(57)【要約】【課題】カメラシステムにおいて、画像信号における水平方向の高周波成分とその垂直方向の高周波成分とのアンバランスな状態を検知して、撮像部としてのカメラ部が異常状態となっていることを判定可能にする。【解決手段】カメラシステム１００において、画像信号の垂直エッジ信号の絶対値レベルＳａｖを抽出するＡＢＳ（Ｖ）部１１と、垂直エッジ信号の絶対値レベルＳａｖを積算するＶ積算部１２と、画像信号の水平エッジ信号Ｅｓｈの絶対値レベルＳａｈを抽出するＡＢＳ（Ｈ）部２１と、水平エッジ信号の絶対値レベルＳａｈを積算する水平積算部２２と、垂直積算部（Ｖ積算部）１２の出力である積算値Ａｓｖと、水平積算部（Ｈ積算部）２２の出力である積算値Ａｓｈとを比較判定して画像信号の異常状態を判定する比較判定部３０を備えた。【選択図】図１
2009212579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の撮像により画像信号を出力する撮像部と、該画像信号を処理する信号処理部とを備えたカメラシステムであって、
該信号処理部は、
該画像信号の水平方向の高周波成分を検出する水平高周波成分検出部と、
該画像信号の垂直方向の高周波成分を検出する垂直高周波成分検出部と、
該検出された水平方向の高周波成分および該検出された垂直方向の高周波成分の少なくとも一方に基づいて、該画像信号の異常状態を判定する判定部とを有するカメラシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のカメラシステムにおいて、
前記信号処理部は、
前記画像信号の水平方向のエッジ信号を検出する水平エッジ検出回路と、
前記画像信号の垂直方向のエッジ信号を検出する垂直エッジ検出回路とを有し、
前記水平高周波成分検出部は、該水平方向のエッジ信号のレベルに基づいて、該画像信号の水平方向の高周波成分を検出し、
前記垂直高周波成分検出部は、該垂直方向のエッジ信号のレベルに基づいて、該画像信号の垂直方向の高周波成分を検出するカメラシステム。
【請求項３】
請求項２に記載のカメラシステムにおいて、
前記水平高周波成分検出部は、前記水平エッジ検出回路の出力に基づいて前記水平方向のエッジ信号の絶対値レベルを抽出する水平絶対値抽出部と、該水平方向のエッジ信号の絶対値レベルを積算する水平積算部とを有し、
前記垂直高周波成分検出部は、前記垂直エッジ検出回路の出力に基づいて前記垂直方向のエッジ信号の絶対値レベルを抽出する垂直絶対値抽出部と、該垂直方向のエッジ信号の絶対値レベルを積算する垂直積算部とを有するカメラシステム。
【請求項４】
請求項３に記載のカメラシステムにおいて、
前記信号処理部は、
前記水平絶対値抽出部と前記水平積算部との間に設けられ、一定以上の絶対値レベルを有するエッジ信号のみ該水平積算部に出力する水平クリップ回路と、
前記垂直絶対値抽出部と前記垂直積算部との間に設けられ、一定以上の絶対値レベルを有するエッジ信号のみ該垂直積算部に出力する垂直クリップ回路とを有するカメラシステム。
【請求項５】
請求項３に記載のカメラシステムにおいて、
前記信号処理部は、
前記水平絶対値抽出部の前段に設けられ、一定以上の絶対値レベルを有するエッジ信号のみ該水平絶対値抽出部に出力する水平クリップ回路と、
前記垂直絶対値抽出部の前段に設けられ、一定以上の絶対値レベルを有するエッジ信号のみ該垂直絶対値抽出部に出力する垂直クリップ回路とを有するカメラシステム。
【請求項６】
請求項３に記載のカメラシステムにおいて、
前記判定部は、前記撮像部における水平方向の画素数と垂直方向の画素数との比率に応じて、前記水平積算部で得られた積算値と、前記垂直積算部で得られた積算値との差分に基づく異常判定を行うカメラシステム。
【請求項７】
請求項６に記載のカメラシステムにおいて、
前記判定部は、前記水平積算部で得られた積算値および前記垂直積算部で得られた積算値のいずれか一方が実質的にゼロであるとき、前記画像信号が異常状態であると判定するカメラシステム。
【請求項８】
請求項６に記載のカメラシステムにおいて、
前記判定部は、前記水平積算部で得られた積算値と前記垂直積算部で得られた積算値との差分の大きさに基づいて、前記画像信号が異常状態であると判定するカメラシステム。
【請求項９】
請求項７または８に記載のカメラシステムにおいて、
前記信号処理部は、前記判定部が、前記画像信号を異常状態であると判定したとき、警報を発する警告部を有するカメラシステム。
【請求項１０】
請求項２に記載のカメラシステムにおいて、
前記水平高周波成分検出部は、前記水平エッジ検出回路の出力に基づいて前記水平方向のエッジ信号の絶対値レベルを抽出する水平絶対値抽出部と、該水平方向のエッジ信号の絶対値レベルに基づいて該エッジ信号の個数を積算する水平積算部とを有し、
前記垂直高周波成分検出部は、前記垂直エッジ検出回路の出力に基づいて前記垂直方向のエッジ信号の絶対値レベルを抽出する垂直絶対値抽出部と、該垂直方向のエッジ信号の絶対値レベルに基づいて該エッジ信号の個数を積算する垂直積算部とを有するカメラシステム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のカメラシステムにおいて、
前記信号処理部は、
前記水平絶対値抽出部と前記水平積算部との間に設けられ、一定以上の絶対値レベルを有するエッジ信号のみ該水平積算部に出力する水平クリップ回路と、
前記垂直絶対値抽出部と前記垂直積算部との間に設けられ、一定以上の絶対値レベルを有するエッジ信号のみ該垂直積算部に出力する垂直クリップ回路とを有するカメラシステム。
