(57)【要約】【課題】事前に与える必要のあるデータをできるだけ少なくし、簡便にカメラ調整を可能とする。【解決手段】曲線として写った部分を直線化するような変換係数として、かご内画像から歪みパラメータを推定する歪みパラメータ推定部（１２）と、歪みパラメータを用いてかご内画像から歪み補正後の画像を生成する歪み補正部（１３）と、歪み補正後の画像から複数の直線部分を抽出し、複数の直線部分の交点として算出された消失点の位置とカメラの焦点距離とに基づいてカメラの俯角を推定する俯角推定部（１５）と、現状のカメラ俯角が目標俯角の範囲内であるか否かにより俯角合否判定を行う目標俯角比較部（１６）と、合否判定結果が不合格の場合には、俯角を調整すべき方向を規定するメッセージを表示部（２）に表示させる表示制御部（１８）とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレベータのかご内に設置されたカメラを介してかご内画像を取得する画像取得部と、
前記かご内画像から歪みパラメータを推定する歪みパラメータ推定部と、
前記歪みパラメータ推定部により推定された前記歪みパラメータを用いて、前記かご内画像から歪み補正後の画像を生成する歪み補正部と、
前記歪み補正部で生成された前記歪み補正後の画像から、現状のカメラ俯角を推定する俯角推定部と、
前記俯角推定部により推定された前記現状のカメラ俯角と、あらかじめ設定された目標俯角との比較を行い、前記現状のカメラ俯角が前記目標俯角の範囲内であるか否かにより俯角合否判定を行う目標俯角比較部と、
前記目標俯角比較部による前記俯角合否判定の結果が不合格の場合には、俯角を調整すべき方向を規定するメッセージを表示部に表示させ、作業者に適切な方向への俯角調整を促す表示制御部と
を備え、
前記歪みパラメータ推定部は、前記かご内画像に含まれる本来は直線部であるべき部分が曲線として取得されている部分を抽出し、抽出された部分を歪みのない直線とするような変換係数として、前記歪みパラメータを推定し、
前記俯角推定部は、前記歪み補正後の画像から複数の直線部分を抽出し、前記複数の直線部分の交点である消失点の位置を算出し、あらかじめ設定された前記カメラの焦点距離と、算出した前記消失点の位置とに基づいて、前記カメラの俯角を推定する
エレベータかご内カメラの画角調整装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエレベータかご内カメラの画角調整装置において、
前記画像取得部で取得された前記かご内画像について、輝度変化の最大勾配が、所定のしきい値勾配よりも大きくなるか否かで前記画像のピントの合否を判定するピント判定部
をさらに備え、
前記表示制御部は、前記ピント判定部によりピントの判定結果が不合格の場合には、ピントを調整すべきことを知らせるメッセージを前記表示部に表示させ、作業者にピント調整を促し、
前記歪みパラメータ推定部は、ピント調整後の前記かご内画像から歪みパラメータを推定し、
前記歪み補正部は、前記歪みパラメータ推定部により推定された前記歪みパラメータを用いて、ピント調整後の前記かご内画像から歪み補正後の画像を生成する
エレベータかご内カメラの画角調整装置。
【請求項３】
エレベータのかご内に設置されたカメラを介して取得したかご内画像から、現状のカメラ俯角を推定し、推定した前記現状のカメラ俯角が目標俯角の範囲内でない場合には、適切な方向に俯角調整を行うように作業者を促す機能を実現するためのエレベータかご内カメラの画角調整方法であって、
前記カメラを介してかご内画像を取得する画像取得ステップと、
前記かご内画像から歪みパラメータを推定する歪みパラメータ推定ステップと、
前記歪みパラメータ推定ステップにより推定された前記歪みパラメータを用いて、前記かご内画像から歪み補正後の画像を生成する歪み補正ステップと、
前記歪み補正ステップで生成された前記歪み補正後の画像から、現状のカメラ俯角を推定する俯角推定ステップと、
前記俯角推定ステップにより推定された前記現状のカメラ俯角と、あらかじめ記憶部に設定された目標俯角との比較を行い、前記現状のカメラ俯角が前記目標俯角の範囲内であるか否かにより俯角合否判定を行う目標俯角比較ステップと、
前記目標俯角比較ステップによる前記俯角合否判定の結果が不合格の場合には、俯角を調整すべき方向を規定するメッセージを表示部に表示させ、作業者に適切な方向への俯角調整を促す表示制御ステップと
を備え、
前記歪みパラメータ推定ステップは、前記かご内画像に含まれる本来は直線部であるべき部分が曲線として取得されている部分を抽出し、抽出された部分を歪みのない直線とするような変換係数として、前記歪みパラメータを推定し、
前記俯角推定ステップは、前記歪み補正後の画像から複数の直線部分を抽出し、前記複数の直線部分の交点である消失点の位置を算出し、あらかじめ前記記憶部に設定された前記カメラの焦点距離と、算出した前記消失点の位置とに基づいて、前記カメラの俯角を推定する
