
速度取得部３２は、移動体１の移動速度を測定する速度測定装置であってもよいし、外部に備える測定装置で測定された速度データを取得してもよい。外部から速度データを取得する場合、速度取得部３２は、データを取得するインターフェースを備えた電子計算機または電子回路で構成することができる。時刻取得部３１も同様に、電子計算機または電子回路で構成することができる。
【００２５】
各カメラは、撮像制御パターン信号がＯＮになると露光を開始し、撮像制御信号がＯＦＦになると露光を終了する。この一連の動作により、各カメラは１枚の画像を撮像する。撮像された画像は各カメラから画像データ保存部４１に送られ、画像データ保存部４１に保存される。保存された画像データは画像処理部５に送られ、各カメラで撮像された複数枚の画像が合成されて、１枚の合成画像が生成される。画像処理部５の場所は限定されず、移動体１にあってもよいし、外部のクラウド上にあってもよい。画像処理部で合成された画像は、外部へと送出され、トンネル壁面１００の異常の有無を検査するために用いられる。
【００２６】
データ取得制御信号に基づき、各カメラの撮像がＯＮになるときの時刻が時刻取得部３１で取得される。取得された時刻データは、画像が取得された時の時刻としてとして各画像に対応付けられて、時刻データ保存部４３に記憶される。また、各カメラの撮像がＯＮになるときの移動体１の速度が速度取得部３２で取得される。取得された速度データは、画像が撮像されたときの速度として各画像に対応付けられて、速度データ保存部４２に記憶される。すなわち、速度データ保存部４２は、データ記憶部として機能する。データ保存部４は、画像データ保存部４１と、速度データ保存部４２と時刻データ保存部４３を有する。すなわち、それぞれのデータはデータ保存部４へ記憶される。画像と取得した速度の対応付けについては後述する。
【００２７】
本実施の形態の本実施の形態の撮像システムでは、各カメラの撮像がＯＮになるときの時刻、及び各カメラの撮像がＯＮになるときの移動体１の速度を取得する構成としたが、これに限定されるものではない。各カメラの撮像がＯＮである期間のうちの任意のタイミングにおいて、時刻及び速度を取得しても良い。また、移動体１の速度としては、各カメラの撮像がＯＮである間の平均速度を使用しても良い。
【００２８】
図３は、本実施の形態の撮像システムにおいて、各カメラが受け取る撮像制御信号、各照明装置が受け取る照明制御信号、時刻取得部３１及び速度取得部３２が受け取るデータ取得制御信号の時間変化の例を示している。すなわち、図３は、本実施の形態の撮像システムにおける撮像制御シーケンスの例を示している。図３において、横軸は時間を表しており、縦軸は各信号の状態（ＯＮまたはＯＦＦ）を表している。撮像制御信号には、第１の撮像制御信号、第２の撮像制御信号、及び第３の撮像制御信号がある。第１のカメラは、第１の撮像制御信号を受け取り、第１のカメラによる撮像は、第１の撮像制御信号によって制御される。第２のカメラは、第２の撮像制御信号を受け取り、第２のカメラによる撮像は、第２の撮像制御信号によって制御される。第３のカメラは、第３の撮像制御信号を受け取り、第３のカメラによる撮像は、第３の撮像制御信号によって制御される。
【００２９】
また、照明制御信号には、第１の照明制御信号、第２の照明制御信号、及び第３の照明制御信号がある。第１の照明装置は、第１の照明制御信号を受け取り、第１の照明装置による照明は、第１の照明制御信号によって制御される。第２の照明装置は、第２の照明制御信号を受け取り、第２の照明装置による照明は、第２の照明制御信号によって制御される。第３の照明装置は、第３の照明制御信号を受け取り、第３の照明装置による照明は、第３の照明制御信号によって制御される。
【００３０】
言い換えると、第１の撮像制御信号は、第１のカメラ１１による撮像のＯＮとＯＦＦとを制御する信号である。また、第１の照明制御信号は、第１の照明装置１２による照明のＯＮとＯＦＦとを制御する信号である。また、第２の撮像制御信号は、第２のカメラ１４による撮像のＯＮとＯＦＦとを制御する信号である。また、第２の照明制御信号は、第２の照明装置１５による照明のＯＮとＯＦＦとを制御する信号である。また、第３の撮像制御信号は、第３のカメラ１７による撮像のＯＮとＯＦＦとを制御する信号である。また、第３の照明制御信号は、第３の照明装置１８による照明のＯＮとＯＦＦとを制御する信号である。
【００３１】
図３の例では、制御部２は、第１のカメラ１１による撮像と第１の照明装置１２による照明とがＯＦＦになった後に、第２のカメラ１４による撮像と第２の照明装置１５による照明とがＯＮになるように制御する。また、制御部２は、第２のカメラ１４による撮像と第２の照明装置１５による照明とがＯＦＦになった後に、第３のカメラ１７による撮像と第３の照明装置１８による照明とがＯＮになるよう制御する。また、制御部２は、第３のカメラ１７による撮像と第３の照明装置１８による照明とがＯＦＦになった後に、第１のカメラ１１による撮像と第１の照明装置１２による照明とがＯＮになるよう制御する。
【００３２】
第１のカメラ１１による撮像及び第１の照明装置１２による照明がＯＮになる時刻をｔ１とし、第１のカメラ１１による撮像及び第１の照明装置１２による照明がＯＦＦになる時刻をｔ２とする。第２のカメラ１４による撮像及び第２の照明装置１５による照明がＯＮになる時刻をｔ３とし、第２のカメラ１４による撮像及び第２の照明装置１５による照明がＯＦＦになる時刻をｔ４とする。第３のカメラ１７による撮像及び第３の照明装置１８による照明がＯＮになる時刻をｔ５とし、第３のカメラ１７による撮像及び第３の照明装置１８による照明がＯＦＦになる時刻をｔ６とする。
【００３３】
また、時刻取得部３１及び速度取得部３２によるデータ取得の動作は、データ取得制御信号によって制御される。データ取得制御信号がＯＦＦからＯＮになると、時刻取得部３１及び速度取得部３２は、時刻データ及び速度データを取得する。
【００３４】
図４Ａ及び図４Ｂは、図３の制御パターン信号で得られる画像における撮像領域の位置関係の一例を示している。撮像領域は、各画像で撮像される範囲を示す。ここで、カメラの撮像対象はトンネルの壁面であり、図４Ａ及び図４Ｂはトンネル壁面１００を平面に展開して表現した図である。図４Ａ及び図４Ｂの横方向は、移動体１の進行方向の位置Ｚを示している。また、図４Ａ及び図４Ｂの縦方向は、トンネルの周方向におけるトンネル壁面１００の位置を示している。すなわち、移動体１の進行方向を円柱の軸とした円柱座標系において、トンネル壁面１００上における撮像領域の位置をその円柱座標系で表現した場合に、図４Ａ及び図４Ｂの横方向は円柱座標系の軸方向の位置Ｚを表し、図４Ａ及び図４Ｂの縦方向は円柱座標系の周方向の位置θを表している。
【００３５】
図４Ａ及び図４Ｂにおいて、撮像領域Ａ１及びＡ２は、第１のカメラ１１によって取得される画像Ａ−１及びＡ−２において撮像される範囲を表しており、Ａ１とＡ２とは、撮像されるタイミングが異なっている。同様に、撮像領域Ｂ１及びＢ２は、第２のカメラ１４によって取得される画像Ｂ−１及びＢ−２において撮像される範囲を表しており、撮像領域Ｃ１及びＣ２は、第３のカメラ１７によって取得される画像Ｃ−１及びＣ−２において撮像される範囲を表している。
【００３６】
ここで、第１のカメラ１１によって取得される画像Ａ−１及びＡ−２を第１の画像と呼び、第２のカメラ１４によって取得される画像Ｂ−１及びＢ−２を第２の画像と呼び、第３のカメラ１７によって取得される画像Ｃ−１及びＣ−２を第３の画像と呼ぶ。また、撮像領域Ａ１及び撮像領域Ａ２を第１の撮像領域と呼び、撮像領域Ｂ１及び撮像領域Ｂ２を第２の撮像領域と呼び、撮像領域Ｃ１及び撮像領域Ｃ２を第３の撮像領域と呼ぶ。
【００３７】
図４Ａにおいて、Ｚ１は、移動体１の進行方向における撮像領域Ａ１の位置と撮像領域Ｂ１の位置との相違量を示しており、Ｚ２は、移動体１の進行方向における撮像領域Ａ１の位置と撮像領域Ａ２の位置との相違量を示している。なお、説明を簡単にするために図４Ａ及び図４Ｂでは示していないが、第１の撮像領域、第２の撮像領域、第３の撮像領域は、一部が互いに重なっていても良い。言い換えると、第１の視野１３、第２の視野１６、第３の視野１９は重なっていてもよい。また、説明を簡単にするために、図４Ａ及び図４Ｂでは、移動体１の移動速度が変化しない場合を想定している。
【００３８】
図３、図４Ａ及び図４Ｂを用いて、処理のフローについて説明する。時刻ｔ１において、第１の撮像制御信号及び第１の照明制御パターン信号がＯＮになると、第１のカメラ１１は露光を開始し、第１の照明装置１２は発光を開始する。次に、時刻ｔ２において、第１の撮像制御信号及び第１の照明制御信号がＯＦＦになると、第１のカメラ１１は露光を終了し、第１の照明装置１２は発光を終了する。時刻ｔ１からｔ２までの間に、第１のカメラ１１は図４Ａの範囲Ａ１を撮像し、画像Ａ−１を生成する。画像Ａ−１は、データ保存部４にある画像データ保存部４１に保存される。なお、本実施の形態では第１のカメラ１１と第１の照明装置１２を別々に制御しているが、第１のカメラと第１の照明装置をひとつの制御パターン信号で制御してもよく、制御の仕方は限定されない。
