JP2005277582A - パノラマ撮像装置、パノラマ撮像方法、監視システム、パノラマ撮像装置の制御プログラム並びにプログラム記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【課題】 広範な撮影範囲の状況を監視する際に、刻々と周辺の輝度が変化する場所でパノラマ画像を撮影した場合に、自然なパノラマ画像を生成する
【解決手段】 監視装置30は、ネットワーク20を介して接続されたパン/チルトカメラ10により撮影範囲全体を表すパノラマ画像を構成する各単位画像に撮影方向を順次合わせて撮像し、パノラマ画像作成モジュール31により複数の単位画像を張り合わせてパノラマ画像を作成し、作成したパノラマ画像をパノラマ画像管理データベース32に保存し、差異検出モジュール34において差異検出を行う2枚のパノラマ画像を構成する単位画像毎の輝度の差分平均を輝度差分計算モジュール33により算出し、算出された単位画像毎の輝度の差分平均と検出範囲における指定された色成分の信号レベルの差分平均との差を閾値と比較することにより差異検出を行い、差異検出結果表示モジュール38により差異検出結果を画面表示する。
【選択図】 図2
【解決手段】 監視装置30は、ネットワーク20を介して接続されたパン/チルトカメラ10により撮影範囲全体を表すパノラマ画像を構成する各単位画像に撮影方向を順次合わせて撮像し、パノラマ画像作成モジュール31により複数の単位画像を張り合わせてパノラマ画像を作成し、作成したパノラマ画像をパノラマ画像管理データベース32に保存し、差異検出モジュール34において差異検出を行う2枚のパノラマ画像を構成する単位画像毎の輝度の差分平均を輝度差分計算モジュール33により算出し、算出された単位画像毎の輝度の差分平均と検出範囲における指定された色成分の信号レベルの差分平均との差を閾値と比較することにより差異検出を行い、差異検出結果表示モジュール38により差異検出結果を画面表示する。
【選択図】 図2
Description
本発明は、撮影方向を順次変化させて撮像することにより得られたパノラマ画像を介して広範囲の状況を監視するためのパノラマ撮像装置、パノラマ撮像方法、監視システム、パノラマ撮像装置の制御プログラム並びにプログラム記録媒体に関する。
従来より広く用いられている電子スチルカメラは、被写体を撮像することでレンズを通過した光を、CCD等の固体撮像素子により画像信号に変換し、これを記録媒体に記録し、また記録した画像信号を再生することができる。また電子スチルカメラの多くは、撮像した静止画像を表示することができるモニタを備え、これまでに記録した静止画像のうち特定のものを選択して表示することができる。この電子スチルカメラにおいて、モニタに供給される画像信号は、一画面毎の被写体に対応するものである。このため、同時に表示される画像は狭い範囲のものとなり、広範囲の状況を同時に監視することができなかった。
このため、カメラの撮影方向を順にシフトさせながら被写体を撮像することにより、複数の単位画像から構成されるパノラマ状の全体画像を得ることにより、広範囲の状況を監視することができる監視カメラが普及している。特に、近年において、複数の映像信号を縮小/合成し、1フレームの映像信号とする技術も提案され(例えば、特許文献1参照。)、また設置された複数の監視用ビデオカメラから監視映像を集めてビデオテープ等の記録媒体に記録することにより、監視の実現を可能とする集中監視記録システムも提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
従来の監視カメラにより、例えば図17に示すような撮影範囲内を所定の撮影画角で撮像する場合には、撮影方向を水平方向又は垂直方向へ順にシフトさせて撮像する必要がある。仮に撮影範囲のサイズを、上記所定の撮影画角により撮像することにより得られるフレーム(以下、単位画像という。)のサイズのs×t倍で表せるときには、少なくともs×t通りの撮影方向を設定する必要がある。
実際には、監視カメラの撮影方向を、先ず左上に位置する座標(1,1)に合わせて撮像を実行する。次に、この監視カメラの撮影方向を座標(2,1)、(3,1)、(4,1)・・(s,1)と水平方向へ順次変更させて撮像を実行する。1列目の撮像を終了させた後、撮影方向を2列目の座標(1,2)に調整して撮像を実行し、その後、水平方向へ順次シフトさせながら撮像を実行する。かかる動作を繰り返して座標(s,t)まで撮像を実行した後、このs×t個の単位画像を貼り合わせることにより撮影範囲全体を表した全体画像を合成することができる。