エレベータかご内カメラの画角調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレベータのかご内の乗車空間が視野に入るように、カメラの俯角を適切に設定するためのエレベータかご内カメラの画角調整装置およびエレベータかご内カメラの画角調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレベータのかご内カメラは、かご内の乗車空間が視野に入るよう、俯角を適切に設定する必要がある。しかしながら、かごの寸法・レイアウトは、エレベータごとに異なるため、俯角の設定基準を一律に定めることは不可能である。従って、その調整は、作業者の主観的な判断に任されていた。
【０００３】
これに対して、画像認識装置が持っている「人の見え方のモデル」と、実際のカメラ画像の見え方が一致するよう、パン方向（左右首振り）、チルト方向（上下首振り）の調整を支援する従来技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許５３２５２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
この特許文献１のような従来技術は、エレベータやカメラの仕様に関する数多くのデータを事前に与えておく必要があり、現地で実施する作業も多く、作業者に負担がかかるものであった。従って、入力ミスなどの可能性が高まり、利便性に欠けるものであった。
【０００６】
また、カメラのピントについても、ピントがずれたまま運用されると、ぼけた映像が撮影されることとなり、防犯・記録映像としての機能を果たさなくなる課題があった。
【０００７】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、事前に与える必要のあるデータをできるだけ少なくすることにより、簡便にカメラ調整が可能なエレベータかご内カメラの画角調整装置およびエレベータかご内カメラの画角調整方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るエレベータかご内カメラの画角調整装置は、エレベータのかご内に設置されたカメラを介してかご内画像を取得する画像取得部と、かご内画像から歪みパラメータを推定する歪みパラメータ推定部と、歪みパラメータ推定部により推定された歪みパラメータを用いて、かご内画像から歪み補正後の画像を生成する歪み補正部と、歪み補正部で生成された歪み補正後の画像から、現状のカメラ俯角を推定する俯角推定部と、俯角推定部により推定された現状のカメラ俯角と、あらかじめ設定された目標俯角との比較を行い、現状のカメラ俯角が目標俯角の範囲内であるか否かにより俯角合否判定を行う目標俯角比較部と、目標俯角比較部による俯角合否判定の結果が不合格の場合には、俯角を調整すべき方向を規定するメッセージを表示部に表示させ、作業者に適切な方向への俯角調整を促す表示制御部とを備え、歪みパラメータ推定部は、かご内画像に含まれる本来は直線部であるべき部分が曲線として取得されている部分を抽出し、抽出された部分を歪みのない直線とするような変換係数として、歪みパラメータを推定し、俯角推定部は、歪み補正後の画像から複数の直線部分を抽出し、複数の直線部分の交点である消失点の位置を算出し、あらかじめ設定されたカメラの焦点距離と、算出した消失点の位置とに基づいて、カメラの俯角を推定するものである。
【０００９】
また、本発明に係るエレベータかご内カメラの画角調整方法は、エレベータのかご内に設置されたカメラを介して取得したかご内画像から、現状のカメラ俯角を推定し、推定した現状のカメラ俯角が目標俯角の範囲内でない場合には、適切な方向に俯角調整を行うように作業者を促す機能を実現するためのエレベータかご内カメラの画角調整方法であって、カメラを介してかご内画像を取得する画像取得ステップと、かご内画像から歪みパラメータを推定する歪みパラメータ推定ステップと、歪みパラメータ推定ステップにより推定された歪みパラメータを用いて、かご内画像から歪み補正後の画像を生成する歪み補正ステップと、歪み補正ステップで生成された歪み補正後の画像から、現状のカメラ俯角を推定する俯角推定ステップと、俯角推定ステップにより推定された現状のカメラ俯角と、あらかじめ記憶部に設定された目標俯角との比較を行い、現状のカメラ俯角が目標俯角の範囲内であるか否かにより俯角合否判定を行う目標俯角比較ステップと、目標俯角比較ステップによる俯角合否判定の結果が不合格の場合には、俯角を調整すべき方向を規定するメッセージを表示部に表示させ、作業者に適切な方向への俯角調整を促す表示制御ステップとを備え、歪みパラメータ推定ステップは、かご内画像に含まれる本来は直線部であるべき部分が曲線として取得されている部分を抽出し、抽出された部分を歪みのない直線とするような変換係数として、歪みパラメータを推定し、俯角推定ステップは、