【００３９】
また、時刻ｔ１において、データ取得制御信号がＯＮになると、時刻取得部３１は時刻の取得を開始し、速度取得部３２は移動体１の移動速度の取得を開始する。時刻ｔ２において、データ取得制御信号がＯＦＦになると、得られた時刻データはデータ保存部４にある時刻データ保存部４３に保存され、得られた速度データはデータ保存部４にある速度データ保存部４２に保存される。取得された時刻データと、速度データとは、対応付けて記憶される。速度取得部３２では、レーザ又は電波を用いた車速測定装置、オドメーター、ピトー管などで計測された速度を取得する。また速度取得部３２自体が速度を測定してもよい。
【００４０】
次に、時刻ｔ３において、第２の撮像制御信号及び第２の照明制御信号がＯＮになると、第２のカメラ１４は露光を開始し、第２の照明装置１５は発光を開始する。時刻ｔ３は時刻ｔ２より後になるため、第２のカメラ１４の露光や第２の照明装置の発光が開始されるときには、第１のカメラ１１は露光しておらず第１の照明装置１２は発光していない。次に、時刻ｔ４において、第２の撮像制御信号及び第２の照明制御信号がＯＦＦになると、第２のカメラ１４は露光を終了し、第２の照明装置１５は発光を終了する。時刻ｔ３からｔ４までの間に、第２のカメラ１４は図４Ａの範囲Ｂ１を撮像し、画像Ｂ−１を生成する。画像Ｂ−１は、データ保存部４にある画像データ保存部４１に保存される。移動体１は移動しているので、図４Ａに示すように第２のカメラ１４で撮像される範囲Ｂ１は、第１のカメラ１１で撮像される範囲Ａ１と比較して、進行方向に移動した範囲となる。
【００４１】
また、時刻ｔ３において、データ取得制御信号がＯＮになると、時刻取得部３１は時刻の取得を開始し、速度取得部３２は移動体１の移動速度の取得を開始する。時刻ｔ４において、データ取得制御信号がＯＦＦになると、得られた時刻データはデータ保存部４にある時刻データ保存部４３に保存され、得られた速度データはデータ保存部４にある速度データ保存部４２に保存される。取得された時刻データと、速度データとは、対応付けて記憶される。
【００４２】
次に、時刻ｔ５において、第３の撮像制御信号及び第３の照明制御信号がＯＮになると、第３のカメラ１７は露光を開始し、第３の照明装置１８は発光を開始する。時刻ｔ５は時刻ｔ４より後になるため、第３のカメラ１７の露光や第３の照明装置１８の発光が開始されるときには、第２のカメラ１４は露光しておらず第２の照明装置１５は発光していない。次に、時刻ｔ６において、第３の撮像制御信号及び第３の照明制御信号がＯＦＦになると、第３のカメラ１７は露光を終了し、第３の照明装置１８は発光を終了する。時刻ｔ５からｔ６までの間に、第３のカメラ１７は図４Ａの範囲Ｃ１を撮像し、画像Ｃ−１を生成する。画像Ｃ−１は、データ保存部４にある画像データ保存部４１に保存される。移動体１は移動しているので、図４Ａに示すように第３のカメラ１７で撮像される範囲Ｃ１は、第２のカメラ１４で撮像される範囲Ｂ１と比較して、進行方向に移動した範囲となる。
【００４３】
また、時刻ｔ５において、データ取得制御信号がＯＮになると、時刻取得部３１は時刻の取得を開始し、速度取得部３２は移動体１の移動速度の取得を開始する。時刻ｔ６において、データ取得制御信号がＯＦＦになると、得られた時刻データはデータ保存部４にある時刻データ保存部４３に保存され、得られた速度データはデータ保存部４にある速度データ保存部４２に保存される。取得された時刻データと、速度データとは、対応付けて記憶される。
【００４４】
なお、本実施の形態では、制御部２は、各カメラが露光状態となっている期間が、他のカメラが露光状態となっている期間のいずれとも重ならないように制御しているが、これに限定されるものではない。制御部２は、複数の照明装置の全てが同時に点灯することがないように各照明装置の発光期間を制御すれば、ピーク電力を削減する効果を得ることができる。また、本実施の形態では、制御部２が制御パターン信号を生成することにより、各カメラ及び各照明装置の動作のタイミングを制御しているが、制御の方法はこれに限定されるものではない。
【００４５】
さらに、図３に示す動作シーケンスは、あくまで一例である。図３に示す動作シーケンスでは、制御部２は、時刻ｔ１において、第１の撮像制御信号、第１の照明制御制御パターン信号、及びデータ取得パターン信号をＯＮにする。しかし、制御部２は、これらを必ずしも同時にＯＮにする必要はない。制御部２は、第１の照明制御制御パターン信号、第１の撮像制御信号、データ取得パターン信号の順にＯＮにしても良い。また、図３に示す動作シーケンスでは、制御部２は、時刻ｔ２において、第１の撮像制御信号、第１の照明制御制御パターン信号、及びデータ取得パターン信号をＯＦＦにする。しかし、制御部２は、これらを必ずしも同時にＯＦＦになる必要はない。制御部２は、データ取得パターン信号、第１の撮像制御信号、第１の照明制御制御パターン信号の順にＯＦＦにしても良い。
【００４６】
時刻ｔ７以降の動作は、上記の時刻ｔ１以降の動作と同様となり、第１のカメラ１１は、図４Ｂの範囲Ａ２を撮像して画像Ａ−２を生成し、第２のカメラ１４は、図４Ｂの範囲Ｂ２を撮像して画像Ｂ−２を生成し、第３のカメラ１７は、図４Ｂの範囲Ｃ２を撮像して画像Ｃ−２を生成する。また、時刻取得部３１及び速度取得部３２は、各カメラが画像を取得した時の時刻データ及び速度データを取得する。
【００４７】
時刻ｔ７は、時刻ｔ６より後であり、かつ、画像Ａ−１で撮像される範囲Ａ１と画像Ａ−２で撮像される範囲Ａ２とが一部重なるような時間とする。これは、進行方向に連続する画像を繋ぎ合せた場合に、撮像される範囲に欠損が生じないようにするためである。この条件を満たすために、時刻ｔ１から時刻ｔ７までの時間は、各カメラの画角、及び移動体１の想定される移動速度を考慮して決定される。
【００４８】
また、上記のように、各カメラで画像を取得した時刻と、その時刻における移動体１の速度とを記憶させる理由は、各カメラで異なる時刻に取得された複数の画像を繋ぎ合わせ、合成する場合に、各画像を取得した時の移動体１の速度の情報が必要となるからである。各カメラは異なる時刻に画像を取得するため、移動体１の速度に変化があった場合には、画像を取得する時の移動体１の速度は、撮像するカメラによって異なる。この結果、画像を取得する際の露光期間中における移動体１の移動量はカメラによって異なり、撮像される範囲もカメラによって異なることになる。したがって、各カメラで取得された画像を合成するには、この撮像領域の変化を考慮する必要がある。この画像の撮像領域のバラつきを考慮した合成についての詳細は後述する。
【００４９】
ここで、図３に示す動作シーケンスでは、各カメラの露光期間は全く重ならず、各照明装置の発光期間も全く重ならない。このような動作シーケンスを実現するため、本実施の形態においては、第１のカメラ１１、第２のカメラ１４、及び第３のカメラ１７の１回の露光時間の合計が、第１のカメラ１１の撮像周期よりも短い場合を想定している。第１のカメラ１１の撮像周期とは、第１のカメラ１１が露光を開始してから、第１のカメラ１１が次に露光を開始するまでの時間を指しており、図３におけるｔ１からｔ７までの時間を指している。撮像周期は、フレーム時間とも呼ばれる。
【００５０】
また、本実施の形態では、各カメラは同じ性能を有することを想定しており、各カメラの露光時間や、各カメラのフレーム時間が等しいことを想定している。しかし、この条件に限定されることなく、各カメラの露光時間又はフレーム時間に差があってもよい。また、各照明装置の発光時間に差があってもよい。さらに、本実施の形態においては、各照明装置の発光期間は、フレーム時間内で分散して配置されるが、これに限定されるわけではなく、全ての照明装置が同時に発光しなければよい。
【００５１】
次に、取得された画像と速度データとを対応付ける方法について述べる。本実施の形態の撮像システムでは、各カメラ、速度取得部３２、及び時刻取得部３１は、内部に時計を備えており、内部時刻データを取得することができる。また、全ての時計は、必要な精度で時刻同期がとれている。さらに、各カメラで取得された画像データ、及び速度取得部３２で取得された速度データは、それぞれの内部時刻データと共に、データ保存部４に保存される。この場合、時刻取得部３１で取得された時刻データを用いて、同時刻に取得された画像データと速度データとを関連付けることにより、制御部２は、画像が取得されたときの移動速度を画像データと関連づけて記憶させることができる。