しかしながら、従来の如き監視カメラは、一枚の全体画像を生成するために、これを構成する全てのs×t個の単位画像を撮像する必要があり、パノラマ画像を構成する1枚1枚の画像には微妙な時差が生じ輝度が1枚1枚異なるため、2枚のパノラマ画像(特に刻々と周辺の輝度が変化する場所で撮影した画像)の輝度以外の純粋な差異を正確に検出することが出来なかった。
映画館内や夜間の道路状況など刻々と周辺の輝度が変化する場所でパノラマ画像を撮影した場合に、パノラマ画像を構成する1枚1枚の輝度の違いが要因となり画像のつなぎ目の目立つ不自然なパノラマ画像しか撮影できなかった。
そこで本発明は、上述した従来の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、広範な撮影範囲の状況を監視するために撮影範囲全体を表す全体画像を構成する各単位画像を撮像する撮像装置及び方法、監視システム、プログラム並びに記録媒体において、刻々と周辺の輝度が変化する場所でパノラマ画像を撮影した場合に、自然なパノラマ画像を生成することができるパノラマ撮像装置、監視システム、パノラマ撮像装置の制御方法及び制御プログラム並びにプログラム記録媒体を提供することにある。
本発明の更に他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施の形態の説明から一層明らかにされる。
本発明は、撮影範囲全体を表すパノラマ画像を構成する各単位画像に撮影方向を順次合わせて撮像する撮像手段と、上記撮像手段により撮像された複数の単位画像を張り合わせてパノラマ画像を作成するパノラマ画像作成手段と、上記パノラマ画像作成手段により作成されたパノラマ画像を保存管理するパノラマ画像保存管理手段を備えるパノラマ撮像装置であって、上記パノラマ画像保存管理手段に保存されたパノラマ画像について、パノラマ画像を構成する一の単位画像と、当該単位画像よりも先に撮像された同一撮影方向上の単位画像との間で信号レベルの差異を比較することにより、当該一の単位画像における画像位置毎に差異検出を行う差異検出手段と、上記差異検出手段により差異検出を行う検出条件を指定する差異検出設定手段と、上記差異検出手段により差異検出を行う2枚のパノラマ画像を構成する単位画像毎の輝度の差分平均を求める輝度の差分算出手段と、上記差異検出手段による差異検出結果を画面表示する表示手段を備え、上記差異検出手段は、上記差分算出手段により算出された単位画像毎の輝度の差分平均と上記差異検出設定手段により指定された検出範囲における指定された色成分の信号レベルの差分平均との差を閾値と比較することにより差異検出を行うことを特徴とする。
本発明に係るパノラマ撮像装置において、上記差分算出手段は、さらに、パノラマ画像全体の輝度平均と上記パノラマ画像を構成する単位画像毎の輝度平均との差分を検出し、検出した差分を画素単位で各画素の信号値から引くことにより、輝度を補正したパノラマ画像を生成して出力する。
本発明に係るパノラマ撮像方法は、撮影範囲全体を表すパノラマ画像を構成する各単位画像に撮影方向を順次合わせて撮像し、撮像された複数の単位画像を張り合わせてパノラマ画像を作成し、作成したパノラマ画像を保存する撮像ステップと、上記撮像ステップで作成して保存したパノラマ画像について、パノラマ画像を構成する一の単位画像と、当該単位画像よりも先に撮像された同一撮影方向上の単位画像との間で信号レベルの差異を比較することにより、当該一の単位画像における画像位置毎に差異検出を行う差異検出ステップとを有し、上記差異検出ステップでは、差異検出を行う2枚のパノラマ画像を構成する単位画像毎の輝度の差分平均を算出し、算出された単位画像毎の輝度の差分平均と検出範囲における指定された色成分の信号レベルの差分平均との差を閾値と比較することにより差異検出を行い、差異検出結果を画面表示することを特徴とする。
本発明に係るパノラマ撮像方法では、さらに、上記パノラマ画像全体の輝度平均と上記パノラマ画像を構成する単位画像毎の輝度平均との差分を検出し、検出した差分を画素単位で各画素の信号値から引くことにより、輝度を補正したパノラマ画像を生成して出力する。
