(57)【要約】【課題】複数の対象物を認識する画像認識システムに出力する画像について、最適な露出レベルの設定が可能な撮像装置を提供する。【解決手段】画像認識用カメラ１は、複数の対象物それぞれに対応するように予め定められた、測光すべき位置、それぞれの位置の重み付けを示す値、被写体輝度に対応付けられた露光時間が格納された測光パターンテーブルを有する。ＣＰＵ１１は、測光パターンテーブルを参照して、測光すべき範囲の被写体輝度を算出し、算出した被写体輝度に対応する露光時間を求める。求めた露光時間となるようにタイミング発生回路１３５が電子シャッタパルスを発生して、対象物が、ＣＣＤ撮像素子１３１により撮像される。取得された画像は、ＯＤＤ／ＥＶＥＮの画像に分離されて、第１の画像認識システム２２、第２の画像認識システム２３に、それぞれ供給される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の対象物を認識する画像認識システムに画像を提供する撮像装置であって、
前記複数の対象物それぞれに対応するように予め定められた測光パターンテーブルに基づいて、前記測光領域を測光する測光手段と、
前記測光手段による測光結果に基づいて、前記測光領域の位置と該位置に対応した重み付けを行い、前記測光領域内の被写体輝度を算出し、算出した被写体輝度に応じて露光を行う露光手段と、
前記露光手段により露光された前記撮像面に結像された前記複数の対象物の像を撮像する撮像手段と、
前記露光手段により特定の対象物に適合するように露光されて、前記撮像手段により取得された画像を、該特定の対象物を認識すべき画像認識システムに出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記測光手段は、前記撮像手段により取得された画像について前記測光領域を測光する、ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記出力手段は、出力した画像に含まれる特定の対象物に対応する測光領域に関する情報が該特定の対象物を認識すべき画像認識システムにて判別されるように、該情報を前記画像に加える、ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記測光手段は、画像認識システムからの要求に応じて、前記測光領域を測光する、ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
撮像手段に対して相対的に移動する対象物を認識するための画像を画像認識システムに提供する撮像装置であって、
対象物の移動に対応するように予め定められた、測光領域に関する情報に基づいて、前記測光領域を測光する測光手段と、
前記測光手段による測光結果に基づいて、移動した対象物に適合するように撮像面を露光する露光手段と、
前記露光手段により露光された前記撮像面に結像された対象物の像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により取得した対象物の画像を画像認識システムに出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
複数の対象物を認識する画像認識システムに画像を提供する撮像装置の露出制御方法であって、
前記複数の対象物それぞれに対応するように予め定められた、測光領域に関する情報に基づいて、前記測光領域を測光し、
前記測光手段による測光結果に基づいて、前記複数の対象物それぞれに適合するように撮像面を順次露光する、
ことを特徴とする撮像装置の露出制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、撮像装置の露出制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、見るための画像を取得するためのビューカメラでは、オートブラケットモードにより露出レベルを変化させて、最適な画像を撮影することが知られている。
【０００３】