【請求項１２】
請求項１０に記載のカメラシステムにおいて、
前記信号処理部は、
前記水平絶対値抽出部の前段に設けられ、一定以上の絶対値レベルを有するエッジ信号のみ該水平絶対値抽出部に出力する水平クリップ回路と、
前記垂直絶対値抽出部の前段に設けられ、一定以上の絶対値レベルを有するエッジ信号のみ該垂直絶対値抽出部に出力する垂直クリップ回路とを有するカメラシステム。
【請求項１３】
請求項１０に記載のカメラシステムにおいて、
前記判定部は、前記撮像部における水平方向の画素数と垂直方向の画素数との比率に応じて、前記水平積算部で得られた積算値と、前記垂直積算部で得られた積算値との差分に基づく異常判定を行うカメラシステム。
【請求項１４】
請求項１０に記載のカメラシステムにおいて、
前記判定部は、前記水平積算部で得られた積算値および前記垂直積算部で得られた積算値のいずれか一方が実質的にゼロであるとき、前記画像信号が異常状態であると判定するカメラシステム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のカメラシステムにおいて、
前記判定部は、前記水平積算部で得られた積算値と前記垂直積算部で得られた積算値との差分の大きさに基づいて、前記画像信号が異常状態であると判定するカメラシステム。
【請求項１６】
請求項１４または１５に記載のカメラシステムにおいて、
前記信号処理部は、前記判定部が、前記画像信号を異常状態であると判定したとき、警報を発する警告部を有するカメラシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラシステムに関し、特に、画像異常を自動認識するカメラシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、道路の通行状況の監視、建造物構内の監視、あるいは屋外監視などを行う監視システムでは監視カメラを用い、この監視カメラで撮影された映像の変化を判定して異常検出を行うものがある。
【０００３】
このような監視システムには、背景画像の変化、たとえば太陽の位置や雲の移動による撮影画像の輝度変化などの影響を受けることなく、監視している環境内の異常物体を精度よく検出するようにしたものもある。
【０００４】
例えば、特許文献１には、監視カメラにおいて、撮影装置により得られた撮像画像を複数のブロックに分割し、各ブロック毎に処理対象フレームの画像データと、直前のフレームの画像データとを比較して、エッジの有無などにて画像中の異常物体を認識するようにし、これにより異常物体の検出精度を高めたものが開示されている。
【０００５】
図５は、このような監視システムで監視カメラとして用いられている現行のビデオカメラ（以下、カメラシステムともいう。）を説明する図であり、このようなビデオカメラでの複合信号の作成システムを示している。
【０００６】
このビデオカメラ２００は、被写体からの光を集光するレンズ２０１と、レンズ２０１を通して入射する入射光を光電変換する固体撮像素子（ＣＣＤ）２１０と、固体撮像素子２１０を駆動する垂直転送パルスＶｄｐを発生する駆動回路（Ｖｄｒｉｖｅ）２１１と、この駆動回路２１１にトリガパルスＴｐを出力するとともに、固体撮像素子２１０に水平転送パルスＨｄｐを出力するトリガー部（ＴＧ部）２１２と、固体撮像素子２１０から出力されるアナログ画素信号Ａｐｓを処理するアナログフロントエンド部（以下、ＡＦＥ部という。）２２０とを有している。
【０００７】
このＡＦＥ部２２０は、アナログ画素信号Ａｐｓに相関二重サンプリング処理を施してアナログ画素信号のノイズ成分を除去するＣＤＳ（Ｃｏｒｅｌａｔｅｄ  ｄｏｕｂｌｅ  ｓａｍｐｌｉｎｇ）回路２２１と、ＣＤＳ回路２２１から出力されたアナログ画素信号を増幅するＰＧＡ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｇａｉｎ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）回路２２２と、ＰＧＡ回路２２２により増幅されたアナログ画素信号をデジタル画素信号Ｄｐｓに変換するＡＤＣ（ＡＤ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）回路２２３とを有している。
【０００８】
このビデオカメラ２００は、ＡＤＣ回路２２２からのデジタル画素信号Ｄｐｓを１水平期間分遅延させて１Ｈ遅延画素信号Ｄ１ｈを出力する第１の水平遅延回路（１ＨＤＬ回路）２４１と、この第１の１ＨＤＬ回路２４１の出力である１Ｈ遅延画素信号Ｄ１ｈをさらに１水平期間分遅延させて２Ｈ遅延画素信号Ｄ２ｈを出力する第２の水平遅延回路（１ＨＤＬ回路）２４２とを有している。
【０００９】
さらに、ビデオカメラ２００は、第１の１ＨＤＬ回路２４１からの１Ｈ遅延画素信号Ｄ１ｈを基準信号として、この基準信号と、ＡＤＣ回路２２２からのデジタル画素信号Ｄｐｓと、第２の１ＨＤＬ回路２４２からの２Ｈ遅延画素信号Ｄ２ｈとに基づいて、垂直方向における画素信号の変化を強調した輪郭強調成分として垂直エッジ信号Ｅｓｖを出力する垂直輪郭強調回路（ＶＡＲＴ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ  ａｐｅｒｔｕｒｅ）２３０と、基準信号Ｄ１ｈを基にして、水平方向における画素信号の変化を強調した輪郭強調成分として水平エッジ信号Ｅｓｈを出力する水平輪郭強調（ＨＡＲＴ：Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ  ａｐｅｒｔｕｒｅ）機能を有するＨＰＦ（Ｈｉｇｈ  ｐａｓｓ  ｆｉｌｔｅｒ）回路２５１と、第１の１ＨＤＬ回路２４１から出力される１Ｈ遅延画素信号Ｄ１ｈから高周波成分をカットしたフィルタ出力信号Ｌｆｓを生成するＬＰＦ（Ｌｏｗ  ｐａｓｓ  ｆｉｌｔｅｒ）回路２５２とを有している。