また、本発明は、撮影範囲全体を表すパノラマ画像を構成する各単位画像に撮影方向を順次合わせて撮像する撮像装置と、上記撮像装置からネットワークを介して送信されてくる複数の単位画像を張り合わせてパノラマ画像を作成するパノラマ画像作成手段と、上記パノラマ画像作成手段により作成されたパノラマ画像を保存管理するパノラマ画像保存管理手段と、上記ネットワークを介して上記撮像装置の撮影方向を指定する方向指定手段とを有する監視装置とからなる監視システムであって、上記監視装置は、上記パノラマ画像保存管理手段に保存されたパノラマ画像について、パノラマ画像を構成する一の単位画像と、当該単位画像よりも先に撮像された同一撮影方向上の単位画像との間で信号レベルの差異を比較することにより、当該一の単位画像における画像位置毎に差異検出を行う差異検出手段と、上記差異検出手段により差異検出を行う検出範囲や信号などを指定する差異検出設定手段と、上記差異検出手段により差異検出を行う2枚のパノラマ画像を構成する単位画像毎の輝度の差分平均を求める輝度の差分算出手段と、上記差異検出手段による差異検出結果を画面表示する表示手段を備え、上記差異検出手段は、上記差分算出手段により算出された単位画像毎の輝度の差分平均と検出範囲における指定された色成分の信号レベルの差分平均との差を閾値と比較することにより差異検出を行うことを特徴とする。
本発明に係る監視システムにおいて、上記差分算出手段は、さらに、パノラマ画像全体の輝度平均と上記パノラマ画像を構成する単位画像毎の輝度平均との差分を検出し、検出した差分を画素単位で各画素の信号値から引くことにより、輝度を補正したパノラマ画像を生成して出力する。
また、本発明は、複数の単位画像を張り合わせて撮影範囲全体を表すパノラマ画像を作成するパノラマ撮像装置の制御プログラムであって、パノラマ画像を構成する各単位画像に撮影方向を順次合わせて撮像し、撮像された複数の単位画像を張り合わせてパノラマ画像を作成し、作成したパノラマ画像を保存する撮像ステップと、上記撮像ステップで作成して保存したパノラマ画像について、パノラマ画像を構成する一の単位画像と、当該単位画像よりも先に撮像された同一撮影方向上の単位画像との間で信号レベルの差異を比較することにより、当該一の単位画像における画像位置毎に差異検出を行う差異検出ステップとを有し、上記差異検出ステップでは、差異検出を行う2枚のパノラマ画像を構成する単位画像毎の輝度の差分平均を算出し、算出された単位画像毎の輝度の差分平均と検出範囲における指定された色成分の信号レベルの差分平均との差を閾値と比較することにより差異検出を行い、差異検出結果を画面表示することを特徴とする。
本発明に係るパノラマ撮像装置の制御プログラムでは、さらに、上記パノラマ画像全体の輝度平均と上記パノラマ画像を構成する単位画像毎の輝度平均との差分を検出し、検出した差分を画素単位で各画素の信号値から引くことにより、輝度を補正したパノラマ画像を生成して出力する。
さらに、本発明は、複数の単位画像を張り合わせて撮影範囲全体を表すパノラマ画像を作成するパノラマ撮像装置の制御プログラムをコンピュータにより読み取り実行可能に書き込まれたプログラム記録媒体であって、上記制御プログラムは、パノラマ画像を構成する各単位画像に撮影方向を順次合わせて撮像し、撮像された複数の単位画像を張り合わせてパノラマ画像を作成し、作成したパノラマ画像を保存する撮像ステップと、上記撮像ステップで作成して保存したパノラマ画像について、パノラマ画像を構成する一の単位画像と、当該単位画像よりも先に撮像された同一撮影方向上の単位画像との間で信号レベルの差異を比較することにより、当該一の単位画像における画像位置毎に差異検出を行う差異検出ステップとを有し、上記差異検出ステップでは、差異検出を行う2枚のパノラマ画像を構成する単位画像毎の輝度の差分平均を算出し、算出された単位画像毎の輝度の差分平均と検出範囲における指定された色成分の信号レベルの差分平均との差を閾値と比較することにより差異検出を行い、差異検出結果を画面表示することを特徴とする。
本発明に係るプログラム記録媒体では、さらに、上記パノラマ画像全体の輝度平均と上記パノラマ画像を構成する単位画像毎の輝度平均との差分を検出し、検出した差分を画素単位で各画素の信号値から引くことにより、輝度を補正したパノラマ画像を生成して出力する。