【００５２】
各カメラ及び速度取得部３２が内部に時計を備えない場合には、制御部２は、時刻取得部３１で取得された時刻データを各カメラ及び速度取得部３２に供給することで、同じ時刻の速度データと画像データを対応付けて記憶させることができる。また、制御部２は、時刻データを用いずに、画像データと、画像データが取得された時の速度データとを対応付けることもできる。例えば、画像データ及び速度データにデータ番号を与え、データ番号を管理することで、制御部２は、画像データと、画像データが取得された時の速度データとを対応付けることができる。
【００５３】
データ保存部４に保存された各種データは、さらに画像処理部５に送られる。画像処理部５では画像データ保存部４１から送られた画像データを適切に貼り合せる処理を行う。各カメラは、異なる時刻に画像を取得するので、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、取得された各画像は移動体１の進行方向ｚにおいて異なる範囲を撮像したものとなる。画像処理部５は、撮像領域の相違を考慮して、周方向において連続した画像となるように合成した画像を生成する。
【００５４】
すなわち、画像処理部５は、移動体１の進行方向における撮像領域Ａ１、Ｂ１、Ｃ１の位置の違いを考慮して、画像Ａ−１、画像Ｂ−１、画像Ｃ−１を合成する。また、画像処理部５は、移動体１の進行方向における撮像領域Ａ２、Ｂ２、Ｃ２の位置の違いを考慮して、画像Ａ−２、画像Ｂ−２、画像Ｃ−２を合成する。速度データと時刻データとを参照することで、各画像が取得された相対的な位置が特定できるので、画像処理部５は、各画像に対応付けられた速度データと時刻データを用いて、どの地点で撮像された画像であるかを判定して画像を合成する。
【００５５】
画像処理部５は、例えば下記の式（１）で示す演算によって、図４ＡにおいてＺ１で示された撮像領域Ａ１の位置と撮像領域Ｂ１の位置との相違量を求めることができる。ここで、ｖａ１は、第１の移動速度であり、第１のカメラ１１で撮像領域Ａ１を撮像した時の移動体１の速度である。また、ｔ１は、第１の時刻であり、第１のカメラ１１で撮像領域Ａ１を撮像した時刻である。また、ｔ３は、第２の時刻であり、第２のカメラ１４で撮像領域Ｂ１を撮像した時刻である。または、画像処理部５は、例えば下記の式（２）で示す演算によってＺ１を求めても良い。ここで、ｖｂ１は、第２の移動速度であり、第２のカメラ１４で撮像領域Ｂ１を撮像した時の移動体１の速度である。
【００５６】
【数１】
0006627986.tif 000002
【００５７】
【数２】
0006627986.tif 000003
【００５８】
画像処理部５は、移動体１の進行方向における画像Ａ−１と画像Ｂ−１との相対位置が、上記の相違量Ｚ１と対応するように、画像Ａ−１と画像Ｂ−１とを合成する。この時、画像処理部５は、各カメラの画角も考慮する。すなわち、画像処理部５は、移動体１の移動速度と、各カメラの露光開始時刻の差とに基づいて、移動体１の進行方向における第１の画像と第２の画像との位置関係を決定し、第１の画像と第２の画像とを合成する。
【００５９】
また、画像処理部５は、例えば下記の式（３）で示す演算によって、図４ＡにおいてＺ２で示された撮像領域Ａ１の位置と撮像領域Ａ２の位置との相違量を求めることができる。ここで、ｖｃ１は、第３の移動速度であり、第３のカメラ１７で撮像領域Ｃ１を撮像した時の移動体１の速度である。または、画像処理部５は、例えば下記の式（４）で示す演算によってＺ２を求めても良い。画像処理部５は、求められた撮像領域の位置の相違量が反映され、画像間の位置関係が正しくなるように画像を合成する。
【００６０】
【数３】
0006627986.tif 000004
【００６１】
【数４】
0006627986.tif 000005
【００６２】
図５Ａ及び図５Ｂは、図３の制御パターン信号で得られる画像における撮像領域の位置関係の別の例を示している。図５Ａ及び図５Ｂは、図４Ａ及び図４Ｂと比較して、移動体１の移動速度が遅い場合の撮像領域の位置関係を示している。図４Ａ及び図４Ｂと同様に、図５Ａ及び図５Ｂの横方向は円柱座標系の軸方向の位置Ｚを表し、図５Ａ及び図５Ｂの縦方向は円柱座標系の周方向の位置θを表している。移動体１の移動速度が遅いと、同一の時間内に移動体１が移動する距離は短くなる。この結果、移動体１の進行方向における撮像領域Ａ１の位置と撮像領域Ｂ１の位置との相違量Ｚ１、及び移動体１の進行方向における撮像領域Ａ１の位置と撮像領域Ａ２の位置との相違量Ｚ２は小さくなる。
【００６３】
したがって、第２のカメラ１４の撮像領域Ｂ１は、第１のカメラ１１の撮像領域Ａ１に対して、Ｚ方向の位置が変化するものの、変化量は小さくなる。同様に、第３のカメラ１７の撮像領域Ｃ１は、第２のカメラ１４の撮像領域Ｂ１に対して、Ｚ方向の位置が変化するものの、変化量は小さくなる。このため、画像処理部５は、各画像が取得された時の移動体１の速度を考慮して、画像を合成する必要がある。また、異なる時間に第１のカメラ１１によって撮像される範囲Ａ１と範囲Ａ２との位置関係も、移動体１の移動速度によって変化する。したがって、画像処理部５が、移動体１の進行方向であるＺ方向にも画像を合成する場合には、やはり移動体１の移動速度を考慮する必要がある。
【００６４】
さらに、各カメラの露光期間中にも移動体１が移動していると、各画像には、移動体１の移動速度と各カメラの露光時間に応じたブレが発生する。画像のブレは、画像の像流れと表現されることもある。この画像のブレが実用上で無視できない場合には、画像処理部５は、この画像のブレを低減する補正処理を行っても良い。この補正処理において、画像処理部５は、移動体１の移動速度と、各カメラの露光時間とを考慮する必要がある。
【００６５】
言い換えると、各カメラで取得された画像には、露光期間中に移動体１が移動した距離に対応するブレが発生する。したがって、画像処理部５は、露光期間中に移動体１が移動した距離を求めて、求められた距離に応じて画像のブレを補正する。露光期間中に移動体１が移動した距離は、露光時間と移動体１の移動速度とに対応する。したがって、画像処理部５は、露光時間と移動体１の移動速度とに基づいて、各画像におけるブレの程度を見積り、見積ったブレの程度に基づいて画像を補正する。なお、画像処理部５が各画像におけるブレを低減する補正処理を行う場合、画像を合成する前に行うことが望ましい。
【００６６】
画像処理部５で合成された画像は、外部へと送出される。外部に送出された画像は、図示していない記憶装置等に蓄積される。または、外部に送出された画像は、図示していない検査装置へと入力され、検査装置は画像から壁面の異常の有無を検出する。壁面の異常としては、ひび割れ、水漏れ等が考えられる。検査装置は異常が存在することを検出した場合には、検出した異常のトンネル壁面における位置を求める。
【００６７】
図６は、本実施の形態の撮像システムにおける動作の流れを示す図である。まず、ステップＳ０１０において、制御部２は、現在時刻が所定の時刻となっているか否かを判定する。ここで、ステップＳ０１０における所定の時刻とは、図３におけるｔ１である。まだ所定の時刻になっていない場合には、制御部２は、所定の時刻となるまで待機する。一方、所定の時刻になっている場合には、制御部２の動作はステップＳ０２０へと進む。次に、ステップＳ０２０において、制御部２は、第１のカメラ１１に画像を取得させる。
【００６８】
次に、ステップＳ０３０において、制御部２は、現在時刻が所定の時刻となっているか否かを判定する。ここで、ステップＳ０３０における所定の時刻とは、図３におけるｔ３である。まだ所定の時刻になっていない場合には、制御部２は、所定の時刻となるまで待機する。一方、所定の時刻になっている場合には、制御部２の動作はステップＳ０４０へと進む。次に、ステップＳ０４０において、制御部２は、第２のカメラ１４に画像を取得させる。
【００６９】
次に、ステップＳ０５０において、制御部２は、現在時刻が所定の時刻となっているか否かを判定する。ここで、ステップＳ０５０における所定の時刻とは、図３におけるｔ５である。まだ所定の時刻になっていない場合には、制御部２は、所定の時刻となるまで待機する。一方、所定の時刻になっている場合には、制御部２の動作はステップＳ０６０へと進む。次に、ステップＳ０６０において、制御部２は、第３のカメラ１７に画像を取得させる。
【００７０】
次に、ステップＳ０７０において、制御部２は、画像の取得を終了するか否かを判定する。画像の取得を終了する操作をユーザーが行った場合、予め決められた数の画像を取得した場合等に、制御部２は、画像の取得を終了すると判定する。まだ画像の取得を終了しない場合には、制御部２の動作はステップＳ０１０に戻る。一方、画像の取得を終了する場合には、制御部２の動作はステップＳ０８０へと進む。次に、ステップＳ０８０において、制御部２は、画像処理部５に画像を合成させる。