【００１０】
また、ビデオカメラ２００は、ＶＡＰＴ回路２３０からの垂直エッジ信号Ｅｓｖと、ＨＰＦ回路２５１からの水平エッジ信号Ｅｓｈと、フィルタ出力信号Ｌｆｓとを加算する第１の加算器２６０と、該第１の加算器２６０から出力された加算信号Ａｄに複合同期（ＣＳＹＮＣ）信号Ｓｃｙを加算してビデオ信号Ｖｓを生成する第２の加算器２６１とを有している。
【００１１】
次に動作について説明する。
【００１２】
図５に示すレンズ２０１を通過した光はＣＣＤ等の固体撮像素子（以下、ＣＣＤともいう。）２１０にて取り込まれると、このＣＣＤ２１０からの出力ＡｐｓはＡＦＥ部２２０に入力される。ＡＦＥ部２２０では、ＣＤＳ回路２２１にて、ノイズ成分が除去され、ＰＧＡ部２２にてＣＤＳ回路の出力信号が増幅され、さらに、ＡＤＣ部２２３にて、ＰＧＡ回路の出力信号がアナログ信号からデジタル信号Ｄｐｓに変換される。
【００１３】
第１の１ＨＤＬ回路２４１は、このＡＦＥ部２２０から出力されたデジタル信号Ｄｐｓを１水平期間分遅延させて１Ｈ遅延画素信号Ｄ１ｈを出力し、第２の１ＨＤＬ回路２４２は、１Ｈ遅延画素信号Ｄ１ｈをさらに１水平期間分遅延させて２Ｈ遅延画素信号Ｄ２ｈを出力する。デジタル信号Ｄｐｓ、１Ｈ遅延画素信号Ｄ１ｈ、および２Ｈ遅延画素信号Ｄ２ｈが垂直輪郭強調回路２３０に入力されると、この垂直輪郭強調回路２３０は、１Ｈ遅延画素信号Ｄ１ｈを基準信号として、この基準信号と、デジタル画素信号Ｄｐｓおよび２Ｈ遅延画素信号Ｄ２ｈに基づいて、垂直方向における画素信号の変化を強調した輪郭強調成分として垂直エッジ信号Ｅｓｖを出力する。図６（ａ）には、デジタル画素信号Ｄｐｓに対して垂直方向の輪郭強調を施して得られる高周波成分Ｓ１を模式的に示している。
【００１４】
１Ｈ遅延画素信号Ｄ１ｈがＨＰＦ回路２５１に入力されると、このＨＰＦ回路２５１は、１Ｈ遅延画素信号Ｄ１ｈを１画素分時間的に遅らせた１Ｐ遅延画素信号Ｄ１ｐを基準信号として、この基準信号と、１Ｈ遅延画素信号Ｄ１ｈと、１Ｐ遅延画素信号Ｄ１ｐをさらに１画素分時間的に遅らせた２Ｐ遅延画素信号Ｄ２ｐとに基づいて、水平方向における画素信号の変化を強調した輪郭強調成分として水平エッジ信号Ｅｓｈを出力する。
【００１５】
なお、このようにデジタル画素信号Ｄｐｓに対して水平方向の輪郭強調を施して得られる高周波成分も、図６（ａ）に示す高周波成分Ｓ１と同様なものとなる。
【００１６】
また、１Ｈ遅延画素信号Ｄ１ｈがＬＰＦ回路２５２を通過することで、その高周波成分をカットした高周波成分除去信号（ＬＰＦ出力）Ｌｆｓとなり、図６（ｂ）には、このフィルタ通過信号Ｌｆｓが模式的に信号Ｓ２として示されている。
【００１７】
次に、第１の加算器２６０は、このＬＰＦ出力Ｌｆｓに、ＶＡＲＴ回路２３０からの出力である垂直エッジ信号（垂直方向の輪郭強調成分）Ｅｓｖと、ＨＰＦ回路２５１からの出力である水平エッジ信号（水平方向の輪郭強調成分）を重畳させて、エッジ重畳信号Ａｄを出力する。図６（ｃ）は、このような高周波成分を重畳したエッジ重畳信号Ａｄを模式的に信号Ｓ３として示している。
【００１８】
最後に、第２の加算器２６１は、このエッジ重畳信号ＡｄにＣＳＹＮＣ（複合同期）信号Ｓｃｙを追加してビデオ信号Ｖｓを作成して出力する。
【００１９】
しかし、このような現行の監視用途等のカメラでは、カメラ画像（モニター）に、背景の映像と見分け難い異常が現れている場合には、カメラ画像（モニター）と実際の映像（被写体）を比較しない限り、ユーザーは実際の映像に異常があると認識できない可能性がある。
【００２０】
例えば、車載のバックビューでモニターが灰色画面になっている異常状態が生じている場合、見方によってはユーザーは何も障害物が無いという勝手な判断の基に車をバックさせる可能性がある。
【特許文献１】特開２００２−２５９９８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
このように、現行のカメラシステムでは、カメラ部の故障などで、画像信号が異常なものとなっても、表示部にはこの異常な画像信号を出力し続けていた。このため、ユーザは、表示画面が画像異常となっていることを認識するまで対応ができないという問題がある。
【００２２】
ところで、上記特許文献１には、異常物体の検出システムが開示されているが、これは、監視領域内に侵入した物体を異常物体として検出するものであり、カメラ自体の故障による表示画像の異常を検出するものではなく、直接この文献の手法をカメラ自体の故障を検知するために用いることはできない。また、この文献に開示の技術では、処理対象フレームの画像データをその直前に処理されたフレームの画像データと比較する処理を行っているため、人が見つけ難い異常な表示状態を検知する技術に適用可能と思われるが、この文献１に開示の方法では、画像データを数ブロックに分割して処理するために、多量のデータ処理が必要となり、また、処理対象フレームの画像データをその直前に処理されたフレームの画像データと比較するため、フレームメモリが必要となる。この結果、異常物体の検出システムがおおがかりな検出システムとなってしまう。言い換えると、この文献１に開示の検出システムは、監視画像中の異常物体を認識するシステムとしては適しているが、カメラ側の異常を認識する機能を実現するには、おおがかりなシステムとなるものである。