本発明によれば、パン/チルトカメラを用いて撮影した画像からパノラマ画像を合成する際に、映画館や劇場などそのパノラマ画像を構成する1枚1枚が撮影場所の周辺の輝度変化の影響を受ける場合であっても、撮影時間の違う2枚の画像の輝度の違いを考慮して画像比較をすることができる。また、差異検出領域の縦横分割数と検出閾値を変更できるので、検出領域、検出物の大きさに応じて設定を変更し、より自由度の高い差異検出のための設定を行うことができる。そして、各ドットにおける比較ではなく、一定領域の平均を比較しているため、ノイズが多く発生する暗闇での撮影などでも差異検出を正確に行うことができる。さらに、パノラマ画像を構成する1枚1枚の画像の輝度を調整することによって、輝度変化の影響を目立たないように補正することができ、パン/チルトカメラを用いて撮影した画像をそのまま用いて合成したパノラマ画像よりも、自然なパノラマ画像を生成することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることは言うまでもない。
本発明は、例えば図1示すような構成の監視システム1に適用される。
この監視システム100は、被写体を撮像して画像信号を生成するパン/チルトカメラ10と、このパン/チルトカメラ10に接続されたネットワーク20と、接続されたネットワーク20を介してパン/チルトカメラ10を制御し、又、パン/チルトカメラ10から画像信号を取得する監視装置30とを備えている。
パン/チルトカメラ10は、パンチルタ部11とカメラ部12が一体的に構成されてなる。パンチルタ部11は、例えばパン、チルトの2軸につき撮影方向を自在に変更するための回転台として構成される。カメラ部12、パンチルタ部11を構成する回転台に配設され、監視装置30に基づく制御の下、撮影方向を水平方向或いは垂直方向に調整しつつ、被写体を撮像する。また、このカメラ部12は、監視装置30による制御に応じて、撮影画角を順次変更することにより、撮影倍率を拡大又は縮小して、被写体を撮像する。
このパン/チルトカメラ10は、撮影範囲全体を表すパノラマ画像を構成する各単位画像に撮影方向を順次合わせて撮像を実行する。かかる単位画像を画像信号としてネットワーク20を介して監視装置30側へ送信することにより、単位画像を貼り合わせた撮影範囲全体を表した全体画像を合成することができる。
監視装置30は、パーソナルコンピュータ(PC)等により構成され、パン/チルトカメラ10からネットワーク20を介して送信される画像信号を記録メディアへ記録し、また記録メディアへ記録した画像信号に基づく各画像をユーザに表示する。また、この監視装置30は、パン/チルトカメラ10から伝送される画像信号につき輝度成分を識別することにより動きの有無を判別し、当該判別結果に応じてパン/チルトカメラ10の撮像動作のモードを切り替えるように制御する。更に、この監視装置30は、このネットワーク20全体を制御するためのいわゆる中央制御装置としての役割も担い、図示しない他の端末装置からの要求に応じて、画像や音声を送信する。
ネットワーク20は、例えば監視装置30と電話回線を介して接続されるインターネット網を始め、TA/モデムと接続されるISDN(Integrated Services Digital Network)/B(broadband)−ISDN等のように、情報の双方向送受信を可能とした通信網である。ちなみにこの監視システム1を、一定の狭いエリア内で運用する場合には、このネットワーク8を、LAN(Local Area Network)で構成してもよいし、またIEEE1394インターフェース等を介して接続するようにしてもよい。さらにこのネットワーク8は、静止画像に加えて動画像をも送信できるようにしてもよい。かかる場合には、インターネットプロトコル(IP)に基づき、例えばMPEG(Moving Picture Experts Group)データを始めとする動画像がある一つのチャネルから継続的に送信され、静止画像データは別のチャネルから一定時間毎に送信されることになる。なお、このネットワーク8には、さらに図示しないネットワークサーバを接続してもよい。この図示しないネットワークサーバは、例えばインターネット情報を管理し、端末装置による要求を受けて、自身に格納してある所定の情報を送信する。
