(57)【要約】【課題】処理がシンプルで演算負荷が小さく、映像信号の細かなレベルまで監視でき、映像信号系の故障を検出できる画像処理装置を提供する。【解決手段】画像処理部５は、シャッター速度をＭａｘ値としたときの平均輝度が、設定値（０５Ｈ）以下であるとき、または、シャッター速度をＭｉｎ値としたときの平均輝度が、設定値（ＦＤＨ）以上であるとき、映像通信系の異常と判定する。【選択図】        図１
2004363846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号を取り込む撮像手段と、
この撮像手段の光量を調整する光量調整手段と、
取り込まれた映像信号を最適レベルに調整する映像信号調整手段と、
最適レベルに調整された映像信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、
Ａ／Ｄ変換された映像信号を蓄積する記憶手段と、
蓄積された映像信号を処理・認識する画像処理・認識手段と、
を備えた画像処理装置において、
前記撮像手段からレンジ幅上限値とレンジ幅下限値の映像信号が取り込まれる設定光量となるように光量調整手段を制御する光量調整部と、
取り込まれたレンジ幅上限値データとレンジ幅下限値データの測光エリアの平均輝度をそれぞれ算出する平均輝度算出部と、
算出されたレンジ幅上限値データとレンジ幅下限値データの少なくとも一方の平均輝度に基づいて画像異常を判定する異常判定部と、
からなる画像異常判定手段を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像処理装置において、
前記異常判定部は、レンジ幅上限値データの平均輝度が予め設定された第１設定しきい値以下であるとき、または、レンジ幅下限値データの平均輝度が予め設定された第２設定しきい値以上であるとき、画像異常と判定することを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の画像処理装置において、
前記画像異常判定手段に、レンジ幅上限値の映像信号が得られるかどうかを判断する飽和判断部を設け、
前記異常判定部は、レンジ幅上限値の映像信号が得られないと判断されたとき、レンジ幅上限値データによる異常判定を中止することを特徴とする画像処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の画像処理装置において、
前記飽和判断部は、現在の設定光量とレンジ幅上限値データが得られる設定光量との差を算出し、この差を現在得られる映像信号の測光エリアの平均輝度に乗じた値に基づいて、レンジ幅上限値の映像信号が得られるかどうかを判断することを特徴とする画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像処理装置としては、撮像した画像データをエッジ処理し、エッジ量を基準値と比較することにより、画像データの異常を検出するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１１３２２１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術にあっては、次に列挙するような問題があった。
▲１▼エッジ検出処理自体は単純であるが、処理の対応範囲によっては、繰り返し処理が必要となり、演算負荷が大きい。
▲２▼雪景色等、コントラストの小さなシーンでは、判断が困難となる。
▲３▼エッジ検出を基本原理とした画像処理装置でしか使えない。一方、画像処理にエッジ検出処理を採用していないシステムにおいて、エッジ処理による異常検出機能を追加した場合、演算負荷が過大となる。
▲４▼光学系（レンズ等）の故障なのか、あるいは映像信号系（撮像素子〜ビデオ回路〜Ａ／Ｄ変換回路まで）の故障なのかを区別できず、フェール要因の特定が困難である。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、処理がシンプルで演算負荷が小さく、映像信号の細かなレベルまで監視でき、映像信号系の故障を検出できる画像処理装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明請求項１に記載の画像処理装置では、映像信号を取り込む撮像手段と、この撮像手段の光量を調整する光量調整手段と、取り込まれた映像信号を最適レベルに調整する映像信号調整手段と、最適レベルに調整された映像信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、Ａ／Ｄ変換された映像信号を蓄積する記憶手段と、蓄積された映像信号を処理・認識する画像処理・認識手段と、を備えた画像処理装置において、前記撮像手段からレンジ幅上限値とレンジ幅下限値の映像信号が取り込まれる設定光量となるように光