特許文献１には、測光結果と被写体の目標輝度に差がある場合にオートブラケットモードが設定されていると、露出値を変えた複数枚の画像を取得し、その中から最適な露出条件の画像を使用することが示されている。したがって、自動、もしくは手動で露出値を決定した被写体について、露出の補正をした画像を取得することができる。
【特許文献１】特開昭６３−３７３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
画像認識用のカメラとして複数のシステムにその画像を利用する場合、システムごとに対象物やその周囲の状況が異なるとき、露出値を一つのシステムに合わせても、他のシステムで得られる画像の品質が低下することがある。
【０００５】
例えば、画像品質を向上させるため、オートブラケットモードを利用して、２つのシステムで画像を取得する場合、基本となる測光パターンをいずれかのシステムに合わせるか、両方のシステムの中間の測光パターンを使用することになる。そうすると、露出値のレベルが、各システムで適正になるとは言えない。
【０００６】
オートブラケットモードでは、露出制御を変更して、複数の露出値のレベルが得られる。しかし、どのレベルが最適であるかを判断するために、すなわち、使用する画像を選択するためのロジックが必要とされる。そのため、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）の構成が複雑になるとともに、応答性を低下させる虞がある。
【０００７】
すなわち、取得画像の中から最適な画像を抽出するために、どの画像が最適であるかを判断する手段を後段の装置で実行する場合には、即時性も失われることになる。
【０００８】
上記の実状に鑑みて、本発明は、複数の対象物を認識する画像認識システムに出力する画像について、最適な露出レベルの設定が可能な撮像装置を提供することを目的とする。また、本発明は、移動する物体を対象とする画像認識システムに出力する画像について、最適な露出レベルの設定が可能な撮像装置を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る撮像装置は、
複数の対象物を認識する画像認識システムに画像を提供する撮像装置であって、
前記複数の対象物それぞれに対応するように予め定められた測光パターンテーブルに基づいて、前記測光領域を測光する測光手段と、
前記測光手段による測光結果に基づいて、前記測光領域の位置と該位置に対応した重み付けを行い、前記測光領域内の被写体輝度を算出し、算出した被写体輝度に応じて露光を行う露光手段と、
前記露光手段により露光された前記撮像面に結像された前記複数の対象物の像を撮像する撮像手段と、
前記露光手段により特定の対象物に適合するように露光されて、前記撮像手段により取得された画像を、該特定の対象物を認識すべき画像認識システムに出力する出力手段と、
を備える、ことを特徴とする。
【００１０】
測光手段は、撮像手段により取得された画像について測光領域を測光するようにしてもよい。
【００１１】
出力手段は、出力した画像に含まれる特定の対象物に対応する測光領域に関する情報が該特定の対象物を認識すべき画像認識システムにて判別されるように、該情報を画像に加えるようにしてもよい。
【００１２】
測光手段は、画像認識システムからの要求に応じて、測光領域を測光するようにしてもよい。
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る撮像装置は、
撮像手段に対して相対的に移動する対象物を認識するための画像を画像認識システムに提供する撮像装置であって、
対象物の移動に対応するように予め定められた、測光領域に関する情報に基づいて、前記測光領域を測光する測光手段と、
前記測光手段による測光結果に基づいて、移動した対象物に適合するように撮像面を露光する露光手段と、
前記露光手段により露光された前記撮像面に結像された対象物の像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により取得した対象物の画像を画像認識システムに出力する出力手段と、
を備える、ことを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係る撮像装置の露出制御方法は、
複数の対象物を認識する画像認識システムに画像を提供する撮像装置の露出制御方法であって、