【００２３】
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたもので、カメラの異常状態を簡単な信号処理により検出して、ユーザーがこの異常状態を認識するようユーザーに警告することができるカメラシステムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明に係るカメラシステムは、被写体の撮像により画像信号を出力する撮像部と、該画像信号を処理する信号処理部とを備えたカメラシステムであって、該信号処理部は、該画像信号の水平方向の高周波成分を検出する水平高周波成分検出部と、該画像信号の垂直方向の高周波成分を検出する垂直高周波成分検出部と、該検出された水平方向の高周波成分および該検出された垂直方向の高周波成分の少なくとも一方に基づいて、該画像信号の異常状態を判定する判定部とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２５】
本発明は、上記カメラシステムにおいて、前記信号処理部は、前記画像信号の水平方向のエッジ信号を検出する水平エッジ検出回路と、前記画像信号の垂直方向のエッジ信号を検出する垂直エッジ検出回路とを有し、前記水平高周波成分検出部は、該水平方向のエッジ信号のレベルに基づいて、該画像信号の水平方向の高周波成分を検出し、前記垂直高周波成分検出部は、該垂直方向のエッジ信号のレベルに基づいて、該画像信号の垂直方向の高周波成分を検出することが好ましい。
【００２６】
本発明は、上記カメラシステムにおいて、前記水平高周波成分検出部は、前記水平エッジ検出回路の出力に基づいて前記水平方向のエッジ信号の絶対値レベルを抽出する水平絶対値抽出部と、該水平方向のエッジ信号の絶対値レベルを積算する水平積算部とを有し、前記垂直高周波成分検出部は、前記垂直エッジ検出回路の出力に基づいて前記垂直方向のエッジ信号の絶対値レベルを抽出する垂直絶対値抽出部と、該垂直方向のエッジ信号の絶対値レベルを積算する垂直積算部とを有することが好ましい。
【００２７】
本発明は、上記カメラシステムにおいて、前記信号処理部は、前記水平絶対値抽出部と前記水平積算部との間に設けられ、一定以上の絶対値レベルを有するエッジ信号のみ該水平積算部に出力する水平クリップ回路と、前記垂直絶対値抽出部と前記垂直積算部との間に設けられ、一定以上の絶対値レベルを有するエッジ信号のみ該垂直積算部に出力する垂直クリップ回路とを有することが好ましい。
【００２８】
本発明は、上記カメラシステムにおいて、前記信号処理部は、前記水平絶対値抽出部の前段に設けられ、一定以上の絶対値レベルを有するエッジ信号のみ該水平絶対値抽出部に出力する水平クリップ回路と、前記垂直絶対値抽出部の前段に設けられ、一定以上の絶対値レベルを有するエッジ信号のみ該垂直絶対値抽出部に出力する垂直クリップ回路とを有することが好ましい。
【００２９】
本発明は、上記カメラシステムにおいて、前記判定部は、前記撮像部における水平方向の画素数と垂直方向の画素数との比率に応じて、前記水平積算部で得られた積算値と、前記垂直積算部で得られた積算値との差分に基づく異常判定を行うことが好ましい。
【００３０】
本発明は、上記カメラシステムにおいて、前記判定部は、前記水平積算部で得られた積算値および前記垂直積算部で得られた積算値のいずれか一方が実質的にゼロであるとき、前記画像信号が異常状態であると判定することが好ましい。
【００３１】
本発明は、上記カメラシステムにおいて、前記判定部は、前記水平積算部で得られた積算値と前記垂直積算部で得られた積算値との差分の大きさに基づいて、前記画像信号が異常状態であると判定することが好ましい。
【００３２】
本発明は、上記カメラシステムにおいて、前記信号処理部は、前記判定部が、前記画像信号を異常状態であると判定したとき、警報を発する警告部を有することが好ましい。
【００３３】
本発明は、上記カメラシステムにおいて、前記水平高周波成分検出部は、前記水平エッジ検出回路の出力に基づいて前記水平方向のエッジ信号の絶対値レベルを抽出する水平絶対値抽出部と、該水平方向のエッジ信号の絶対値レベルに基づいて該エッジ信号の個数を積算する水平積算部とを有し、前記垂直高周波成分検出部は、前記垂直エッジ検出回路の出力に基づいて前記垂直方向のエッジ信号の絶対値レベルを抽出する垂直絶対値抽出部と、該垂直方向のエッジ信号の絶対値レベルに基づいて該エッジ信号の個数を積算する垂直積算部とを有することが好ましい。
【００３４】
本発明は、上記カメラシステムにおいて、前記信号処理部は、前記水平絶対値抽出部と前記水平積算部との間に設けられ、一定以上の絶対値レベルを有するエッジ信号のみ該水平積算部に出力する水平クリップ回路と、前記垂直絶対値抽出部と前記垂直積算部との間に設けられ、一定以上の絶対値レベルを有するエッジ信号のみ該垂直積算部に出力する垂直クリップ回路とを有することが好ましい。
【００３５】
本発明は、上記カメラシステムにおいて、前記信号処理部は、前記水平絶対値抽出部の前段に設けられ、一定以上の絶対値レベルを有するエッジ信号のみ該水平絶対値抽出部に出力する水平クリップ回路と、前記垂直絶対値抽出部の前段に設けられ、一定以上の絶対値レベルを有するエッジ信号のみ該垂直絶対値抽出部に出力する垂直クリップ回路とを有することが好ましい。