量調整手段を制御する光量調整部と、取り込まれたレンジ幅上限値データとレンジ幅下限値データの測光エリアの平均輝度をそれぞれ算出する平均輝度算出部と、算出されたレンジ幅上限値データとレンジ幅下限値データの少なくとも一方の平均輝度に基づいて画像異常を判定する異常判定部と、からなる画像異常判定手段を備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の画像処理装置において、前記異常判定部は、レンジ幅上限値データの平均輝度が予め設定された第１設定しきい値以下であるとき、または、レンジ幅下限値データの平均輝度が予め設定された第２設定しきい値以上であるとき、画像異常と判定することを特徴とする。
なお、「第１設定しきい値」とは、完全な白レベルデータが得られているときの平均輝度を設定する。また、「第２設定しきい値」とは、完全な黒レベルデータが得られているときの平均輝度を設定する。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の画像処理装置において、前記画像異常判定手段に、レンジ幅上限値の映像信号が得られるかどうかを判断する飽和判断部を設け、前記異常判定部は、レンジ幅上限値の映像信号が得られないと判断されたとき、レンジ幅上限値データによる異常判定を中止することを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の画像処理装置において、前記飽和判断部は、現在の設定光量とレンジ幅上限値データが得られる設定光量との差を算出し、この差を現在得られる映像信号の測光エリアの平均輝度に乗じた値に基づいて、レンジ幅上限値の映像信号が得られるかどうかを判断することを特徴とする。
【００１０】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明では、平均輝度算出部により、取り込まれたレンジ幅上限値データとレンジ幅下限値データの測光エリアの平均輝度がそれぞれ算出され、異常判定部により、算出されたレンジ幅上限値データとレンジ幅下限値データの少なくとも一方に基づいて画像異常が判定される。
【００１１】
すなわち、画像異常判定手段は、撮像手段の光量を調整してレンジ幅上限値の”白レベル（飽和レベル）”と、レンジ幅下限値の”黒レベル”との２通りのデータを生成し、これらの平均輝度値に基づいて画像異常を判定するため、撮像手段から映像信号調整手段を介してＡ／Ｄ変換手段に到達するまでの間の異常、すなわち、映像信号系の異常を、細かなレベルまで監視できる。
【００１２】
また、光量調整と平均輝度算出は処理負荷が非常に小さいため、画像のエッジ処理が必要な従来技術と比較して、演算負荷が軽く高速な処理が可能である。さらに、エッジ処理が不要であるため、対応システムの範囲を拡大できる。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、レンジ幅上限値データの平均輝度が第１設定しきい値以下であるとき、または、レンジ幅下限値データの平均輝度が第２設定しきい値以上であるとき、画像異常と判定される。すなわち、確実な白レベルデータが得られるはずの設定光量であるにもかかわらず、平均輝度が完全な白レベルデータの平均輝度（第１設定しきい値）以下であるとき、または、確実な黒レベルデータが得られるはずの設定光量であるにもかかわらず、平均輝度が完全な黒レベルデータの平均輝度（第２設定しきい値）以上である場合に、画像異常と判定することにより、異常判定の信頼性が高まる。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、レンジ幅上限値の映像信号が得られないと判断されたとき、レンジ幅上限値データによる異常判定が中止される。例えば、夜間等のシーンによっては、光量を広げても映像信号が白レベル（飽和レベル）とならないため、確実な白レベルの映像信号は得られない。よって、飽和レベルが得られないシーンの場合には、白レベルによる異常判定をキャンセルすることにより、誤判定を防止でき、異常判定の信頼性が高まる。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、現在の設定光量と映像信号に基づいてレンジ幅上限値の映像信号が得られるかどうかを判断する。撮像手段において、光量と得られる明るさとの関係は比例するため、現在の設定光量とレンジ幅上限値データが得られる設定光量との差を算出し、この差を係数として現在得られる映像信号の測光エリアの平均輝度に乗じることにより、実際にレンジ幅上限値が得られる設定光量まで光量を広げたときの平均輝度が推定される。
【００１６】
よって、実際にレンジ幅上限値が得られる設定光量まで光量を広げ、そのときの平均輝度から飽和を判断する場合と比較して、処理負荷を軽減できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の画像処理装置を実現する実施の形態を、図面に基づいて説明する。