前記複数の対象物それぞれに対応するように予め定められた、測光領域に関する情報に基づいて、前記測光領域を測光し、
前記測光手段による測光結果に基づいて、前記複数の対象物それぞれに適合するように撮像面を順次露光する、
ことを特徴とする。
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明の第４の観点に係るプログラムは、
複数の対象物を認識する画像認識システムに画像を提供する撮像装置のためのプログラムであって、
コンピュータを、
前記複数の対象物それぞれに対応するように予め定められた、測光領域に関する情報に基づいて、前記測光領域を測光する測光手段、
前記測光手段による測光結果に基づいて、前記複数の対象物それぞれに適合するように撮像面を順次露光する露光手段、
前記露光手段により特定の対象物に適合するように露光された前記撮像面に結像された前記複数の対象物の像を撮像することにより取得した前記複数の対象物を含む画像を、該特定の対象物を認識すべき画像認識システムに出力する出力手段、として機能させる、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、画像認識システムに出力する画像について、最適な露出レベルの設定が可能となるので、画像認識システムの認識率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施の形態にかかる画像認識用カメラについて、以下図面を参照して説明する。
【００１８】
図１を参照して、一例を説明すると、図１において、画像認識用カメラ１は、ＣＰＵ１１、光学部１２、撮像部１３、信号処理部１４、表示部１５を備える。
【００１９】
ＣＰＵ１１は、マイクロプロセッサから構成され、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を有する。ＲＯＭには、後述する露光制御を行うためのプログラムが記憶される。このプログラムは、ＲＡＭ上に読み出されて実行される。ＲＯＭには、後述する測光パターンテーブルが記憶される。
【００２０】
光学部１２は、撮影レンズと、フォーカスレンズと、それぞれを駆動する駆動部とを有する。撮影レンズは、駆動部により光軸方向に移動されて、所定のズーム比に調整される。フォーカスレンズは、駆動部により光軸方向に移動されて、光学像のフォーカスを調整する。
【００２１】
撮像部１３は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）撮像素子１３１と、ＣＤＳ（Correlation Double Sampling）回路１３２と、増幅回路１３３と、Ａ／Ｄ変換回路１３４、タイミング発生回路１３５とを有する。この場合、撮像部１３には、ＣＭＯＳ等の素子を使用することも可能である。
【００２２】
ＣＣＤ撮像素子１３１は、インターレース方式で走査され、１フレームについて、ＯＤＤ／ＥＶＥＮのアナログのフィールド信号を生成し、順次出力する。
【００２３】
ＣＤＳ回路１３２は、ＣＣＤ撮像素子１３１の出力信号を相関二重サンプリングする。
【００２４】
増幅回路１３３は、出力信号を帰還して、ＣＤＳ回路１３２から供給された信号を所定の利得が得られるように増幅する。
【００２５】
Ａ／Ｄ変換回路１３４は、増幅回路１３３により増幅された信号をＡ／Ｄ変換したデジタル信号を出力する。
【００２６】
タイミング発生回路１３５は、撮影フレームレートと同じ周期で基準パルスを発生する。例えば基準パルスの立ち下がりから次の基準パルスの立ち下がりまでが１フレーム期間となる。
【００２７】
タイミング発生回路１３５は、電子シャッタパルスを発生させて、ＣＣＤ撮像素子１３１に入力する。電子シャッタパルスにより、ＣＣＤ撮像素子１３１は、それまで蓄積した電荷を掃き出して消去するので、タイミング発生回路１３５は、電子シャッタパルスを発生するタイミングによりＣＣＤ撮像素子１３１の電荷蓄積時間、すなわち露光時間を調節する。
【００２８】
信号処理部１４は、ＲＧＢ分離回路と、信号合成回路とを有する。
【００２９】