【００７１】
図７は、本実施の形態の撮像システムにおいて、第１のカメラ１１に画像を取得させる動作の流れを示す図である。図７は、図６のステップＳ０２０における動作の詳細を示している。まず、ステップＳ０２１において、制御部２は、第１の照明装置１２の発光を開始させる。次に、ステップＳ０２２において、制御部２は、第１のカメラ１１の露光を開始させる。次に、ステップＳ０２３において、制御部２は、時刻取得部３１に時刻データを取得させ、速度取得部３２に速度データを取得させる。なお、ステップＳ０２１、ステップＳ０２２、及びステップＳ０２３の動作は同時に実施されても良い。ただし、制御部２は、第１の照明装置１２を発光させている間に、第１のカメラ１１を露光させるように制御する。
【００７２】
次に、ステップＳ０２４において、制御部２は、現在時刻が所定の時刻となっているか否かを判定する。ここで、ステップＳ０２４における所定の時刻とは、図３におけるｔ２である。まだ所定の時刻になっていない場合には、制御部２は、所定の時刻となるまで待機する。一方、所定の時刻になっている場合には、制御部２の動作はステップＳ０２５へと進む。次に、ステップＳ０２５において、制御部２は、第１のカメラ１１の露光を終了させる。次に、ステップＳ０２６において、制御部２は、第１の照明装置１２の発光を終了させる。次に、ステップＳ０２７において、制御部２は、取得された画像、時刻データ、及び速度データをデータ保存部４に記憶させる。
【００７３】
図８は、本実施の形態の撮像システムにおいて、第２のカメラ１４に画像を取得させる動作の流れを示す図である。図８は、図６のステップＳ０４０における動作の詳細を示している。まず、ステップＳ０４１において、制御部２は、第２の照明装置１５の発光を開始させる。次に、ステップＳ０４２において、制御部２は、第２のカメラ１４の露光を開始させる。次に、ステップＳ０４３において、制御部２は、時刻取得部３１に時刻データを取得させ、速度取得部３２に速度データを取得させる。なお、ステップＳ０４１、ステップＳ０４２、及びステップＳ０４３の動作は同時に実施されても良い。ただし、制御部２は、第２の照明装置１５を発光させている間に、第２のカメラ１４を露光させるように制御する。
【００７４】
次に、ステップＳ０４４において、制御部２は、現在時刻が所定の時刻となっているか否かを判定する。ここで、ステップＳ０４４における所定の時刻とは、図３におけるｔ４である。まだ所定の時刻になっていない場合には、制御部２は、所定の時刻となるまで待機する。一方、所定の時刻になっている場合には、制御部２の動作はステップＳ０４５へと進む。次に、ステップＳ０４５において、制御部２は、第２のカメラ１４の露光を終了させる。次に、ステップＳ０４６において、制御部２は、第２の照明装置１５の発光を終了させる。次に、ステップＳ０４７において、制御部２は、取得された画像、時刻データ、及び速度データをデータ保存部４に記憶させる。
【００７５】
図９は、本実施の形態の撮像システムにおいて、第３のカメラ１７に画像を取得させる動作の流れを示す図である。図９は、図６のステップＳ０６０における動作の詳細を示している。まず、ステップＳ０６１において、制御部２は、第３の照明装置１８の発光を開始させる。次に、ステップＳ０６２において、制御部２は、第３のカメラ１７の露光を開始させる。次に、ステップＳ０６３において、制御部２は、時刻取得部３１に時刻データを取得させ、速度取得部３２に速度データを取得させる。なお、ステップＳ０６１、ステップＳ０６２、及びステップＳ０６３の動作は同時に実施されても良い。ただし、制御部２は、第３の照明装置１８を発光させている間に、第３のカメラ１７を露光させるように制御する。
【００７６】
次に、ステップＳ０６４において、制御部２は、現在時刻が所定の時刻となっているか否かを判定する。ここで、ステップＳ０６４における所定の時刻とは、図３におけるｔ６である。まだ所定の時刻になっていない場合には、制御部２は、所定の時刻となるまで待機する。一方、所定の時刻になっている場合には、制御部２の動作はステップＳ０６５へと進む。次に、ステップＳ０６５において、制御部２は、第３のカメラ１７の露光を終了させる。次に、ステップＳ０６６において、制御部２は、第３の照明装置１８の発光を終了させる。次に、ステップＳ０６７において、制御部２は、取得された画像、時刻データ、及び速度データをデータ保存部４に記憶させる。以上が、本実施の形態の撮像システムにおける動作の流れである。
【００７７】
図１０は本実施の形態の撮像システムのハードウェア構成の一例を示す図である。本実施の形態の撮像システムは、入力インターフェース２１、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等のプロセッサ２２、記憶装置２３、出力インターフェース２４、第１のカメラ１１、第２のカメラ１４、第３のカメラ１７、第１の照明装置１２、第２の照明装置１５、第３の照明装置１８を備える。以降では、インターフェースをＩＦと表記する。入力ＩＦ２１、プロセッサ２２、記憶装置２３、及び出力ＩＦ２４は、移動体１に搭載されたコンピュータとすることができる。しかし、これに限定されることなく、一部の構成は、各カメラ又は各照明装置に内蔵されてもよい。また、入力ＩＦ２１、プロセッサ２２、記憶装置２３、及び出力ＩＦ２４は、ネットワークを介して遠隔地、又は仮想的にクラウド上に構築されてもよい。
【００７８】
データ保存部４の機能は、記憶装置２３によって実現される。また、制御部２、速度取得部３２、時刻取得部３１、画像処理部５の機能は、記憶装置２３に記憶されたプログラムをプロセッサ２２が実行することによって実現される。速度データ及び時刻データは、入力ＩＦ２１を介して取得される。なお、入力ＩＦ２１及び出力ＩＦ２４は、ケーブル用ポートなどの有線ポート、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）ポート、直接接続のポート、無線ネットワークのポート等である。記憶装置２３はＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）、フラッシュメモリなどの記憶媒体である。
【００７９】
図３に示したような制御パターン信号は、入力ＩＦ２１を通って記憶装置２３に保存される。制御パターン信号を入力する方法としては、キーボード、マウスなどで制御パターンを直接入力する方法、予め作成した制御パターンが保存されたＵＳＢメモリ、ＨＤＤなどその他外部メモリを有線あるいは直接ポートに接続して入力する方法、制御パターンを無線でネットワークを介して入力する方法等が考えられる。また、制御パターン信号を生成するプログラムを記憶装置２３に記憶させておいてもよい。
【００８０】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、本実施の形態の撮像システムの効果を説明するための図である。図１１Ａ及び図１１Ｂにおいて、横軸は時間を表しており、縦軸は各照明装置を発光させるために必要な電力を表している。ここで、第１の照明装置１２、第２の照明装置１５、及び第３の照明装置１８のそれぞれを発光させるために必要な電力は同一であると仮定し、この電力をＰとする。
【００８１】
図１１Ａは、本実施の形態の撮像システムにおいて必要となる電力の時間変化を示しており、図３に示す制御パターン信号で各照明装置が制御された場合に必要となる電力の時間変化を示している。図１１Ａにおいて、時刻ｔ１からｔ２までの間は、第１の照明装置１２が発光するため、電力Ｐが必要となる。また、時刻ｔ３からｔ４までの間は、第２の照明装置１５が発光するため、電力Ｐが必要となる。また、時刻ｔ５からｔ６までの間は、第３の照明装置１８が発光するため、電力Ｐが必要となる。また、時刻ｔ７からｔ８までの間は、第１の照明装置１２が発光するため、電力Ｐが必要となる。以降も同様である。本実施の形態の撮像システムは、各照明装置の発光期間が互いに重ならないように制御しているため、瞬間的に大きな電力を必要とすることがなく、最大消費電力が抑制されている。
【００８２】
図１１Ｂは、比較例において必要となる電力の時間変化を示している。比較例は、全ての照明装置を同時に点灯し、全ての照明装置を同時に消灯するように制御された場合である。この比較例においては、時刻ｔ１からｔ２までの間は、第１の照明装置１２、第２の照明装置１５、及び第３の照明装置１８の全てが発光するため、本実施の形態の撮像システムと比較して最大消費電力が３倍となる。言い換えると、本実施の形態の撮像システムでは、最大消費電力は比較例に対して１／３に抑制される。