まず、構成を説明する。
図１は、本実施の形態の画像処理装置を示すシステムブロック図である。
【００１８】
図において、１はカメラ（撮像手段）、２はビデオ回路（映像信号調整手段）、３はＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ変換手段）、４は画像メモリ（記憶手段）、５は画像処理部（画像処理・認識手段）である。
【００１９】
カメラ１は、ＣＣＤ等の撮像素子を用いて画像情報を取り込む。ビデオ回路２は、撮像された画像情報をアンプ等により最適レベルの画像信号に調整する。Ａ／Ｄ変換器３は、画像信号をデジタル信号に変換する。また、画像メモリ４は、デジタル変換された画像データを蓄積する。
【００２０】
画像処理部５は、画像メモリ４に蓄積された画像データをロードして、様々な画像処理、認識処理を行う。通常の画像処理ブロックは、光量調整機能を有し、ここで算出された調整値は、カメラ１に帰還され、最適な輝度の入力画像が得られるように制御される。
【００２１】
映像信号レベルは、カメラ１に映し出された景色によって逐次変化するため、画像データの異常検出を行うためには、意図的に定義した信号レベルとなるように制御し、このときの輝度値を監視する必要がある。
【００２２】
意図的に定義した信号レベルを作り出すために、通常併せ持っている光量調整機能を利用する。本実施の形態では、電子シャッターのシャッタースピード調整により、光量を調整する例を説明する。
【００２３】
すなわち、映像信号レベルのレンジ幅の上限値、下限値である、”白レベル”、”黒レベル”の２通りを作り出し、この２つの信号レベルを監視することにより、カメラ１から画像メモリ４までの「映像信号系」の故障を検出する。
【００２４】
次に、作用を説明する。
［フェール検出制御処理］
図２は、画像処理部５で実行されるフェール検出制御処理の流れを示すフローチャートである。
【００２５】
ステップＳ１では、カメラ１により撮像された画像を取り込む。
【００２６】
ステップＳ２では、測光エリアの平均輝度を算出する。
【００２７】
ステップＳ３では、測光エリアの平均輝度から、適正輝度であるかどうかを判断する。ＹＥＳの場合にはステップＳ４へ進み、ＮＯの場合にはステップＳ１１へ進む。
【００２８】
ステップＳ４では、映像信号診断時期であるかどうかを判断する。ＹＥＳの場合にはステップＳ５へ進み、ＮＯの場合にはステップＳ６へ進む。なお、映像信号時期は、制御ループの中の任意時期に設定することができる（例えば、定時処理）。
【００２９】
ステップＳ５では、黒レベルの診断制御処理を実行する。
【００３０】
ステップＳ６では、通常の画像処理・認識を実行して本制御を終了する。
【００３１】
ステップＳ７では、黒レベルの診断結果から、映像信号が正常であるかどうかを判断する。ＹＥＳの場合にはステップＳ８へ進み、ＮＯの場合にはステップＳ１３へ進む。
【００３２】
ステップＳ８では、白レベルの診断制御処理を実行する。
【００３３】
ステップＳ９では、白レベルの診断結果から、映像信号が正常かどうかを判断する。ＹＥＳの場合には本制御を終了し、ＮＯの場合にはステップＳ１３へ進む。
【００３４】
ステップＳ１０では、映像信号系は正常と判定して本制御を終了する。
【００３５】
ステップＳ１１では、シャッター値が飽和であるかどうかを判断する。ＹＥＳの場合にはステップＳ１３へ進み、ＮＯの場合にはステップＳ１１へ進む。
【００３６】
ステップＳ１２では、シャッター値を算出する。
【００３７】
ステップＳ１３では、シャッター値を設定して本制御を終了する。
【００３８】
ステップＳ１４では、映像信号系の異常と判定し（異常判定部に相当）、本制御を終了する。
【００３９】
［黒レベル診断制御処理］
図３は、画像処理部５で実行される黒レベルの診断制御処理の流れを示すフローチャートである。
【００４０】
ステップＳ５０１では、シャッター速度をＭａｘ値に設定する（光量調整部に相当）。Ｍａｘ値は、確実な黒レベルの映像信号が得られる値であり、ある程度の外光を完全に遮断可能なシャッター速度を予め調査しておき、そのシャッター速度以上（高速，絞り側）の値を設定する。
【００４１】
ステップＳ５０２では、カメラ１の画像（レンジ幅下限値データ）を取り込む。
【００４２】
ステップＳ５０３では、取り込んだ画像の測光エリアの平均輝度を算出する。
【００４３】
ステップＳ５０４では、平均輝度が予め設定された設定値（第１設定しきい値）、例えば、０５Ｈ以下であるかどうかを判断する。ＹＥＳの場合にはＳ５０５へ進み、ＮＯの場合にはＳ５０６へ進む。
【００４４】
ステップＳ５０５では、映像信号は正常と判定して本制御を終了する。
【００４５】
ステップＳ５０６では、映像信号は異常と判定して本制御を終了する。