ＲＧＢ分離回路は、Ａ／Ｄ変換器からのデジタル信号をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各信号に分離する。
【００３０】
信号合成回路は、ＲＧＢ分離回路で分離されたＲ、Ｇ、Ｂ信号に基づいて、Ｙ（輝度）信号、Ｃ（chroma）信号を生成し、Ｙ信号とＣ信号とを足し合わせたＮＴＳＣコンポジット信号を出力する。
【００３１】
表示部１５は、同期回路と、保持回路と、出力回路とを有する。
【００３２】
同期回路は、ＯＤＤ／ＥＶＥＮのＮＴＳＣコンポジット信号を同期させるためのクロックパルスを発生する。
【００３３】
保持回路は、クロックパルスのタイミングに応じてＯＤＤ／ＥＶＥＮのＮＴＳＣコンポジット信号を保持する。
【００３４】
出力回路は、保持回路に保持されたＯＤＤ／ＥＶＥＮのＮＴＳＣコンポジット信号から１つのフレーム画像を出力する。出力回路は、ＥＣＵ２１（Electronic Control Unit）により制御される第１の画像認識システム２２及び第２の画像認識システム２３と接続されたデータバス１０に接続されている。
【００３５】
測光パターンテーブルには、測光すべき位置、それぞれの位置の重み付け（例えば、認識すべき対象物が存在する確率の高い位置では重み付けを相対的に高くし、確率の低い位置では重み付けを低くする）を示す値、被写体輝度に対応付けられた露光時間が、パターンごとに格納されている。ここで、各パターンの上記変数は、その画像が使用される上記第１及び第２の画像認識システム２２，２３で認識される対象物に応じて定められている。
【００３６】
図２（ａ）に示すように、測光パターン１では、測光すべき位置を表す測光領域が、撮像範囲の中央に、縦長の矩形形状に定められている。一方、図２（ｂ）に示すように、測光パターン２では、測光領域が、撮像範囲の中央に、横長の矩形形状に定められている。測光パターン１と測光パターン２とは、測光領域の形状が異なる。
【００３７】
図２（ｃ）に示すように、測光パターン３では、測光領域が、撮像範囲の左側に定められている。一方、図２（ｄ）に示すように、測光パターン４では、測光領域が、撮像範囲の右側に測光パターン３と同一の形状に定められている。測光パターン３と測光パターン４とは、測光領域の配置位置が異なる。
【００３８】
図２（ｅ）に示すように、測光パターン５では、１つの測光領域が、撮像範囲の中央に、定められている。一方、図２（ｆ）に示すように、測光パターン６では、２つの測光領域が、撮像範囲の左右側にそれぞれ定められている。測光パターン５と測光パターン６とは、測光領域の数が異なる。
【００３９】
次に、画像認識用カメラ１の撮影時の動作について図３を参照して説明する。
【００４０】
電源がＯＮされると、最初、ＣＰＵ１１は、タイミング発生回路１３５により所定のタイミングで電子シャッタパルスを発生させて、所定の露光時間にて、ＣＣＤ撮像素子１３１により撮像した像のＯＤＤ／ＥＶＥＮのフィールド信号を生成させる（ステップＳ１０１）。このフィールド信号に基づいて、表示部の出力回路から露光制御が行われていないフレーム画像がデータバスに出力される。そして、フレーム画像は、不図示の画像分離回路によりＯＤＤ／ＥＶＥＮの画像に分離され、ＥＣＵ２１の指示に従って、第１の画像認識システム２２、第２の画像認識システム２３に、それぞれ供給される（ステップＳ１０２）。これらの画像は、第１及び第２の画像システム２２，２３で、画像認識には使用されない、すなわち、ダミー画像としても良い。
【００４１】
ＣＰＵ１１は、ステップＳ１０１で生成されたＯＤＤフィールド信号から生成したＹ信号を用いて、ＲＯＭから読み出した測光パターン１に基づいて測光する（ステップＳ１０３）。すなわち、ＣＰＵ１１は、測光パターンテーブルを参照し、測光パターン１の測光すべき位置と重み付けとに従って、測光すべき範囲の被写体輝度を算出する。
【００４２】
ＣＰＵ１１は、算出した被写体輝度に対応する露光時間を求める（ステップＳ１０４）。ＣＰＵ１１は、求めた露光時間となるように、タイミング発生回路１３５から電子シャッタパルスを発生させる（ステップＳ１０５）。対象物が、制御された露光時間で、ＣＣＤ撮像素子１３１により撮像される（ステップＳ１０６）。表示部１５の出力回路は、撮像した像のＯＤＤ／ＥＶＥＮフィールド信号に基づいて露光制御されたフレーム画像をデータバスに出力する。そして、上述したように、フレーム画像は、画像分離回路によりＯＤＤ／ＥＶＥＮの画像に分離され、第１の画像認識システム２２、第２の画像認識システム２３に、それぞれ供給される（ステップＳ１０７）。このとき、第１の画像認識システム２２にて、供給されたＯＤＤ画像に基づいて、対象物の認識が行われる。