次に、本発明を適用した監視システム100におけるパン/チルトカメラ10並びに監視装置30の構成について、図2を参照して詳細に説明する。
パン/チルトカメラ10を構成するパンチルタ部11は、撮影方向を変更するための回転台を制御するTilt部並びにPan部より構成される。このパンチルタ部11には、接続された方位センサ13からカメラ部12の位置と角度に関する情報が与えられる。また、パン/チルトカメラ10を構成するカメラ部12は、主としてレンズ部14の画角を変更するためのレンズ制御部15と、レンズ部14の光軸に直交する位置に配設される撮像部16とを備えている。
このパン/チルトカメラ10において、パンチルタ部11は、監視装置30からの駆動制御信号に基づき、回転台の駆動源として構成されているステッピングモータを回転させる。これにより回転台自体を水平方向、或いは垂直方向へ旋回させることができるため、回転台に設けられているカメラ部12の撮影方向を水平方向、或いは垂直方向へ旋回させることができる。また、レンズ制御部15は、監視装置30からの駆動制御信号に基づき、レンズ部14に対して自動絞り制御動作や自動焦点制御動作を実行する。また、このレンズ制御部15は、かかる駆動制御信号に基づき、被写体に対する撮影画角を変更する。これにより、カメラ部12は、撮影倍率を順次調整して被写体を撮像することも可能となる。さらに、撮像部16は、例えばCCD(Charge Coupled Device )等の固体撮像素子により構成され、レンズ部14を介して入射される被写体像を撮像面上に結像させ、光電変換により画像信号を生成する。この撮像部14は、生成した画像信号を監視装置30へ送信する。
監視装置30は、ネットワーク20を介して広範囲な撮影をパン/チルトカメラ10に要求し、パン/チルトカメラ10から送信される画像信号に基づいてパノラマ画像を作成するパノラマ画像作成モジュール31と、このパノラマ画像作成モジュール31で作成したパノラマ画像を蓄積し管理するパノラマ画像管理データベース32と、2枚のパノラマ画像においてそれぞれを構成する画像1枚1枚の輝度の差を計算する輝度差分計算モジュール33と、2枚の画像の差異を検出する差異検出モジュール34と、この差異検出モジュール34で2枚の画像の差異を検出する際の閾値、範囲を設定するための差異検出設定モジュール35と、上記差異検出設定モジュール35による設定値を格納する差異検出設定値データベース36と、上記差異検出モジュール34で算出された数値を保存する差異検出結果保存データベース37と、差異検出結果を表示するための差異検出結果表示モジュール38とを備えている。
この監視装置30において、パノラマ画像作成モジュール31は、パノラマ画像を作成するモジュールであって、パン/チルトカメラ10により一度で撮影できない広範囲な領域を複数回に分割して撮影し、取得した撮影画像を貼り合わせて1枚のパノラマ画像を作成する。このパノラマ画像作成モジュール31で作成したパノラマ画像は、パノラマ画像管理データベース32に蓄積して管理される。
輝度差分計算モジュール33は、比較する2枚のパノラマ画像を構成する画像1枚1枚の輝度の差を比較、画像撮影時の周囲の明るさを吸収する。また、この輝度差分計算モジュール33は、比較元を同じ画像の平均輝度とすることでその画像の輝度分散を補正することもできる。
差異検出モジュール34は、2枚の画像の比較範囲を差異検出設定に基づいて比較、その差異を数値として算出し、差異検出結果保存データベース37を介して差異検出結果表示モジュール38に出力する。
差異検出設定モジュール35は、差異を検出するのに必要な閾値を設定するモジュールであって、設定項目としては、検出領域の設定、RGB値でどの値を比較するかの設定、比較範囲を縦横何分割にするかの設定、差異を検出したとみなす閾値の設定、輝度補正を行うかどうかの設定がある。
差異検出設定値データベース36は、差異検出設定モジュール35で設定した設定値を格納するモジュールであって、差異検出モジュール34からも差異検出時に呼び出される。
差異検出結果保存データベース37は、差異検出モジュール34で算出された数値を保存するデータベースであり、算出された数値が各検出領域生成時に作成されたユニークキーとセットで保存される。
そして、差異検出結果表示モジュール38は、差異検出の判断を行い、結果を画面に表示する。