【００４６】
すなわち、ステップＳ５０１により確実な黒レベルの映像信号をカメラ１に出力させ、ステップＳ５０２により画像メモリ４に取り込み、ステップＳ５０３により測光エリアの平均輝度を算出する。続いて、ステップＳ５０４により平均輝度と設定値（０５Ｈ）を比較し、平均輝度が設定値よりも小さければステップＳ５０５により正常と判定し、設定値以上ならばステップＳ５０６により異常と判定する。
【００４７】
［白レベル診断制御処理］
図４は、画像処理部５で実行される白レベルの診断制御処理の流れを示すフローチャートである。
【００４８】
ステップＳ８０１では、設定シャッター値が安定しているかどうかを判断する。ＹＥＳの場合にはステップＳ８０２へ進み、ＮＯの場合には本制御を終了する。
【００４９】
ステップＳ８０２では、現在のシャッター速度とＭｉｎシャッター速度（低速，開放側）との得られる明るさの差を算出して係数を設定する。
【００５０】
ステップＳ８０３では、現在得られている測光エリアの平均輝度値に、ステップＳ８０２により得られた係数を乗じて、得られる映像信号が飽和するかどうかを判断する（飽和判断部に相当）。ＹＥＳの場合にはステップＳ８０４へ進み、ＮＯの場合には本制御を終了する。
【００５１】
ステップＳ８０４では、シャッター速度をＭｉｎ値に設定する（光量調整部に相当）。
【００５２】
ステップＳ８０５では、カメラ１の画像（レンジ幅上限値データ）を取り込む。
【００５３】
ステップＳ８０６では、取り込んだ画像の測光エリアの平均輝度を算出する。
【００５４】
ステップＳ８０７では、平均輝度が予め設定された設定値（第２設定しきい値）、例えば、ＦＤＨよりも大きいかどうかを判断する。ＹＥＳの場合にはステップＳ８０８へ進み、ＮＯの場合にはステップＳ８０９へ進む。
【００５５】
ステップＳ８０８では、映像信号は正常と判定して本制御を終了する。
【００５６】
ステップＳ８０９では、映像信号は異常と判定して本制御を終了する。
【００５７】
白レベル診断においても、上述した黒レベル診断と同様に、確実な白レベルの映像信号を設定し、その値を監視するが、夜間等のシーンによっては、シャッター速度をＭｉｎ（低速，開放側）に振っても映像信号は飽和せず、確実な白レベルの映像信号は得られない。そのため、白レベルの映像信号が得られるシーンを選択する必要がある。
【００５８】
すなわち、ステップＳ８０１により、シーン毎に現在のシャッター速度とそれにより得られた測光エリアの平均輝度に基づいて、シャッター速度をさらに低速にすることで測光エリアの平均輝度を飽和させることができるかどうかを判断する。
【００５９】
通常、電子シャッターにより露光制御を行うシステムでは、図４に示すような撮像素子の特性である設定シャッター速度と得られる明るさ（輝度）の関係がテーブル化されている。
【００６０】
このテーブルを用いて、ステップＳ８０２により現在のシャッター速度とＭｉｎシャッター速度（低速，開放側）との得られる明るさの差（係数）を算出し、ステップＳ８０３により現在得られている測光エリアの平均輝度値に前記係数を乗じて、得られる映像信号が飽和するかどうかを判断する。
【００６１】
続いて、ステップＳ８０４により確実な白レベルの映像信号をカメラ１に出力させ、ステップＳ８０５により画像メモリ４に取り込み、ステップＳ８０６により測光エリアの平均輝度を算出する。続いて、ステップＳ８０７により平均輝度と設定値（ＦＤＨ）を比較し、平均輝度が設定値よりも大きければステップＳ８０８により正常と判定し、設定値以下ならばステップＳ８０９により異常と判定する。
【００６２】
［フェール検出制御作用］
（前処理）
通常、目的の画像処理・認識処理の前処理として、取り込んだ画像より光量調整が行われるが、この際、シャッター速度が、高速または低速側に飽和したにもかかわらず、適正輝度が得られない場合には、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ１１→ステップＳ１４へと進む流れとなる。
【００６３】
すなわち、ステップＳ３により適正輝度が得られないと判断され、ステップＳ１１によりシャッター値が飽和していると判断され、ステップＳ１４により異常と判定される。この場合、”映像信号が入力されない”、”黒レベル固定”、”白レベル固定”、”アンプの増幅異常”等が考えられる。
【００６４】
（正常時）
映像信号判断時期に到達したとき、映像信号系（カメラ１、ビデオ回路２、Ａ／Ｄ変換器３および画像メモリ４）が正常に作動している場合には、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ７→ステップＳ８→ステップＳ９→ステップＳ１０へと進む流れとなる。
【００６５】