【００４３】
ＣＰＵ１１は、ステップＳ１０５で撮像されて出力されるＥＶＥＮフィールド信号から生成したＹ信号を用いて、測光パターン２に基づいて測光する（ステップＳ１０８）。すなわち、ＣＰＵ１１は、測光パターンテーブルに格納された測光パターン２の測光すべき位置と重み付けとに従って、測光すべき範囲の被写体輝度を算出する。
【００４４】
ＣＰＵ１１は、算出した被写体輝度に対応する露光時間を求める（ステップＳ１０９）。ＣＰＵ１１は、求めた露光時間となるように、タイミング発生回路１３５から電子シャッタパルスを発生させる（ステップＳ１１０）。対象物が、制御された露光時間で、ＣＣＤ撮像素子１３１により撮像される（ステップＳ１１１）。表示部１５の出力回路から出力されたフレーム画像は、上記のように、ＯＤＤ／ＥＶＥＮの画像に分離されて、第１の画像認識システム２２、第２の画像認識システム２３に、それぞれ供給される（ステップＳ１１２）。このとき、第２の画像認識システム２３にて、供給されたＥＶＥＮ画像に基づいて、対象物の認識が行われる。
【００４５】
続いて、測光パターン３乃至Ｎについて、上記のステップＳ１０３からステップＳ１１１までと同様のステップを繰り返す。そして、測光パターンＮについての露光（画像取得）が終了すると、ステップＳ１０３に戻り、同様に、測光から露光（画像取得）を繰り返す。
【００４６】
図４（ａ）に、測光パターン５により露光制御されて撮像され、第１の画像認識システム２２に供給されたＯＤＤ画像の例を示す。上記のように、測光パターン５では、測光領域が、撮像範囲の中央に定められているので、ＯＤＤ画像では、中央のＢの部分に露出が合っている。一方、測光パターン６により露光制御されて撮像され、第２の画像認識システム２３に供給されたＥＶＥＮ画像の例を図４（ｂ）に示す。上記のように、測光パターン６では、２つ測光領域が、撮像範囲の左右側にそれぞれ定められているので、ＥＶＥＮ画像では、左右のＡの部分に露出が合っている。
【００４７】
以上説明したように、電源ＯＮ後、最初に所定の露光時間で撮像されたダミーのＯＤＤ／ＥＶＥＮのフィールド信号を用いて、複数の画像認識システムにて認識される異なる対象物に対応して予め定められた測光パターンに基づいて測光する。測光領域の被写体輝度に対応する露光時間となるように、タイミング発生回路１３５から電子シャッタパルスを発生させることにより、対象物が、制御された露光時間でＣＣＤ撮像素子１３１により撮像され、ＯＤＤ／ＥＶＥＮのフィールド信号が出力される。ＯＤＤ／ＥＶＥＮのフィールド信号は、表示部１５で同期で同期して保持され、その出力回路から１フレーム画像として出力される。そして、フレーム画像は、ＯＤＤ／ＥＶＥＮの画像に分離されて、第１の画像認識システム２２に対応して露光制御されて撮像されたＯＤＤ画像が当該システムに供給される。
【００４８】
このように、１フレーム前に撮像された像のＯＤＤ／ＥＶＥＮのフィールド信号を用いて第１の画像認識システム２２に対応する測光パターンに従って測光し、測光結果に基づいて露光制御されたＯＤＤ画像が当該システムに供給される。同様に、第２の画像認識システム２３には、当該システムで認識される対象物に対応する測光パターンに従って測光し、測光結果に基づいて露光制御されたＥＶＥＮ画像が供給される。
【００４９】
したがって、画像認識用カメラから出力される画像が複数の画像認識システムで使用される場合、それぞれのシステムでの画像認識について、最適な露出レベルの設定が可能になる。そのため、特に形状認識等を行う場合に、それぞれの画像認識システムの認識率を向上させることができる。
【００５０】
本発明は、上記の実施の形態に限定されず、その変形及び応用等は任意である。