歪み補正後の画像から複数の直線部分を抽出し、複数の直線部分の交点である消失点の位置を算出し、あらかじめ記憶部に設定されたカメラの焦点距離と、算出した消失点の位置とに基づいて、カメラの俯角を推定するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、歪み補正後の画像から消失点の位置を算出し、既知であるカメラの焦点距離と消失点の位置から現状のカメラの俯角を推定し、推定した俯角が所望の範囲内にない場合には、俯角調整方向を作業者に知らせる機能を有することにより、事前に与える必要のあるデータをできるだけ少なくすることにより、簡便にカメラ調整が可能なエレベータかご内カメラの画角調整装置およびエレベータかご内カメラの画角調整方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１におけるエレベータかご内カメラの画角調整装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるカメラの俯角調整に関する説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるピント判定部によるピントの合否判定に関する説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１における歪み補正の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１における消失点に関する説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１におけるエレベータかご内カメラの画角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】
【００１２】
以下、本発明のエレベータかご内カメラの画角調整装置およびエレベータかご内カメラの画角調整方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
本発明は、ピント調整、画像歪み調整、俯角調整を、使用するカメラの焦点距離に関する情報に基づいて容易に実施でき、作業者の負担を軽減するとともに、作業者の技量によらず、一定レベル以上の調整精度を確保できるものである。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１におけるエレベータかご内カメラの画角調整装置の構成図である。図１に示した本実施の形態１におけるエレベータかご内カメラの画角調整装置は、画像取得部１１、歪みパラメータ推定部１２、歪み補正部１３、データ記憶部１４、俯角推定部１５、目標俯角比較部１６、ピント判定部１７、および表示制御部１８を備えて構成されている。
【００１４】
そして、本実施の形態１におけるエレベータかご内カメラの画角調整装置は、カメラ１から取得した画像に基づいて、必要に応じて、表示部２にガイダンス表示を行った上で、ピント調整、画像歪み調整、俯角調整を簡便に実施できる点を技術的特徴としている。
【００１５】
図２は、本発明の実施の形態１におけるカメラの俯角調整に関する説明図である。まず始めに、この図２に基づいて、通常の俯角の設定方法について説明する。
（手順１）かご内照明３が視野に入らないように、カメラ１の俯角を下向きにする。
俯角が小さい場合（より上向きの方向の場合）には、かご内照明３が画像に写り込む可能性がある。
【００１６】
この場合、オートゲイン制御付きのカメラにおいて、特に問題となる。オートゲイン制御付きのカメラでは、かご内照明３が画像に写り込まれる状況では、画像全体が明るめになるので、ゲインが下げられ、入力画像が暗めになるように調整される。すなわち、本来撮影したい範囲（かご内乗車空間）が暗めに写り、写したい対象物（人物）が暗めに写ることとなる。
【００１７】
この結果、かご内カメラを用いた画像認識装置の感度が低下してしまう。また、俯角が小さいと、カメラ直下の範囲が写らなくなる。そこで、カメラの俯角は、まず始めに、下向きに調整することとしている。
【００１８】
（手順２）扉５の近傍の上部に設置されたかご内インジケータ４が視野に入るように、カメラの俯角を上向きにする。
手順１により俯角を大きくし過ぎる（下向きにし過ぎる）と、かご内インジケータ４が写らないこととなり、本来撮影したい範囲（かご内乗車空間）が視野内から外れてしまう結果となる。そこで、カメラの俯角は、かご内インジケータ４が視野からはずれてしまうほど俯角を下向きにしないように調整される。
【００１９】
（手順３）手順１、２の調整を加味した上で、かご内照明３が視野に入らない程度に、できるだけ俯角を小さくする（上向きにする）。
【００２０】
このような通常の俯角の設定方法を前提に、本願発明による、定量的に最適な俯角を設定するための考え方について説明する。
（１）目標俯角について