すなわち、ステップＳ４により映像信号判断時期であると判断され、ステップＳ５により黒レベル診断が実行され、ステップＳ７により映像信号は正常であると判定される。続いて、ステップＳ８により白レベル診断が実行され、ステップＳ９により映像信号は正常であると判定され、ステップＳ１０により映像信号系は正常であると判定される。
【００６６】
（フェール時）
映像信号系がフェールし、黒レベルの映像信号に異常が生じた場合には、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ６→ステップＳ７→ステップＳ１４へと進む流れとなる。
【００６７】
すなわち、図３のステップＳ５０４によりシャッター速度Ｍａｘ時に取り込まれた画像の平均輝度が、設定値（０５Ｈ）以上であると判断され、ステップＳ５０６により映像信号は異常だと判定され、図２のステップＳ１４により、映像信号系にフェールが発生していると判定される。
【００６８】
（夜間時）
夜間時、白レベル診断制御処理において、白レベルの映像信号が得られない場合には、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ８０１→ステップＳ８０２→ステップＳ８０３へと進む。
【００６９】
すなわち、ステップＳ８０２により現在のシャッター速度とＭｉｎシャッター速度（低速，開放側）との得られる明るさの差（係数）が算出され、ステップＳ８０３によりシャッタースピードをＭｉｎ値に設定しても完全な白レベルデータが得られない、すなわち飽和しないと判定され、白レベル診断がキャンセルされる。よって、図２のステップＳ９では、製造信号は正常と判断され、続くステップＳ１０により、映像信号系は正常であると判定される。
【００７０】
次に、効果を説明する。
本実施の形態の画像処理装置にあっては、次に列挙する効果を得ることができる。
【００７１】
（１）  シャッター速度をＭａｘ値としたときの平均輝度が、設定値（０５Ｈ）以下であるとき、または、シャッター速度をＭｉｎ値としたときの平均輝度が、設定値（ＦＤＨ）以上であるとき、映像通信系の異常と判定することとしたため、映像信号系（カメラ１、ビデオ回路２、Ａ／Ｄ変換器３および画像メモリ４）の異常を、細かなレベルまで監視できる。
【００７２】
（２）  光量調整と平均輝度算出は画像処理部５の処理負荷が軽いため、画像のエッジ処理が必要な従来技術と比較して、演算負荷が軽く高速な処理が可能である。さらに、エッジ処理が不要であるため、対応システムの範囲を拡大できる。
【００７３】
（３）  白レベルの映像信号が得られないと判断されたとき、白レベルによる異常判定をキャンセルすることとしたため、異常の誤判断を防止でき、異常判定の信頼性が高まる。例えば、夜間等のシーンによっては、光量を広げても映像信号が白レベル（飽和レベル）とならないため、確実な白レベルの映像信号は得られない。よって、飽和レベルが得られないシーンの場合には、白レベルによる異常判定をキャンセルすることにより、誤判定を防止でき、異常判定の信頼性が高まる。
【００７４】
（４）  現在の設定光量とレンジ幅上限値データが得られる設定光量との差を算出し、この差を係数として現在得られる映像信号の測光エリアの平均輝度に乗じて白レベルが得られるかどうかを判断するため、実際にレンジ幅上限値が得られる設定光量まで光量を広げ、そのときの平均輝度から飽和を判断する場合と比較して、画像処理部５の処理負荷を軽減できる。
【００７５】
（その他の実施の形態）
以上、本実施の形態を説明してきたが、本発明の具体的な構成は本実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
【００７６】
例えば、本実施の形態では、シャッタースピードを調整して光量調整を行う例を示したが、レンズの絞り調整により光量調整を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の画像処理装置を示すシステムブロック図である。
【図２】画像処理部で実行されるフェール検出制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】画像処理部で実行される黒レベルの診断制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】画像処理部で実行される白レベルの診断制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】シャッター速度に対する明るさ（輝度）の特性テーブルである。
【符号の説明】
１  カメラ
２  ビデオ回路
３  Ａ／Ｄ変換器
４  画像メモリ
５  画像処理部
【図１】
2004363846.tif 000003
【図２】
2004363846.tif 000004
【図３】
2004363846.tif 000005
【図４】
2004363846.tif 000006
【図５】
2004363846.tif 000007