例えば、上記の実施の形態では、タイミング発生回路１３５で発生した電子シャッタパルスにより露光時間を調節する。しかし、光学部１２にメカニカルシャッタを配置し、電子シャッタの代わりに、露光時間を制御するようにしてもよい。この場合、タイミング発生回路１３５は、電子シャッタパルスの代わりに、メカシャッタパルスを発生し、このパルスに応じてメカニカルシャッタが駆動される。また、タイミング発生回路１３５により電子シャッタパルスとメカニカルシャッタパルスとをそれぞれ発生させて、露光時間を制御することも可能である。また、この場合、レンズ絞り値を変えたり、素子感度を変化させたり、入射光量を変化させることにより、露光制御を行っても良い。
【００５１】
上記の実施の形態では、ＣＣＤ撮像素子１３１は、インターレース方式で走査される。しかし、本発明は、ノンインターレース方式で走査されて、１フレームについて１フィールド信号が出力される場合にも適用可能である。例えば、図５に示すように、画像認識用カメラから出力される画像信号の最前部に、測光パターン情報を符号化して重畳する、すなわち、ヘッダー信号を追加しておく。そうすると、ＥＣＵ２１がそのヘッダー信号を検出し、符号化された測光パターン情報を復号して、該測光パターン情報に対応する対象物を認識すべき画像認識システムに画像信号を供給することができる。
【００５２】
上記の実施の形態では、画像認識カメラ１とＥＣＵ２１とは、データバス１０にそれぞれ接続されている。しかし、ＥＣＵ２１は、図６に示すように、画像認識カメラ１に、制御線により接続されてもよい。この場合、ＥＣＵ２１からの制御信号に応じて、測光パターンを切り替えることも可能である。
【００５３】
上記の実施の形態では、画像認識用カメラ１は、認識すべき対象物が異なる複数の画像認識システムに画像を提供する。しかし、１つの画像認識システムに画像を提供する場合であっても、例えば画像認識用カメラに対して相対的に移動する被写体を認識するときには、一つの測光パターンでは、露出制御が適正に行われないことがある。この場合、図７に示すように、被写体が撮像範囲の中央から、左方、右方、上方、下方に移動することを考慮して、予め定められた複数の測光パターンを順次切り替えることにより、画像認識の精度を向上させることが可能になる。すなわち、測光領域が被写体に対応する場合、図７（ａ）に示すように、適正に露出制御される。しかし、被写体が移動して、測光領域と対応しなくなると、図７（ｂ）に示すように、露出制御が適正にされない。そこで、移動した被写体に対応する予め定められた測光パターンに変更されると、図７（ｃ）に示すように、再度適正に露出制御される。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態にかかる画像認識用カメラの概略構成を示すブロック図である。
【図２】測光パターンを示す模式図である。
【図３】図１の画像認識用カメラの撮像時の動作を示すフローチャートである。
【図４】（ａ）第１の画像認識システムに出力されるＯＤＤ画像の例を示す図である。（ｂ）第２の画像認識システムに出力されるＥＶＥＮ画像の例を示す図である。
【図５】画像認識用カメラから出力される画像信号の最前部に、測光パターン情報を符号化して重畳した例を示す図である。
【図６】画像認識用カメラの画像認識システムとの他の接続例を示す模式図である。
【図７】予め定められた測光パターンを切り替えて、移動する対象物について取得された画像を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１    画像認識用カメラ
１０  データバス
１１  ＣＰＵ（測光手段）
１２  光学部
１３  撮像部
１４  信号処理部
１５  表示部（出力手段）
２１  ＥＣＵ
２２  第１の画像認識システム
２３  第２の画像認識システム
１３１  ＣＣＤ撮像素子（撮像手段）
１３２  ＣＤＳ回路
１３３  増幅回路
１３４  Ａ／Ｄ変換回路
１３５  タイミング発生回路（露光手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図４】
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【図７】
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