【００３６】
本発明は、上記カメラシステムにおいて、前記判定部は、前記撮像部における水平方向の画素数と垂直方向の画素数との比率に応じて、前記水平積算部で得られた積算値と、前記垂直積算部で得られた積算値との差分に基づく異常判定を行うことが好ましい。
【００３７】
本発明は、上記カメラシステムにおいて、前記判定部は、前記水平積算部で得られた積算値および前記垂直積算部で得られた積算値のいずれか一方が実質的にゼロであるとき、前記画像信号が異常状態であると判定することが好ましい。
【００３８】
本発明は、上記カメラシステムにおいて、前記判定部は、前記水平積算部で得られた積算値と前記垂直積算部で得られた積算値との差分の大きさに基づいて、前記画像信号が異常状態であると判定することが好ましい。
【００３９】
本発明は、上記カメラシステムにおいて、前記信号処理部は、前記判定部が、前記画像信号を異常状態であると判定したとき、警報を発する警告部を有することが好ましい。
【００４０】
以下、本発明の作用について説明する。
【００４１】
本発明においては、被写体の撮像により画像信号を出力する撮像部と、該画像信号を処理する信号処理部とを備えたカメラシステムにおいて、該信号処理部は、該画像信号の水平方向の高周波成分を検出する水平高周波成分検出部と、該画像信号の垂直方向の高周波成分を検出する垂直高周波成分検出部と、該検出された水平方向の高周波成分および該検出された垂直方向の高周波成分の少なくとも一方に基づいて、該画像信号の異常状態を判定する判定部とを有しているので、画像信号における水平方向の高周波成分とその垂直方向の高周波成分とのアンバランスな状態を検知して、撮像部としてのカメラ部が異常状態となっていることを判定することができる。これにより、監視カメラや車載バックビューカメラのように、たえず周囲をモニターするカメラシステムにて、カメラ側の異常を検知して、ユーザーがこの異常を認識するよう警告することができる。
【００４２】
また、本発明においては、画像信号における水平方向の高周波成分を、水平方向のエッジ信号の絶対値レベルを積算して求め、画像信号における垂直方向の高周波成分を、垂直方向のエッジ信号の絶対値レベルを積算して求め、これらの積算値に基づいて、水平方向の高周波成分とその垂直方向の高周波成分とのアンバランスな状態を検出するので、画面上では認識し難い軽微なカメラの異常状態をも検出することができる。
【００４３】
また、本発明においては、画像信号における水平方向の高周波成分を、水平方向のエッジ信号の個数を積算して求め、画像信号における垂直方向の高周波成分を、垂直方向のエッジ信号の個数を積算して求め、これらの積算値に基づいて、水平方向の高周波成分とその垂直方向の高周波成分とのアンバランスな状態を検出するので、画面上では認識し難い軽微なカメラの異常状態をも検出することができる。
【００４４】
また、本発明においては、水平絶対値抽出部と前記水平積算部との間に設けられ、一定以上の絶対値レベルを有するエッジ信号のみ該水平積算部に出力する水平クリップ回路と、垂直絶対値抽出部と前記垂直積算部との間に設けられ、一定以上の絶対値レベルを有するエッジ信号のみ該垂直積算部に出力する垂直クリップ回路とを有するので、雑音レベルを除去して、カメラの異常状態を精度よく検出することができる。
【００４５】
また、本発明においては、上記カメラシステムにおいて、画像信号を異常状態であると判定したとき、警報を発する警告部を有するので、音声や画像表示により異常状態をユーザーに知らせることができる。
【発明の効果】
【００４６】
以上のように、本発明によれば、カメラシステムがカメラ画像の異常を自ら検出し、異常をユーザーに知らせることが可能となり、これにより、ユーザの注意力を喚起させ、事故等の発生をより適切に回避することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００４８】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１に係るカメラシステムを説明する図である。
【００４９】
このカメラシステム１００は、被写体からの光を集光するレンズ１０１と、レンズ１０１からの入射光を光電変換する固体撮像素子（ＣＣＤ）１１０と、固体撮像素子１１０を駆動する垂直転送パルスＶｄｐを発生する駆動回路（Ｖｄｒｉｖｅ）１１１と、この駆動回路１１１にトリガパルスＴｐを出力するとともに、固体撮像素子１１０に水平転送パルスＨｄｐを出力するトリガー部（ＴＧ部）１１２と、固体撮像素子１１０から出力されるアナログ画素信号Ａｐｓを処理するアナログフロントエンド部（以下、ＡＦＥ部という。）１２０とを有している。ＡＦＥ部１２０は、ＣＤＳ回路１２１と、ＰＧＡ回路１２２と、ＡＤＣ回路１２３とを有している。これらの回路は従来のカメラシステムにおけるものと同一である。
【００５０】
このビデオカメラ１００は、ＡＤＣ回路１２２からのデジタル画素信号Ｄｐｓを１水平期間分遅延させて１Ｈ遅延画素信号Ｄ１ｈを出力する第１の水平遅延回路（１ＨＤＬ回路）１４１と、この第１の１ＨＤＬ回路２４１の出力である１Ｈ遅延画素信号Ｄ１ｈをさらに１水平期間分遅延させて２Ｈ遅延画素信号Ｄ２ｈを出力する第２の水平遅延回路（１ＨＤＬ回路）１４２とを有している。
【００５１】