目標となる俯角は、厳密には、下記のパラメータに依存する。
・カメラ１の画角（焦点距離）
・かご内インジケータ４の設置高さ
・カメラ１の設置高さ
・天井高さ
【００２１】
多くの場合、かご内におけるインジケータ４とカメラ１は、いずれもかご内の高い位置に取り付けられている。従って、インジケータ４とカメラ１の設置高さが同じだと仮定すれば、画角を与えることにより、インジケータが写る俯角の範囲（すなわち、目標俯角）が決定できる。
【００２２】
そこで、本発明では、俯角推定部１５により、現状のカメラの俯角を推定し、目標俯角比較部１６により、推定結果と目標俯角とを比較する。そして、俯角推定部１５により、推定結果が目標俯角の範囲を逸脱していると判断した場合には、表示制御部１８を介して表示部に対して、「俯角を上に向けて下さい」、あるいは「俯角を下に向けて下さい」といったメッセージを表示させる。この結果、作業者は、表示内容に基づいて、実際の俯角を目標俯角の範囲内に設定できることとなる。
【００２３】
（２）ピントの判定について
本発明のピント判定部１７は、画像取得部１１を介して取り込んだカメラ画像から、ピントの合否を判定する。ピント判定部１７は、例えば、以下のような方法により、基準映像を用いなくても、画像のコントラストを閾値判定することで、ピントの合否を判定できる。
【００２４】
ピント判定部１７による具体的なピントの合否判定方法を、図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態１におけるピント判定部１７によるピントの合否判定に関する説明図である。
（手順１）図３（ａ）に示したように、画像を水平方向にスキャンし、輝度の変化を調べる。
【００２５】
（手順２）図３（ｂ）に示したように、輝度勾配が最大となる点を求め、その点での勾配の大きさがあらかじめ設定された許容閾値よりも小さければ、ピントがずれていると判定する。
（手順３）ピントがずれていると判定した場合には、ピント判定部１７は、表示制御部１８を介して表示部２に対して、「ピントがずれているので調整して下さい」といったメッセージを表示させることで、作業者に対して、ピント調整を促すことができる構成となっている。
【００２６】
（３）歪みパラメータの推定について
レンズ歪みをもつカメラ１によって直線状の物体を撮影すると、歪みの影響により、直線部分が曲線として写る。一方、かご内カメラ１は、一般に広角であるため、歪みが大きくなる。そこで、本発明では、歪みパラメータ推定部１２および歪み補正部１３の働きにより、歪み補正機能を実現している。
【００２７】
エレベータの場合には、かご内の構造物が主に直線で構成されていることを利用し、画像中の曲線が直線になるような歪みパラメータを算出することが可能となる。そこで、例えば、参考文献（F. Devernay and O. Faugeras. Straight lines have to be straight  Automatic calibration and removal of distortion from scenes of structured environments. Machine Vision and Applications. Vol.13, pp.14-24, 2001.）に示されている従来技術を適用することで、画像から抽出された、本来は直線となるべき曲線部のエッジを折れ線近似し、折れ線に直線を当てはめたときの二乗誤差が最小になるような歪みパラメータを、１枚の画像から求めることができる。
【００２８】
すなわち、歪みパラメータ推定部１２は、エレベータかご内をカメラ１で撮影した画像から、以下のような手順により歪みパラメータを推定することで、あらかじめパラメータを与えておくことを不要としている。また、歪みを除去することにより、後述するように、消失点検出処理の精度が上がる利点もある。
【００２９】
＜歪み補正手順＞
歪みのない理想的な画像の点（ｘｕ、ｙｕ）が、歪みのあるレンズによって（ｘｄ、ｙｄ）に移されるとする。この場合、両座標値は、下式（１）によって関係付けられる。
【００３０】
【数１】
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【００３１】
歪み補正を行うには、上式（１）のＫ１、ｃｘ、ｃｙの推定が必要となる。そこで、これらを、総称して歪みパラメータと呼ぶ。歪みパラメータを推定することにより、歪み補正が可能となる。より複雑なモデルを考えることもあるが、実用上は、上式（１）による簡略化したモデルでも十分であることが知られている。
【００３２】
図４は、本発明の実施の形態１における歪み補正の説明図である。図４（ａ）は、画像取得部１１がカメラ１を介して取得した画像（原画像）であり、歪みが存在している。そして、図４（ｂ）は、参考文献に記載されているような従来技術により、本来は直線部分である箇所を、折れ線として抽出した画像である。さらに、図４（ｃ）は、上式（１）により算出した歪みパラメータを用いて、歪み補正を行った後の画像である。