ここで、パノラマ画像作成モジュール31によりパノラマ画像が作成されるまでの動作につき説明をする。
図3は、パン/チルトカメラ10により、黒枠で示される撮影範囲内を撮影画角uで撮像する場合について示している。撮影範囲を撮影画角uで全て撮像するためには、撮影方向を水平方向又は垂直方向へ順にシフトさせて撮像する必要がある。仮に撮影範囲のサイズが、任意の撮影画角uで撮像することにより得られるフレーム(以下、単位画像という。)のサイズのi×j倍で表せるときには、少なくともi×j通りの撮影方向を設定する必要がある。この撮影画角uで撮像したi×j個の単位画像を貼り合わせることにより撮影範囲全体を表した全体画像を合成することができる。
ここで、撮影範囲の各単位画像の座標(M,N)を、水平方向につき、左端から順に1、2、・・M・、iとし、垂直方向につき上端から順に1、2、・・N・、jとしたとき、監視装置30のパノラマ画像作成モジュール31は、パン/チルトカメラ10のパンチルタ部11に対して所定の駆動制御信号を送信することにより、カメラ部12の撮影方向を、先ず左上に位置する座標(1,1)に合わせて撮像を実行させる。
この座標(1,1)についてカメラ部12で撮像することにより生成された単位画像に基づく画像信号は、監視装置30のパノラマ画像作成モジュール31を介してパノラマ画像管理データベース32に保存される。
同様にパノラマ画像作成モジュール31は、パンチルタ部11に対して駆動制御信号を送信することにより、カメラ部12の撮影方向を、右側に1画枠分シフトさせて座標(2,1)に合わせて撮像を実行する。この座標(2,1)について撮像することにより生成された画像信号も同様にパノラマ画像管理データベース32に保存される。カメラ部12は、パノラマ画像作成モジュール31による制御に基づき、撮影方向を座標(3,1)、(4,1)・・・(i,1)と水平方向へ順次変更させて撮像を実行する。
カメラ部12は、1列目の撮像を終了した後、パノラマ画像作成モジュール31による制御に基づき、撮影方向を2列目の座標(1,2)に調整して撮像を実行し、その後、水平方向へ順次シフトさせながら撮像を実行する。かかる動作を繰り返して座標(i,j)まで撮像を終了させた時、パノラマ画像管理データベース32には、座標毎に撮像したi×j個の単位画像に基づく画像信号が記録されている状態になる。
ちなみに、座標(i,j)まで撮像を終了後、パノラマ画像作成モジュール31は、パンチルタ部11に対して駆動制御信号を送信することにより、カメラ部12の撮影方向を、再び左上に位置する座標(1,1)に合わせて、次のタイミングにおける撮像を実行させる。
なお、単位画像の撮像の順は上述した例に限定されるものではなく、例えば、1列目の撮像を終了させた後、パノラマ画像作成モジュール31による制御に基づき、撮影方向を2列目の座標(i,2)に調整して撮像を実行し、その後、座標(1,2)へ向かって撮影方向をシフトさせるようにしてもよい。
このようにしてパノラマ画像管理データベース32に蓄積された各単位画像に基づく画像信号は、図示しないモニタ用画像処理モジュールにより順次読み出されて表示画面のサイズに適合するように縮小されてモニタに表示される。また、パノラマ画像管理データベース32に蓄積されたi×j個の単位画像を全てモニタに表示させることにより、1枚のパノラマ画像が合成されることになる。上述の撮像動作を一定の間隔で実行することにより、撮影範囲の最新の状況を示すパノラマ画像を取得することができる。
次に、この監視システム100において、差異検出を行うために実行される事前準備及び設定動作について説明する。
この監視システム100において、監視装置30は、差異検出を行うため事前準備として、図4のフローチャートに示す手順に従ってパノラマ画像を撮影する。
すなわち、監視装置30のパノラマ画像作成モジュール31は、事前準備要求があると、パノラマ画像作成のための撮影要求をパン/チルトカメラ10に送り、比較したい2枚の画像のパノラマ撮影をパン/チルトカメラ10により行い(ステップS1)、パン/チルトカメラ10から送られてくるそれぞれi×j個の単位画像で合成される2枚のパノラマ画像の画像情報をパノラマ画像管理データベース32に保存する(ステップS2)。
また、 監視装置30は、差異検出を行うために設定動作を図5のフローチャートに示す手順に従って行う。