さらに、ビデオカメラ１００は、第１の１ＨＤＬ回路１４１からの１Ｈ遅延画素信号Ｄ１ｈを基準信号として、この基準信号と、ＡＤＣ回路１２２からのデジタル画素信号Ｄｐｓと、第２の１ＨＤＬ回路１４２からの２Ｈ遅延画素信号Ｄ２ｈとに基づいて、垂直方向における画素信号の変化を強調した輪郭強調成分として垂直エッジ信号Ｅｓｖを出力する垂直輪郭強調回路１３０と、基準信号Ｄ１ｈを基にして、水平方向における画素信号の変化を強調した輪郭強調成分として水平エッジ信号Ｅｓｈを出力する水平輪郭強調機能を有するＨＰＦ回路１５１と、第１の１ＨＤＬ回路１４１から出力される１Ｈ遅延画素信号Ｄ１ｈから高周波成分をカットしたフィルタ出力信号Ｌｆｓを生成するＬＰＦ回路１５２とを有している。
【００５２】
また、ビデオカメラ１００は、ＶＡＰＴ回路１３０からの垂直エッジ信号Ｅｓｖと、ＨＰＦ回路１５１からの水平エッジ信号Ｅｓｈと、フィルタ出力信号Ｌｆｓとを加算する第１の加算器１６０と、該第１の加算器１６０から出力された加算信号Ａｄに複合同期（ＣＳＹＮＣ）信号Ｓｃｙを加算してビデオ信号Ｖｓを生成する第２の加算器１６１とを有している。
【００５３】
そして、この実施形態１のカメラシステム１００はカメラの異常状態を判定する異常事態認識部１０を有している。
【００５４】
この異常事態認識部１０は、垂直輪郭強調回路（垂直エッジ検出回路）１３０の出力Ｅｓｖである垂直方向のエッジ信号の絶対値レベルＳａｖを抽出する垂直絶対値抽出部（ＡＢＳ（Ｖ）部）１１と、垂直方向のエッジ信号の絶対値レベルＳａｖを積算する垂直積算部（Ｖ積算部）１２と、水平輪郭強調（ＨＡＲＴ）機能を有するＨＰＦ回路１５１の出力である水平方向のエッジ信号Ｅｓｈの絶対値レベルＳａｈを抽出する水平絶対値抽出部（ＡＢＳ（Ｈ））２１と、水平方向のエッジ信号の絶対値レベルＳａｈを積算する水平積算部２２とを有している。また、この異常事態認識部１０は、垂直積算部（Ｖ積算部）１２の出力である積算値Ａｓｖと、水平積算部（Ｈ積算部）２２の出力である積算値Ａｓｈとを比較判定して画像信号の異常状態を判定する比較判定部３０と、該比較判定部からの判定出力Ｃｄに基づいて警告を発する警告部４０とを有している。ここで、警告は音声よるものでも、画像表示によるものでもよい。
【００５５】
また、比較判定部３０には、ＣＣＤにおける水平方向と垂直方向の画素数に比率に応じた比較基準閾値が設定されており、比較判定はこの比較基準値に基づいて行う。
【００５６】
次に動作について説明する。
【００５７】
図１に示すレンズ１０１を通過した光はＣＣＤ等の固体撮像素子１１０で光電変換されて、画素信号ＡｐｓがＡＦＥ部１２０に入力される。ＡＦＥ部１２０では、ＣＤＳ回路１２１にて、ノイズ成分が除去され、ＰＧＡ部１２にてＣＤＳ回路の出力信号が増幅され、さらに、ＡＤＣ部１２３にて、ＰＧＡ回路からの画素信号がアナログ信号からデジタル信号Ｄｐｓに変換される。
【００５８】
このとき、第１の１ＨＤＬ回路１４１は、上記デジタル信号Ｄｐｓを１水平期間分遅延させて１Ｈ遅延画素信号Ｄ１ｈを出力し、第２の１ＨＤＬ回路１４２は、１Ｈ遅延画素信号Ｄ１ｈをさらに１水平期間分遅延させて２Ｈ遅延画素信号Ｄ２ｈを出力する。デジタル信号Ｄｐｓ、１Ｈ遅延画素信号Ｄ１ｈ、および２Ｈ遅延画素信号Ｄ２ｈが垂直エッジ検出回路１３０に入力されると、この回路１３０は、１Ｈ遅延画素信号Ｄ１ｈを基準信号として、この基準信号と、デジタル画素信号Ｄｐｓおよび２Ｈ遅延画素信号Ｄ２ｈに基づいて、垂直方向における画素信号の変化を強調した垂直エッジ信号（輪郭強調成分）Ｅｓｖを出力する（図６（ａ）の信号Ｓ１参照）。
【００５９】
１Ｈ遅延画素信号Ｄ１ｈがＨＰＦ回路１５１に入力されると、このＨＰＦ回路１５１は、１Ｈ遅延画素信号Ｄ１ｈを１画素分時間的に遅らせた１Ｐ遅延画素信号Ｄ１ｐを基準信号として、この基準信号と、１Ｈ遅延画素信号Ｄ１ｈと、１Ｐ遅延画素信号Ｄ１ｐをさらに１画素分時間的に遅らせた２Ｐ遅延画素信号Ｄ２ｐとに基づいて、水平方向における画素信号の変化を強調した輪郭強調成分として水平エッジ信号Ｅｓｈを出力する。
【００６０】
さらに、１Ｈ遅延画素信号Ｄ１ｈがＬＰＦ回路１５２を通過することで、その高周波成分をカットした高周波成分除去信号（ＬＰＦ出力）Ｌｆｓとなる（図６（ｂ）の信号Ｓ２参照）。
【００６１】
次に、第１の加算器１６０は、このＬＰＦ出力Ｌｆｓに、ＶＡＲＴ回路１３０からの出力である垂直エッジ信号（垂直方向の輪郭強調成分）Ｅｓｖと、ＨＰＦ回路１５１からの出力である水平エッジ信号（水平方向の輪郭強調成分）を重畳させて、エッジ重畳信号Ａｄを出力する（図６（ｃ）の信号Ｓ３参照）。
【００６２】
図２は、このような垂直エッジ信号Ｅｓｖおよび水平エッジ信号Ｅｓｈを説明する図である。
【００６３】
図２（ａ）には、フレーム画面Ｆに、暗い背景画像と、その一部の輝度の高い領域Ｒ１〜Ｒ３とが表示されている状態を示している。ここで、領域Ｒ１は最も明るい領域、領域Ｒ２は次に明るい領域、領域Ｒ３はその次に明るい領域であり、輝度は、領域Ｒ１〜Ｒ３の順に順次低くなっている。
【００６４】
図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った水平方向における水平エッジ信号（水平方向の輪郭強調成分）Ｅｓｈの波形を示し、図２（ｃ）は、この水平エッジ信号（水平方向の輪郭強調成分）の絶対値レベルＳａｈの波形（図６（ｄ）の信号Ｓ４）を示している。また、図２（ｄ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線に沿った垂直方向における垂直エッジ信号（垂直方向の輪郭強調成分）Ｅｓｖの波形を示し、図２（ｅ）は、この垂直エッジ信号（垂直方向の輪郭強調成分）の絶対値レベルＳａｖの波形（図６（ｄ）の信号Ｓ４）を示している。