【００８３】
比較例の場合、各カメラの露光も同時に行うことが可能となる。したがって、移動体１の進行方向において同一の範囲を撮像した画像を取得できるので、取得された画像の合成は容易となる。しかしながら、この点を勘案しても、本実施の形態の撮像システムにおいて最大消費電力が抑制される効果は、非常に大きなものとなる。
【００８４】
最大消費電力が抑制されると、大容量バッテリを使用する必要がなくなり、バッテリを含めた撮像装置の小型化、軽量化が可能となる。この結果、移動体１が移動する際の燃料消費量を抑制でき、さらに、移動体１を小型化することも可能となる。小型・軽量になることによって、本実施の形態の撮像システムは、超小型飛行機、小型船舶、専用車両ではない一般車両に搭載しやすくなる。また、本実施の形態の撮像システムでは、廉価なバッテリの採用も可能となり、撮像システムの価格が抑えられ、広く普及しやすくなる。さらに、夜間やトンネル、地下、構造物の影になる暗い場所では照明光の光量を上げる必要があるため、最大消費電力の低減効果は、明るい場所を撮像する場合に比べてより大きくなる。
【００８５】
実施の形態２．
本実施の形態の撮像システムのハードウェア構成、及びシステム構成は実施の形態１におけるものと同じである。本実施の形態の撮像システムにおいては、各カメラ及び各照明装置の制御パターンが、実施の形態１におけるものとは異なる。実施の形態１の撮像システムにおいては、各カメラの露光時間の和、及び各照明装置の発光時間の和が、フレーム時間より短い場合を想定していた。一方、本実施の形態の撮像システムでは、各カメラの露光時間の和、又は各照明装置の発光時間の和が、フレーム時間よりも長い場合を想定する。なお、本実施の形態の撮像システムでは、各カメラの画角は等しく、撮像対象までの距離も各カメラで等しいものとしている。しかし、本発明はこれに限定されるわけではなく、各カメラの画角や撮影距離が違っていても適用可能である。
【００８６】
ここで、各カメラのフレーム時間は等しく、また各カメラの露光時間も等しく、さらに各照明装置の発光時間も等しいとする。この場合、実施の形態１の撮像システムのように、各カメラの露光時間の和、及び各照明装置の発光時間の和が、フレーム時間より短い場合には、フレーム時間内で各カメラの露光期間、及び各照明装置の発光期間を分散させることができる。しかしながら、各カメラの露光時間の和、又は各照明装置の発光時間の和が、フレーム時間よりも長い場合には、各カメラの露光期間、又は各照明装置の発光期間の少なくとも一部が重なることになる。本実施の形態の撮像システムのでは、このような場合であっても、最大消費電力を可能な限り抑制するように制御するものである。
【００８７】
各カメラの露光時間の和、又は各照明装置の発光時間の和がフレーム時間より長くなる原因としては、例えば、多数のカメラを用いる場合が考えられる。撮像対象の周方向の範囲が広い場合、又は高解像度画像を得るために狭い画角でカメラを並べる場合などには、撮像システムは多数のカメラを必要とする。別の例としては、移動体１の移動速度が速い場合、進行方向で撮像領域が重なるように撮像するためには、フレーム時間を短くする必要がある。
【００８８】
各カメラの露光期間、又は各照明装置の発光期間の全てを全く重ならないように制御することは不可能であっても、少なくとも２つのカメラの露光期間、又は少なくとも２つの照明装置の発光期間を重ならないように制御することは可能な場合がある。ここで、移動体１には、カメラと照明装置とを備える撮像装置の複数の組が搭載されている。図１に示す第１のカメラ１１と第１の照明装置１２とが第１の撮像装置の組であり、第２のカメラ１４と第２の照明装置１５とが第２の撮像装置の組であり、第３のカメラ１７と第３の照明装置１８とが第３の撮像装置の組である。動作期間が重ならないように制御する撮像装置の組は、例えば、第１の撮像装置の組と、第２の撮像装置の組とが考えられる。
【００８９】
第１の照明装置１２が照明する範囲と、第２の照明装置１５が照明する範囲とは、一部が重なる。第１の照明装置１２及び第２の照明装置１５からの照明光の照度分布が、照明範囲の中心で明るく、照明範囲の端部で暗い場合には、第１の照明装置１２及び第２の照明装置１５を同時に発光させると、各照明範囲の端部でも明るい画像を得ることができる。一方、第１の照明装置１２及び第２の照明装置１５からの照明光の照度分布が、照明範囲の端部でも十分な明るさを持つ場合には、第１の照明装置１２及び第２の照明装置１５を同時に発光させると、照明範囲が重なった部分が明るくなりすぎる。この場合、撮像画像において白とびが発生する可能性がある。このような場合には、互いの視野が重なる第１の撮像装置の組と、第２の撮像装置の組とを同時に動作させるのではなく、互いの視野が重ならない第１の撮像装置の組と、第３の撮像装置の組とを同時に動作させればよい。
【００９０】
図１２は、本実施の形態の撮像システムにおいて、各カメラが受け取る撮像制御信号、各照明装置が受け取る照明制御信号、時刻取得部３１及び速度取得部３２が受け取るデータ取得制御信号の時間変化の例を示している。すなわち、図１２は、本実施の形態の撮像システムにおける撮像制御シーケンスの例を示している。また、図１３は、本実施の形態の撮像システムにおける動作の流れを示す図である。図１２及び図１３を用いて、本実施の形態の撮像システムの動作を説明する。
【００９１】
まず、ステップＳ０１０において、制御部２は、現在時刻が所定の時刻となっているか否かを判定する。ここで、ステップＳ０１０における所定の時刻とは、図１２におけるｔ１１である。まだ所定の時刻になっていない場合には、制御部２は、所定の時刻となるまで待機する。一方、所定の時刻になっている場合には、制御部２の動作はステップＳ０２０ｂへと進む。次に、ステップＳ０２０ｂにおいて、制御部２は、第１のカメラ１１及び第３のカメラ１７に画像を取得させる。
【００９２】
次に、ステップＳ０３０において、制御部２は、現在時刻が所定の時刻となっているか否かを判定する。ここで、ステップＳ０３０における所定の時刻とは、図１２におけるｔ１３である。まだ所定の時刻になっていない場合には、制御部２は、所定の時刻となるまで待機する。一方、所定の時刻になっている場合には、制御部２の動作はステップＳ０４０へと進む。次に、ステップＳ０４０において、制御部２は、第２のカメラ１４に画像を取得させる。次に、ステップＳ０７０において、制御部２は、画像の取得を終了するか否かを判定する。画像の取得を終了しない場合には、制御部２の動作はステップＳ０１０に戻る。一方、画像の取得を終了する場合には、制御部２の動作はステップＳ０８０へと進む。次に、ステップＳ０８０において、制御部２は、画像処理部５に画像を合成させる。
【００９３】
図１４は、本実施の形態の撮像システムにおいて、第１のカメラ１１及び第３のカメラ１７に画像を取得させる動作の流れを示す図である。図１４は、図１３のステップＳ０２０ｂにおける動作の詳細を示している。まず、ステップＳ０２１ｂにおいて、制御部２は、第１の照明装置１２及び第３の照明装置１８の発光を開始させる。次に、ステップＳ０２２ｂにおいて、制御部２は、第１のカメラ１１及び第３のカメラ１７の露光を開始させる。次に、ステップＳ０２３において、制御部２は、時刻取得部３１に時刻データを取得させ、速度取得部３２に速度データを取得させる。なお、ステップＳ０２１ｂ、ステップＳ０２２ｂ、及びステップＳ０２３の動作は同時に実施されても良い。ただし、制御部２は、第１の照明装置１２を発光させている間に、第１のカメラ１１を露光させるように制御し、第３の照明装置１８を発光させている間に、第３のカメラ１７を露光させるように制御する。
【００９４】
次に、ステップＳ０２４において、制御部２は、現在時刻が所定の時刻となっているか否かを判定する。ここで、ステップＳ０２４における所定の時刻とは、図１２におけるｔ１２である。まだ所定の時刻になっていない場合には、制御部２は、所定の時刻となるまで待機する。一方、所定の時刻になっている場合には、制御部２の動作はステップＳ０２５ｂへと進む。次に、ステップＳ０２５ｂにおいて、制御部２は、第１のカメラ１１及び第３のカメラ１７の露光を終了させる。次に、ステップＳ０２６ｂにおいて、制御部２は、第１の照明装置１２及び第３の照明装置１８の発光を終了させる。次に、ステップＳ０２７において、制御部２は、取得された画像、時刻データ、及び速度データをデータ保存部４に記憶させる。
【００９５】