【００３３】
（４）消失点の検出について
歪み補正済みのかご内画像から、ドアやかご枠の直線を抽出すると、これらの直線群が（画像の下方の）一点で交わる。このような点を消失点と呼ぶ。図５は、本発明の実施の形態１における消失点に関する説明図である。このような消失点の上下方向の位置については、以下の特徴がある。
【００３４】
＜消失点の上下位置の特徴＞
・カメラ１から壁、あるいは扉５までの距離には依存しない。
・カメラ１の設置高さには依存しない。
・カメラ１の俯角に依存する。
・カメラ１の焦点距離に依存する。
【００３５】
従って、カメラ１の焦点距離だけを与えれば、消失点の位置からカメラの俯角を推定できることとなる。ここで、消失点の位置とカメラ俯角との関係は、カメラの焦点位置に応じて、あらかじめテーブル化して与えてもよいし、モデル化して与えてもよい。
【００３６】
そこで、俯角推定部１５は、歪み補正部１３から取得した歪み補正済みの画像から消失点の位置を算出する。さらに、俯角推定部１５は、あらかじめ記憶されたカメラの焦点距離に関する値と、算出した消失点の位置から、カメラ俯角を得ることができる。
【００３７】
図６は、本発明の実施の形態１におけるエレベータかご内カメラの画角調整方法を示すフローチャートである。上述した内容を整理すると、本発明のエレベータかご内カメラの画角調整装置は、図６のフローチャートに従って以下の一連の手順を実行することで、カメラの画角調整を容易に行うことができる。
【００３８】
（ステップＳ１）ピント調整処理
ピント判定部１７は、画像取得部１１を介してカメラ１から取得したかご内画像の輝度変化から勾配最大点を求め、ピントを定量評価する。なお、先の図３は、かご内画像の水平方向の輝度変化から勾配最大点を求める場合を例示したものである。そして、ピント判定部１７は、勾配最大点における勾配が、所定の閾値よりも小さい場合には、表示制御部１８を介して、「ピントがずれているので調整して下さい」といったメッセージを表示部２に表示させることで、作業者に対してピント調整を促す。
【００３９】
この結果、作業者は、表示内容に基づく調整作業により、所定の閾値よりも大きい勾配を有するレベルになるように、カメラのピントを容易に調整することができる。なお、このピント調整処理は、必須の構成ではなく、あらかじめピント調整が実施済みであるか、オートフォーカス機能付きのカメラ、あるいは焦点深度の深いカメラを使用する場合などは、この機能を省略することも可能である。
【００４０】
（ステップＳ２）原画像の歪み補正処理
歪みパラメータ推定部１２は、ピント調整実施後の原画像から、参考文献に開示されたような従来技術を利用して、曲線部の折れ線近似を直線化するための歪みパラメータを、上式（１）を用いて推定する。さらに、歪み補正部１３は、歪みパラメータ推定部１２により算出された歪みパラメータを用いて原画像を補正し、補正済み画像を出力する。
【００４１】
（ステップＳ３）補正済み画像に基づく現状の俯角推定処理
俯角推定部１５は、歪み補正部１３から取得した歪み補正済みの画像から消失点の位置を算出する。さらに、俯角推定部１５は、あらかじめデータ記憶部１４に記憶されたカメラの焦点距離に関する値と、算出した消失点の位置から、現状のカメラの俯角を推定する。
【００４２】
（ステップＳ４）俯角の調整処理
目標俯角比較部１６は、俯角推定部１５により推定された現状のカメラ１の俯角が、あらかじめ設定された目標俯角の範囲に入っているか否かを判定する。そして、目標俯角比較部１６は、推定結果が目標俯角の範囲を逸脱している場合には、表示制御部１８を介して表示部２に対して、「俯角を上に向けて下さい」、あるいは「俯角を下に向けて下さい」といったメッセージを表示させることで、作業者に対して俯角調整を促す。この結果、作業者は、表示内容に基づく調整作業により、目標俯角の範囲に収まるように、カメラの俯角を容易に調整することができる。
【００４３】
以上のように、実施の形態１によれば、作業者は、ピント調整処理、歪み補正処理、現状の俯角推定処理、および俯角の調整処理を、必要に応じて表示されるメッセージに従って順次行うことで、適切な俯角調整を容易に実施することができる。また、現地で入力すべきパラメータはなく、焦点距離をあらかじめ設定しておくだけで、表示内容に従って、個人差なく、一定レベルを満たす俯角調整が実現できる。
【符号の説明】
【００４４】
１  カメラ、２  表示部、１１  画像取得部、１２  パラメータ推定部、１３  歪み補正部、１４  データ記憶部、１５  俯角推定部、１６  目標俯角比較部、１７  ピント判定部、１８  表示制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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