【００６５】
また、水平エッジ信号Ｅｓｈには、エッジ部を示す成分Ｈｐ１〜Ｈｐ１２が現れている。垂直エッジ信号Ｅｓｖには、エッジ部を示す成分Ｖｐ１〜Ｖｐ４が現れている。水平エッジ信号の絶対値レベルＳａｖの波形には、エッジ部の絶対値成分Ａｈ１〜Ａｈ１２が、また垂直エッジ信号の絶対値レベルＳａｖの波形には、エッジ部の絶対値成分Ａｖ１〜Ａｖ４が現れている。
【００６６】
そして、第２の加算器１６１は、上記エッジ重畳信号ＡｄにＣＳＹＮＣ（複合同期）信号Ｓｃｙを追加してビデオ信号Ｖｓを作成して出力する。
【００６７】
また、この実施形態１では、ＡＢＳ（Ｖ）部１１は、垂直方向の高周波成分の絶対値レベルＳａｖ（具体的にはエッジ成分の絶対値レベルＡｖ１〜Ａｖ４）を抽出する。ＡＢＳ（Ｈ）部１２は、水平方向の高周波成分の絶対値レベルＳａｈ（具体的にはエッジ成分の絶対値レベルＡｈ１〜Ａｈ１２）を抽出する。
【００６８】
次に、Ｖ積算部１２は上記垂直方向絶対値レベルを積分して積分値（Ｖ積算値）Ａｓｖを算出する。Ｈ積算部２２は、上記水平方向絶対値レベルを積分して積分値（Ｈ積算値）Ａｓｈを算出する。
【００６９】
そして、比較判定部３０での判定で、Ｖ積算値ＡｓｖがＨ積算値Ａｓｈを大きく上回るならば、つまり、Ｖ積算値Ａｓｖ  ＞＞  Ｈ積算値Ａｓｈ、または、Ｈ積算値Ａｓｈ≒０（実質的にゼロ）ならば、カメラ画像に一般的に水平流れＭ１（図７（ａ））に示すように水平方向の縞模様が発生する状態であると認識し、その判定結果を警告部４０に出力して、アラーム等にてユーザに異常事態を警告する。
【００７０】
また、比較判定部３０での判定で、Ｈ積算値ＡｓｈがＶ積算値Ａｓｖを大きく上回るならば、つまり、Ｖ積算値Ａｓｖ  ＜＜  Ｈ積算値Ａｓｈ、または、Ｖ積算値Ａｓｖ≒０（実質的にゼロ）ならば、カメラ画像に一般的に垂直流れＭ２（図７（ｂ））に示すように垂直方向の縞模様が発生する状態であると認識し、その判定結果を警告部４０に出力して、アラーム等にてユーザに異常事態を警告する。
【００７１】
このように、本実施形態１では、従来のカメラシステムに、カメラが異常であることをカメラ自らが認識する機能システムを追加しているので、システムが異常事態を認識することが可能となる。この結果、この異常認識に基づいてユーザーにアラームを鳴らす、画面にエラー表示を行う、あるいは画面を点滅させる等の警告を発することによって、ユーザに異常事態を認識させることができる。
【００７２】
また、本実施形態では、画像信号における水平方向の高周波成分を、水平方向のエッジ信号の絶対値レベルを積算して求め、画像信号における垂直方向の高周波成分を、垂直方向のエッジ信号の絶対値レベルを積算して求め、これらの積算値に基づいて、水平方向の高周波成分とその垂直方向の高周波成分とのアンバランスな状態を検出するので、画面上では認識し難い軽微なカメラの異常状態をも検出することができる。
【００７３】
（実施形態２）
図３は本発明の実施形態２に係るカメラシステムを説明する図である。
【００７４】
このカメラシステム１００ａは、実施形態１のカメラシステム１００の異常事態認識部１０に代えて、実施形態１のＶ積算部１２およびＨ積算部２２に代わるカウント部１２ａおよびカウント部２２ａを備えた異常事態認識部１０ａを備えたものである。カウント部１２ａは、画像信号における垂直方向の高周波成分を、垂直方向のエッジ信号の個数を積算して求めるものであり、カウント部２２ａは、画像信号における水平方向の高周波成分を、水平方向のエッジ信号の個数を積算して求めるものである。その他の構成は実施形態１と同一である。
【００７５】
このような構成の実施形態２では、カメラシステム１００ａにおいて、画像信号の垂直エッジ信号の絶対値レベルＳａｖを抽出するＡＢＳ（Ｖ）部１１と、垂直エッジ信号の個数を積算するＶ積算部１２ａと、画像信号の水平エッジ信号Ｅｓｈの絶対値レベルＳａｈを抽出するＡＢＳ（Ｈ）部２１と、水平エッジ信号の絶対値レベルＳａｈを積算する水平積算部２２ａと、垂直積算部（Ｖ積算部）１２の出力である積算値Ａｓｖと、水平積算部（Ｈ積算部）２２の出力である積算値Ａｓｈとを比較判定して画像信号の異常状態を判定する比較判定部３０とを備えているので、実施形態１と同様に、カメラシステムにおいて、画像信号における水平方向の高周波成分とその垂直方向の高周波成分とのアンバランスな状態を検知して、撮像部としてのカメラ部が異常状態となっていることを判定することをができる。
【００７６】
また、この実施形態２では、画像信号における水平方向の高周波成分を、水平方向のエッジ信号の個数を積算して求め、画像信号における垂直方向の高周波成分を、垂直方向のエッジ信号の個数を積算して求め、これらの積算値に基づいて、水平方向の高周波成分とその垂直方向の高周波成分とのアンバランスな状態を検出するので、画面上では認識し難い軽微なカメラの異常状態をも検出することができる。
【００７７】
（実施形態３）
図４は本発明の実施形態３に係るカメラシステムを説明する図である。
【００７８】
このカメラシステム１００ｂは、実施形態２のカメラシステム１００ａの異常事態認識部１０ａに代えて、実施形態２のカウント部１２ａおよびカウント部２２ａの前段にそれぞれ設けられたクリップ回路１３および２３を有する異常事態認識部１０ｂを備えたものである。ここで、クリップ回路１３は、一定以上の絶対値レベルを有する垂直エッジ信号のみカウント器１２ａに出力するものである。また、クリップ回路２３は、一定以上の絶対値レベルを有するエッジ信号のみカウント器２２ａに出力するものである。なお、その他の構成は実施形態２と同一である。