以上が、本実施の形態の撮像システムにおける動作の流れである。なお、図１３におけるステップＳ０４０における制御部２の動作は、図８に示す動作と同様である。ただし、図８のステップＳ０４４における所定の時刻が、本実施の形態の撮像システムにおいては、図１２に示すｔ１４となる。以上のように、本実施の形態の撮像システムでは、第１のカメラ１１、第１の照明装置１２、第３のカメラ１７、及び第３の照明装置１８がＯＮとなるタイミングは等しくなる。また、本実施の形態の撮像システムでは、第２のカメラ１４及び第２の照明装置１５がＯＮとなるタイミングは、第１のカメラ１１、第１の照明装置１２、第３のカメラ１７、及び第３の照明装置１８がＯＮとなるタイミングとは異なっている。制御部２は、少なくとも２つの照明装置の発光期間が重なるように制御する。図１２に示す撮像制御シーケンスでは、第１の照明装置１２の発光期間と、第３の照明装置１８の発光期間とが重なっている。
【００９６】
図１５Ａ及び図１５Ｂは、図１２の制御パターン信号で得られる画像における撮像領域の位置関係を示している。図１５Ａ及び図１５Ｂの横方向は円柱座標系の軸方向の位置Ｚを表している。言い換えると、図１５Ａ及び図１５Ｂの横方向は移動体１の進行方向の位置Ｚを表している。また、図１５Ａ及び図１５Ｂの縦方向は円柱座標系の周方向の位置θを表している。本実施の形態の撮像システムでは、画像Ａ−１における撮像領域Ａ１と、画像Ｃ−１における撮像領域Ｃ１とは、移動体１の進行方向における位置が同じとなる。一方、画像Ｂ−１における撮像領域Ｂ１は、撮像領域Ａ１及び撮像領域Ｃ１と比較して、移動体１の進行方向における位置が異なる。
【００９７】
画像処理部５は、移動体１の進行方向における画像Ａ−１と画像Ｂ−１との相対位置が、上記の相違量Ｚ１と対応するように、画像Ａ−１と画像Ｂ−１とを合成する。すなわち、画像処理部５は、移動体１の移動速度と、各カメラの露光開始時刻の差とに基づいて、移動体１の進行方向における第１の画像と第２の画像との位置関係を決定し、第１の画像と第２の画像とを合成する。
【００９８】
本実施の形態の撮像システムによれば、各カメラの露光時間の和、又は各照明装置の発光時間の和が、フレーム時間より長い場合でも、消費電力を抑えるように動作できる。図１２の制御パターン信号を用いた場合、照明装置を発光させるために必要となる最大消費電力を２／３に抑えることができる。本実施の形態の撮像システムは、多数のカメラを用いる場合、移動体１の移動速度が速い場合などに有効である。なお、本実施の形態の撮像システムにおいては、実施の形態１の撮像システムと異なる部分を説明した。それ以外の部分については実施の形態１の撮像システムと同様である。
【００９９】
実施の形態３．
説明を簡単にするため、実施の形態１及び実施の形態２の撮像システムでは、全てのカメラの露光時間が同一であり、全ての照明装置の発光時間が同一であり、さらに、全てのカメラのフレーム時間及び画角が同一である場合を例示した。しかし、本発明における撮像システムは、このような条件に限定されるものではない。本実施の形態の撮像システムは、露光時間及びフレーム時間がカメラによって異なり、発光時間が照明装置によって異なるように制御される。
【０１００】
本実施の形態の撮像システムによれば、このような場合においても、照明装置を発光させるために必要となる最大消費電力を抑えることができる。なお、本実施の形態の撮像システムにおけるハードウェア構成及びシステム構成は、実施の形態１の撮像システムにおけるものと同じである。ただし、本実施の形態の撮像システムでは、制御部２が生成する制御パターン信号が、実施の形態１の撮像システムにおけるものとは異なる。
【０１０１】
露光時間及びフレーム時間がカメラ間で異なるように制御する理由は次のようなものである。例えば、第１のカメラ１１の進行方向の画角が第２のカメラ１４及び第３のカメラ１７の半分しかない場合、全てのカメラで同じフレーム時間とすると、第１のカメラ１１では移動体１の進行方向に漏れなく撮像することができない可能性がある。一方で、第１のカメラ１１で漏れなく撮像できるように、全てのカメラのフレーム時間を短くすると、第２のカメラ１４及び第３のカメラ１７の撮像領域において、移動体１の進行方向で重複する領域が多く発生してしまう。したがって、第２のカメラ１４及び第３のカメラ１７のフレーム時間と比較して、第１のカメラ１１のフレーム時間を短くすることが望ましい。
【０１０２】
この際、第１のカメラ１１の画角が狭いことから、第１のカメラ１１の撮像領域も狭くなる。第１のカメラ１１の撮像領域に合わせて、第１の照明装置１２の照明範囲を他の照明装置の照明範囲よりも狭くすることで、同じ消費電力で第１の照明装置１２は他の照明装置よりも撮像領域を明るく照明することができる。この結果、第１のカメラの露光時間を短くすることができ、モーションブラーによる画質低下を抑制可能となる。
【０１０３】
図１６は、本実施の形態の撮像システムにおいて、各カメラが受け取る撮像制御信号、各照明装置が受け取る照明制御信号、時刻取得部３１及び速度取得部３２が受け取るデータ取得制御信号の時間変化の例を示している。すなわち、図１６は、本実施の形態の撮像システムにおける撮像制御シーケンスの例を示している。また、図１７は、本実施の形態の撮像システムにおける動作の流れを示す図である。図１６及び図１７を用いて、本実施の形態の撮像システムの動作を説明する。
【０１０４】
まず、ステップＳ０１０ｃにおいて、制御部２は、現在時刻が所定の時刻となっているか否かを判定する。ここで、ステップＳ０１０ｃにおける所定の時刻とは、図１６におけるｔ２１である。まだ所定の時刻になっていない場合には、制御部２は、所定の時刻となるまで待機する。一方、所定の時刻になっている場合には、制御部２の動作はステップＳ０２０ｃへと進む。次に、ステップＳ０２０ｃにおいて、制御部２は、第１のカメラ１１に画像を取得させる。
【０１０５】
次に、ステップＳ０３０において、制御部２は、現在時刻が所定の時刻となっているか否かを判定する。ここで、ステップＳ０３０における所定の時刻とは、図１６におけるｔ２２である。まだ所定の時刻になっていない場合には、制御部２は、所定の時刻となるまで待機する。一方、所定の時刻になっている場合には、制御部２の動作はステップＳ０４０へと進む。次に、ステップＳ０４０において、制御部２は、第２のカメラ１４に画像を取得させる。
【０１０６】
次に、ステップＳ０１０ｄにおいて、制御部２は、現在時刻が所定の時刻となっているか否かを判定する。ここで、ステップＳ０１０ｄにおける所定の時刻とは、図１６におけるｔ２３である。まだ所定の時刻になっていない場合には、制御部２は、所定の時刻となるまで待機する。一方、所定の時刻になっている場合には、制御部２の動作はステップＳ０２０ｄへと進む。次に、ステップＳ０２０ｄにおいて、制御部２は、第１のカメラ１１に画像を取得させる。
【０１０７】
次に、ステップＳ０５０において、制御部２は、現在時刻が所定の時刻となっているか否かを判定する。ここで、ステップＳ０５０における所定の時刻とは、図１６におけるｔ２４である。まだ所定の時刻になっていない場合には、制御部２は、所定の時刻となるまで待機する。一方、所定の時刻になっている場合には、制御部２の動作はステップＳ０６０へと進む。次に、ステップＳ０６０において、制御部２は、第３のカメラ１７に画像を取得させる。次に、ステップＳ０７０において、制御部２は、画像の取得を終了するか否かを判定する。画像の取得を終了しない場合には、制御部２の動作はステップＳ０１０ｃに戻る。一方、画像の取得を終了する場合には、制御部２の動作はステップＳ０８０へと進む。次に、ステップＳ０８０において、制御部２は、画像処理部５に画像を合成させる。
【０１０８】
なお、図１７におけるステップＳ０２０ｃ及びＳ０２０ｄにおける制御部２の動作は、図７に示す動作と同様である。また、図１７におけるステップＳ０４０における制御部２の動作は、図８に示す動作と同様である。また、図１７におけるステップＳ０６０における制御部２の動作は、図９に示す動作と同様であり、ただし、本実施の形態の撮像システムにおける所定の時刻は、実施の形態１の撮像システムにおけるものとは異なる。
【０１０９】
図１６に示す撮像制御シーケンスでは、第１のカメラ１１のフレーム時間はｔ２３−ｔ２１で求められ、第２のカメラ１４のフレーム時間はｔ２２−ｔ２６で求められ、第３のカメラ１７のフレーム時間はｔ２４−ｔ２８で求められる。図１６に示す撮像制御シーケンスでは、第１のカメラ１１のフレーム時間は、第２のカメラ１４のフレーム時間及び第３のカメラ１７のフレーム時間と比較して半分となっている。また、図１６に示す撮像制御シーケンスでは、第１のカメラ１１の１回の露光時間は、第２のカメラ１４の１回の露光時間及び第３のカメラ１７の１回の露光時間と比較して半分となっている。
【０１１０】
図１８Ａから図１８Ｄは、図１６の制御パターン信号で得られる画像における撮像領域の位置関係を示している。図１８Ａから図１８Ｄの横方向は円柱座標系の軸方向の位置Ｚを表している。言い換えると、図１８Ａから図１８Ｄの横方向は移動体１の進行方向の位置Ｚを表している。また、図１８Ａから図１８Ｄの縦方向は円柱座標系の周方向の位置θを表している。