すなわち、監視装置30の差異検出設定モジュール35は、図6に示すようにモニタ画面上で差異を検出するのに必要な差異検出範囲SA1〜SA3の設定を受け付け(ステップS11)、図7に示すようにGUI画面上で、RGB値でどの値を比較するかの設定(Target)、比較範囲を縦横何分割にするかの設定(Sensitivity for detection)、差異を検出したとみなす閾値の設定(Counts for judgment)、輝度補正を行うかどうかの設定(Light source)など、差異検出のための各種パラメータを設定の設定を受け付け(ステップS12)、設定した設定値を差異検出設定値データベース36に保存する(ステップS13)。
そして、この監視システム100において、監視装置30は、図8のフローチャートに示す手順に従って差異検出を行う。
すなわち、この監視装置30では、差異検出を行う場合、差異検出モジュール34を呼び出して差異検出実行を要求する(ステップS21)。この差異検出実行要求を受けた差異検出モジュール34は、差異検出設定で設定した比較する画像情報の種類(R値、もしくはG値、もしくはB値)を差異検出設定値データベース36から取得する(ステップS22)。
差異検出モジュール34は、検出する項目としてR値が設定されているか否かを判定し(ステップS23)、その判定結果がNOである場合にはステップS27に進み、また、判定結果がYESすなわちR値が設定されている場合には、輝度差分計算モジュール33を呼び出し、輝度差分計算モジュール33により、比較元の画像の検出領域のR値と比較先の画像の検出領域のR値をパノラマ画像管理モジュールから取得し、その差分の平均を求め(ステップS24)、比較範囲全ての最小検出範囲で比較を行ったか否かを判定する(ステップS25)。
このステップS25における判定結果がNOである場合には、輝度差分計算モジュール33から上記ステップS24で求めた値(2枚の画像の検出領域における輝度の差)を呼び出し、同じく上記ステップS24で求めた差分の平均との差異を計算して(ステップS26)、上記ステップS25に戻り、差異検出設定で設定した分割領域に上記ステップS25とステップS26の処理を繰り返し、その累積値を求める。
そして、ステップS25における判定結果がYESすなわちR値について比較範囲全ての最小検出範囲で比較を行った場合には、ステップS27に進む。
ステップS27では、検出する項目としてG値が設定されているか否かを判定する。このステップS27における判定結果がNOである場合にはステップS31に進み、また、判定結果がYESすなわちG値が設定されている場合には、輝度差分計算モジュール33を呼び出し、輝度差分計算モジュール33により、比較元の画像の検出領域のG値と比較先の画像の検出領域のG値をパノラマ画像管理モジュールから取得し、その差分の平均を求め(ステップS28)、比較範囲全ての最小検出範囲で比較を行ったか否かを判定する(ステップS29)。
このステップS29における判定結果がNOである場合には、輝度差分計算モジュール33から上記ステップS28で求めた値(2枚の画像の検出領域における輝度の差)を呼び出し、同じく上記ステップS28で求めた差分の平均との差異を計算して(ステップS230)、上記ステップS29に戻り、差異検出設定で設定した分割領域に上記ステップS29とステップS30の処理を繰り返し、その累積値を求める。
そして、ステップS29における判定結果がYESすなわちG値について比較範囲全ての最小検出範囲で比較を行った場合には、ステップS31に進む。
ステップS31では、検出する項目としてB値が設定されているか否かを判定する。このステップS31における判定結果がNOである場合にはステップS35に進み、また、判定結果がYESすなわちB値が設定されている場合には、輝度差分計算モジュール33を呼び出し、輝度差分計算モジュール33により、比較元の画像の検出領域のB値と比較先の画像の検出領域のB値をパノラマ画像管理モジュールから取得し、その差分の平均を求め(ステップS32)、比較範囲全ての最小検出範囲で比較を行ったか否かを判定する(ステップS33)。