【００７９】
このような構成の実施形態３では、カメラシステム１００ｂにおいて、画像信号の垂直エッジ信号の絶対値レベルＳａｖを抽出するＡＢＳ（Ｖ）部１１と、垂直エッジ信号の絶対値レベルＳａｖを積算するＶ積算部１２ａと、画像信号の水平エッジ信号Ｅｓｈの絶対値レベルＳａｈを抽出するＡＢＳ（Ｈ）部２１と、水平エッジ信号の絶対値レベルＳａｈを積算する水平積算部２２ａと、垂直積算部（Ｖ積算部）１２の出力である積算値Ａｓｖと、水平積算部（Ｈ積算部）２２の出力である積算値Ａｓｈとを比較判定して画像信号の異常状態を判定する比較判定部３０を備えているので、実施形態１と同様に、カメラシステムにおいて、画像信号における水平方向の高周波成分とその垂直方向の高周波成分とのアンバランスな状態を検知して、撮像部としてのカメラ部が異常状態となっていることを判定することをができる。
【００８０】
また、この実施形態３では、画像信号における水平方向の高周波成分を、水平方向のエッジ信号の個数を積算して求め、画像信号における垂直方向の高周波成分を、垂直方向のエッジ信号の個数を積算して求め、これらの積算値に基づいて、水平方向の高周波成分とその垂直方向の高周波成分とのアンバランスな状態を検出するので、画面上では認識し難い軽微なカメラの異常状態をも検出することができる。
【００８１】
また、この実施形態３では、一定以上の絶対値レベルを有するエッジ信号のみＶカウント器１２ａに出力するクリップ回路（Ｖ）１３と、一定以上の絶対値レベルを有するエッジ信号のみカウント器（Ｈ）２２ａに出力するクリップ回路（Ｈ）２３とを有するので、エッジ信号の雑音レベルを除去して、カメラの異常状態を精度よく検出することができる。
【００８２】
なお、上記実施形態３では、クリップ回路１３、２３をそれぞれＡＢＳ回路１１、２１の後段に配置しているが、クリップ回路１３、２３をそれぞれＡＢＳ回路１１、２１の前段にに配置してもよい。
【００８３】
さらに、上記実施形態３では、実施形態２のカメラシステムの異常事態認識部１０ａにおいて、クリップ回路１３および２３を設けたものを示したが、クリップ回路１３および２３は、実施形態１のカメラシステムの異常事態認識部１０において、実施形態２のカメラシステムの異常事態認識部１０ａと同様に設けてもよい。
【００８４】
また、上記実施形態では、カメラシステムとして、カメラ部にＣＣＤ型固体撮像素子を用いたものを示しているが、上記実施形態のカメラシステムは、カメラ部にＣＯＭＳ型固体撮像素子を用いたものでもよい。
【００８５】
またさらに、上記実施形態１〜３では、特に説明しなかったが、上記実施形態１〜３のカメラシステム１００、１００ａ、１００ｂは、車載のナビゲーションや交通状況の監視装置に用いることができる。
【００８６】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、画像異常を自動認識するカメラシステムおよびこのカメラシステムを備えた電子情報機器の分野において、監視カメラや車載バックビューカメラのように、たえず周囲をモニターするカメラシステムにて、カメラ側の異常を認識し警告することが可能となり、非常に有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】図１は本発明の実施形態１に係るカメラシステムを説明する図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｅ）は本発明の実施形態１に係るカメラシステムの動作を説明する図である。
【図３】図３は本発明の実施形態２に係るカメラシステムを説明する図である。
【図４】図４は本発明の実施形態３に係るカメラシステムを説明する図である。
【図５】図５は、現行のビデオカメラを説明する図であり、このようなビデオカメラでの複合信号の作成システムを示している。
【図６】図６は、ＶＡＲＴ（図６（ａ）），ＨＡＲＴ（図６（ａ）），ＬＰＦ（図６（ｂ）），加算器（図６（ｃ）），ＡＢＳ（Ｖ）部及びＡＢＳ（Ｈ）部（図６（ｄ））での出力信号の波形を示す図である。
【図７】図７は、カメラ撮影により得られた画像上で、水平流れ状態（図７（ａ））、垂直流れ状態（図７（ｂ））を発生させた様子を示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
１０  異常事態認識部
１１  ＡＢＳ（Ｖ）部
１２  Ｖ積算部
１２ａ  Ｖカウント部
１３  クリップ部（Ｖ）
２１  ＡＢＳ（Ｈ）部
２２  Ｈ積算部
２２ａ  Ｈカウント部
２３  クリップ部（Ｈ）
３０  比較判定部
４０  警告部
１０１  レンズ
１１０  ＣＣＤ
１１１  駆動回路
１１２  ＴＧ部
１２０  ＡＦＥ部
１２１  ＣＤＳ回路
１２２  ＰＧＡ回路
１２３  ＡＤＣ回路
１３０  垂直エッジ信号検出回路（ＶＡＰＴ）
１４１、１４２  １ＨＤＬ回路
１５１  ＨＰＦ回路（ＨＡＰＴ）
１５２  ＬＰＦ回路
１６０、１６１  加算器
【図１】
2009212579.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2009212579.tif 000006
【図５】
2009212579.tif 000007
【図６】
2009212579.tif 000008
【図７】
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