【０１１１】
図１８Ａから図１８Ｄにおいて、撮像領域Ａ１１は、第１のカメラ１１が時刻ｔ２１からの露光で取得する画像の撮像領域を表す。撮像領域Ｂ１は、第２のカメラ１４が時刻ｔ２２からの露光で取得する画像の撮像領域を表す。撮像領域Ａ１２は、第１のカメラ１１が時刻ｔ２３からの露光で取得する画像の撮像領域を表す。撮像領域Ｃ１は、第３のカメラ１７が時刻ｔ２４からの露光で取得する画像の撮像領域を表す。同様に、撮像領域Ａ２１は、第１のカメラ１１が時刻ｔ２５からの露光で取得する画像の撮像領域を表す。撮像領域Ｂ２は、第２のカメラ１４が時刻ｔ２６からの露光で取得する画像の撮像領域を表す。撮像領域Ａ２２は、第１のカメラ１１が時刻ｔ２７からの露光で取得する画像の撮像領域を表す。撮像領域Ｃ２は、第３のカメラ１７が時刻ｔ２８からの露光で取得する画像の撮像領域を表す。
【０１１２】
本実施の形態の撮像システムでは、第１のカメラ１１のフレーム時間は、他のカメラのフレーム時間と比べて短くなる。したがって、第１のカメラ１１で連続して取得される画像間において、撮像領域の位置の変化量は、他のカメラにおけるものと比較して小さくなる。また、第１のカメラ１１の画角は、他のカメラの画角と比べて狭くなる。したがって、第１のカメラ１１で取得される画像における撮像領域は、他のカメラで撮像される画像における撮像領域と比較して、移動体１の進行方向の範囲が狭くなる。画像処理部５は、移動体１の移動速度と、各カメラの画角及び露光開始時刻の差とに基づいて、移動体１の進行方向における各画像の位置関係を決定し、合成画像を生成する。
【０１１３】
本実施の形態の撮像システムによれば、少なくとも１つのカメラの画角又は画素数が他のカメラと異なる場合でも、画質の低下を招くことなく所望の画像を取得することができる。また、本実施の形態の撮像システムによれば、少なくとも１つのカメラで取得される画像の分解能を他のカメラで取得された画像の分解能と変化させたい場合でも、画質の低下を招くことなく所望の画像を取得することができる。同じ画素数のカメラを用いる場合でも、被写体までの距離又はレンズの拡大率をカメラによって変化させることで、取得される画像の分解能を変化させることができる。この場合、移動体１の進行方向における撮像領域の広さがカメラによって変化することになる。本実施の形態の撮像システムによれば、このような場合でも所望の画像を取得することができる。
【０１１４】
さらに、本実施の形態の撮像システムによれば、同一のカメラで連続して取得された画像間において、移動体１の進行方向における撮像領域の重なり量をカメラによって変化させたい場合でも、画質の低下を招くことなく所望の画像を取得することができる。この場合には、カメラによってフレーム時間を変化させることになる。
【０１１５】
なお、以上では、実施の形態１の撮像システムと異なる部分を説明した。それ以外の部分については実施の形態１の撮像システムと同様である。
【０１１６】
実施の形態４．
実施の形態１から実施の形態３の撮像システムの動作は、１枚の画像を取得するためにカメラが露光状態となる期間、及び照明装置が発光する期間が連続するように制御されていた。例えば、実施の形態１の撮像システムにおいて、図３に示す時刻ｔ１からｔ２までの間に第１のカメラ１１は１枚の画像を取得するが、この間に第１の撮像制御信号及び第１の照明制御信号は連続してＯＮとなっている。すなわち、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、第１のカメラ１１は常に露光状態となっており、第１の照明装置１２は常に発光状態となっている。
【０１１７】
しかし、本発明における撮像システムの動作は、このような動作に限定されるものではない。本実施の形態の撮像システムの動作は、１枚の画像を取得する間に、カメラが露光状態となる期間と、非露光状態となる期間とが、所定のパターンで複数回切り替わるように制御される。ここで、非露光状態とは、カメラが露光状態ではない状態にあることを意味し、カメラが露光していない状態を意味する。このような制御は、符号化露光制御と呼ばれる。符号化露光制御は、像ブレの補正、ピント補正等を目的として行われる制御である。ここでは、１枚の画像を取得するための一連の露光状態の開始から終了までを露光期間と呼ぶ。
【０１１８】
なお、本実施の形態の撮像システムにおけるハードウェア構成及びシステム構成は、実施の形態１の撮像システムにおけるものと同じである。ただし、本実施の形態の撮像システムでは、制御部２が生成する制御パターン信号が、実施の形態１の撮像システムにおけるものとは異なる。また、本実施の形態の撮像システムでは、各カメラの画角は等しく、撮像対象までの距離も各カメラで等しい場合を例示しているが、これに限定されるわけではない。
【０１１９】
図１９は、本実施の形態の撮像システムにおいて、各カメラが受け取る撮像制御信号、各照明装置が受け取る照明制御信号、時刻取得部３１及び速度取得部３２が受け取るデータ取得制御信号の時間変化の例を示している。すなわち、図１９は、本実施の形態の撮像システムにおける撮像制御シーケンスの例を示している。図１９において、第１のカメラ１１は、時刻ｔ３１から時刻ｔ３２までの間に１枚の画像を取得する。一方、制御部２は、時刻ｔ３１から時刻ｔ３２までの間に、第１の撮像制御信号のＯＮ、ＯＦＦを複数回切り替える。この結果、第１のカメラ１１の動作は、１枚の画像を取得する間に露光状態と非露光状態との間で複数回切り替えられる。１枚の画像を取得するための第１のカメラ１１の露光期間は、時刻ｔ３１から時刻ｔ３２までとなる。
【０１２０】
同様に、制御部２は、時刻ｔ３３から時刻ｔ３４までの間に、第２の撮像制御信号のＯＮ、ＯＦＦを複数回切り替える。この結果、第２のカメラ１４の動作は、１枚の画像を取得する間に露光状態と非露光状態との間で複数回切り替えられる。また、制御部２は、時刻ｔ３５から時刻ｔ３６までの間に、第３の撮像制御信号のＯＮ、ＯＦＦを複数回切り替える。この結果、第３のカメラ１７の動作は、１枚の画像を取得する間に露光状態と非露光状態との間で複数回切り替えられる。１枚の画像を取得するための第２のカメラ１４の露光期間は、時刻ｔ３３から時刻ｔ３４までとなる。また、１枚の画像を取得するための第３のカメラ１７の露光期間は、時刻ｔ３５から時刻ｔ３６までとなる。
【０１２１】
図２０は、図１９の制御パターン信号で得られる画像における撮像領域の位置関係を示している。図２０の横方向は円柱座標系の軸方向の位置Ｚを表している。言い換えると、図２０の横方向は移動体１の進行方向の位置Ｚを表している。また、図２０の縦方向は円柱座標系の周方向の位置θを表している。図２０において、撮像領域Ａ１は、第１のカメラ１１が時刻ｔ３１から時刻ｔ３２までの露光で取得する画像の撮像領域を表す。撮像領域Ｂ１は、第２のカメラ１４が時刻ｔ３３から時刻ｔ３４までの露光で取得する画像の撮像領域を表す。撮像領域Ｃ１は、第３のカメラ１７が時刻ｔ３５から時刻ｔ３６までの露光で取得する画像の撮像領域を表す。
【０１２２】
図１９で示した通り、各カメラの動作は、ひとつのフレーム時間内で露光状態と非露光状態との間で複数回切り替えられるが、１回のフレーム時間に各カメラで撮像される画像は１枚である。例えば、各カメラはシャッターによってイメージセンサへの光の入射を制御し、複数回の露光によって多重露光して１枚の画像を取得する。または、各カメラは、複数回の露光状態毎に画像を生成し、生成された複数の画像を重ね合わせることで１枚の画像を取得することもできる。
【０１２３】
以上では、本実施の形態の撮像システムの動作として、一枚の画像を取得する間に、カメラが露光状態となる期間と、非露光状態となる期間とが、複数回切り替わるように制御される場合を例示して説明した。しかし、カメラの露光状態を切り替える代わりに、照明装置の発光状態を切り替えても、同様の効果を得ることができる。すなわち、本実施の形態の撮像システムの動作として、１枚の画像を取得する間に、照明装置が発光状態となる期間と、非発光状態となる期間とが、複数回切り替わるように制御されても良い。
【０１２４】
この場合、撮像システムの制御シーケンスは図２１のようになる。ここで、非発光状態とは、照明装置が発光していない状態を意味する。また、１枚の画像を取得するための一連の発光状態の開始から終了までを発光期間と呼ぶ。図２１において、時刻ｔ３１から時刻ｔ３２までの間が、１枚の画像を取得するための第１の照明装置の発光期間となる。このように制御すれば、撮像システムの消費電力は、より大幅に削減されることが期待できる。
【０１２５】
以上のように、１枚の画像を取得する間に、カメラの露光状態又は照明装置の発光状態を複数回切り替え、切り替えパターンに応じた画像処理を行うことで、画像に発生するモーションブラーを抑制することが可能となる。また、各照明装置の発光期間の全てが重なる期間が発生しないように制御することで、最大消費電力を抑制することができる。なお、本実施の形態の撮像システムについて、実施の形態１の撮像システムと異なる部分を説明したが、説明を省略した部分については実施の形態１の撮像システムと同様である。
【０１２６】
このような制御を行う場合、１枚の画像を取得するためのカメラの露光期間の長さに対して、実際にカメラが露光状態となっている時間は短くなる。または、このような制御を行う場合、１枚の画像を取得するための照明装置の発光期間の長さに対して、実際に照明装置が発光状態となっている時間は短くなる。したがって、取得される画像が暗くなることが懸念される。この問題を解決するためには、照明装置を明るく発光させることが考えられるが、最大消費電力が増加してしまう。本実施の形態の撮像システムによれば、最大消費電力が抑制されるため、照明装置を明るく発光させることが容易であり、効果的に符号化露光制御を行うことができる。
【０１２７】
実施の形態５．
本実施の形態の撮像システムは、移動体１の移動速度に応じてカメラの露光時間及び照明装置の発光時間を変化させるものである。図２２は、本実施の形態の撮像システムの構成を示すシステム構成図である。本実施の形態の撮像システムは、速度取得部３２で取得された速度データが制御部２にも入力され、入力された速度データに基づいて制御部２が撮像制御信号及び照明制御信号を生成する点が、図２に示す実施の形態１の撮像システムとは異なる。
【０１２８】
図２３は、本実施の形態の撮像システムにおいて、各カメラが受け取る撮像制御信号、各照明装置が受け取る照明制御信号、時刻取得部３１及び速度取得部３２が受け取るデータ取得制御信号の時間変化の例を示している。すなわち、図２３は、本実施の形態の撮像システムにおける撮像制御シーケンスの例を示している。以下、図２３を用いて本実施の形態の撮像システムの動作について述べる。まず、時刻ｔ５２において、制御部２は、第１の撮像制御信号、第１の照明制御信号、及びデータ取得信号をＯＮにする。次に、時刻ｔ５３において、制御部２は、第１の撮像制御信号、第１の照明制御信号、及びデータ取得信号をＯＦＦにする。
【０１２９】
次に、時刻ｔ５５において、制御部２は、第２の撮像制御信号、第２の照明制御信号、及びデータ取得信号をＯＮにする。次に、時刻ｔ５６において、制御部２は、第２の撮像制御信号、第２の照明制御信号、及びデータ取得信号をＯＦＦにする。次に、時刻ｔ５８において、制御部２は、第３の撮像制御信号、第３の照明制御信号、及びデータ取得信号をＯＮにする。次に、時刻ｔ５９において、制御部２は、第３の撮像制御信号、第３の照明制御信号、及びデータ取得信号をＯＦＦにする。以降では、同様の動作が繰り返される。
【０１３０】
ここで、制御部２は、直前に取得された速度データに基づいて、撮像制御信号及び照明制御信号がＯＮになってからＯＦＦになるまでの時間を決定する。すなわち、制御部２は、直前に取得された速度データに基づいて、ｔ５３−ｔ５２、ｔ５６−ｔ５５、及びｔ５９−ｔ５８を決定する。時刻ｔ５２、ｔ５５、ｔ５８は予め決定されており、制御部２は、直前に取得された速度データに基づいて、ｔ５３、ｔ５６、及びｔ５９を決定する。例えば、制御部２は、時刻ｔ５２から時刻ｔ５３までの間に取得された速度データに基づいて、時刻ｔ５６を決定する。このように、制御部２は、直前に取得された移動体１の速度に基づいて、各カメラの露光時間及び各照明装置の発光時間を決定する。
【０１３１】
また、制御部２は、移動体１の速度が遅いほど、各カメラの露光時間及び各照明装置の発光時間が長くなり、移動体１の速度が速いほど、各カメラの露光時間及び各照明装置の発光時間が短くなるように制御する。各カメラの露光時間及び各照明装置の発光時間が短くなると、各カメラで取得される画像が暗くなる懸念があるが、各カメラが画像処理を行うことで画像の明るさを補正することができる。例えば、各カメラが露光時間に応じてゲイン調整を行うことにより、画像の明るさを補正することができる。
【０１３２】
また、制御部２は、直前に取得された移動体１の速度に基づいて、各照明装置の発光強度を制御しても良い。制御部２は、移動体１の速度が遅いほど、各照明装置の発光強度が小さくなり、移動体１の速度が速いほど、各照明装置の発光強度が大きくなるように制御する。すなわち、制御部２は、移動体１の速度が遅いほど、各カメラの露光時間及び各照明装置の発光時間が長くなるように制御するとともに、各照明装置の発光が暗くなるように制御する。一方、制御部２は、移動体１の速度が速いほど、各カメラの露光時間及び各照明装置の発光時間が短くなるように制御するとともに、各照明装置の発光が明るくなるように制御する。このように制御することで、各カメラで取得される画像の明るさの変動が抑制される。このような制御を行う場合、制御部２は発光強度を制御する信号も制御パターン信号として出力し、各照明装置はこの信号に応じた強度で発光する。
【０１３３】
図２４は、本実施の形態の撮像システムにおける撮像制御シーケンスの別の例を示している。図２４に示す撮像制御シーケンスでは、制御部２は、速度取得制御信号も出力する。速度取得制御信号は、各カメラの露光時間及び各照明装置の発光時間を決定するために、速度取得部３２に移動体の速度を取得させる信号である。速度取得部３２は、データ取得制御信号がＯＮになった時に加えて、速度取得制御信号がＯＮになった時にも速度データを取得する。制御部２は、時刻ｔ５１で取得された速度データに基づいて、第１のカメラ１１の露光時間及び第１の照明装置１２の発光時間を決定する。また、制御部２は、時刻ｔ５４で取得された速度データに基づいて、第２のカメラ１４の露光時間及び第２の照明装置１５の発光時間を決定する。また、制御部２は、時刻ｔ５７で取得された速度データに基づいて、第３のカメラ１７の露光時間及び第３の照明装置１８の発光時間を決定する。
【０１３４】
本実施の形態の撮像システムにおける動作の流れは、基本的には図６に示すものと同様である。ただし、本実施の形態の撮像システムは、ステップＳ０２０、Ｓ０４０、及びＳ０６０における動作の詳細が、実施の形態１の撮像システムにおけるものとは異なる。図２５は、本実施の形態の撮像システムにおいて、第１のカメラ１１に画像を取得させる動作の流れを示す図である。図２５は、ステップＳ０２０における動作の詳細を示している。まず、ステップＳ０２８において、制御部２は、速度取得部３２に速度データを取得させる。次に、ステップＳ０２８において、制御部２は、取得された速度データに基づいて、第１のカメラ１１の露光時間及び第１の照明装置１２の発光時間を決定する。ステップＳ０２１以降の動作の流れは、実施の形態１におけるものと同様である。また、ステップＳ０４０及びＳ０６０における動作も、図２５と同様となる。
【０１３５】
本実施の形態の撮像システムは、以上のように動作する。本実施の形態の撮像システムは、移動体１の移動速度に応じてカメラの露光時間及び照明装置の発光時間を変化させるものである。したがって、本実施の形態の撮像システムによれば、移動体１が高速で移動する場合に、画像に発生するモーションブラーを抑制することができ、良好な画像を取得することが可能となる。また、本実施の形態の撮像システムにおいて、移動体１の速度に応じて制御部２が照明装置の発光強度を制御しても良い。この構成によれば、移動体１が低速で移動する場合に、各照明装置を発光させるために必要な最大消費電力がさらに抑制される。一方で、移動体１が高速で移動する場合には、各照明装置を発光させるために必要な最大消費電力が増加する懸念があるが、本実施の形態の撮像システムは、各照明装置の発光期間が互いに重ならないように動作するので、最大消費電力の大幅な増加を回避することができる。
【符号の説明】
【０１３６】
１  移動体、２  制御部、４  データ保存部、５  画像処理部、１１  第１のカメラ、１２  第１の照明装置、１３  第１の視野、１４  第２のカメラ、１５  第２の照明装置、１６  第２の視野、１７  第３のカメラ、１８  第３の照明装置、１９  第３の視野、２１  入力インターフェース、２２  プロセッサ、２３  記憶装置、２４  出力インターフェース、３１  時刻取得部、３２  速度取得部、４１  画像データ保存部、４２  速度データ保存部、４３  時刻データ保存部、１００  トンネル壁面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１８Ｄ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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