このステップS33における判定結果がNOである場合には、輝度差分計算モジュール33から上記ステップS32で求めた値(2枚の画像の検出領域における輝度の差)を呼び出し、同じく上記ステップS32で求めた差分の平均との差異を計算して(ステップS34)、上記ステップS33に戻り、差異検出設定で設定した分割領域に上記ステップS33とステップS34の処理を繰り返し、その累積値を求める。
そして、ステップS33における判定結果がYESすなわちR値について比較範囲全ての最小検出範囲で比較を行った場合には、ステップS35に進む。
ステップS35では、各検出領域が保持するユニークキーとその差異検出領域位置とR値,G値,B値について求めた累積値をセットで差異検出結果保存データベース37に保存する。
ここで、上記ステップS24における輝度差分計算モジュール33によるR値についての差分平均の計算は、図9のフローチャートに示す手順に従って行われる。
すなわち、設定領域の全ての画素のR値に比較が終了したか否かを判定し(ステップS241)、その判定結果がNOであれば、比較元の画像のR値を取得し(ステップS242)、次に、比較先の画像のR値を取得し(ステップS243)、比較元と比較先のR値の差分を累積して(ステップS244)、上記ステップS241に戻って、ステップS241〜ステップS244の処理を繰り返すことにより、比較元と比較先のR値の差分の累積値を求める。そして、上記ステップS241の判定結果がYESになったら、比較元と比較先のR値の差分の累積値から比較元と比較先のR値の差分平均を取得する(ステップS245)。
また、上記ステップS28における輝度差分計算モジュール33によるG値についての差分平均の計算は、図10のフローチャートに示す手順に従って行われる。
すなわち、設定領域の全ての画素のG値に比較が終了したか否かを判定し(ステップS281)、その判定結果がNOであれば、比較元の画像のG値を取得し(ステップS282)、次に、比較先の画像のG値を取得し(ステップS283)、比較元と比較先のG値の差分を累積して(ステップS284)、上記ステップS281に戻って、ステップS281〜ステップS284の処理を繰り返すことにより、比較元と比較先のG値の差分の累積値を求める。そして、上記ステップS281の判定結果がYESになったら、比較元と比較先のG値の差分の累積値から比較元と比較先のG値の差分平均を取得する(ステップS285)。
さらに、上記ステップS32における輝度差分計算モジュール33によるB値についての差分平均の計算は、図11のフローチャートに示す手順に従って行われる。
すなわち、設定領域の全ての画素のB値に比較が終了したか否かを判定し(ステップS321)、その判定結果がNOであれば、比較元の画像のB値を取得し(ステップS322)、次に、比較先の画像のB値を取得し(ステップS323)、比較元と比較先のB値の差分を累積して(ステップS324)、上記ステップS321に戻って、ステップS321〜ステップS324の処理を繰り返すことにより、比較元と比較先のB値の差分の累積値を求める。そして、上記ステップS321の判定結果がYESになったら、比較元と比較先のB値の差分の累積値から比較元と比較先のB値の差分平均を取得する(ステップS325)。
また、上記ステップS26、ステップS30及びステップS34における差分計算は、図12のフローチャートに示す手順に従って行われる。
すなわち、差分計算では、先ず、R値の計算であるか否かを判定し(ステップS261)、その判定結果がYESすなわちR値の計算である場合には、最小差異検出範囲における比較元のR値と比較先のR値の差分平均を取得し(ステップS262)、取得したR値の差分平均と輝度差分計算モジュール33で求めたR値の差分平均との差分を累積する(ステップS263)。
また、上記ステップS261の判定結果がNOである場合には、G値の計算であるか否かを判定し(ステップS301)、その判定結果がYESすなわちG値の計算である場合には、最小差異検出範囲における比較元のG値と比較先のG値の差分平均を取得し(ステップS302)、取得したG値の差分平均と輝度差分計算モジュール33で求めたG値の差分平均との差分を累積する(ステップS303)。
さらに、上記ステップS301の判定結果がNOである場合には、B値の計算であるか否かを判定し(ステップS341)、その判定結果がYESすなわちB値の計算である場合には、最小差異検出範囲における比較元のB値と比較先のG値の差分平均を取得し(ステップS342)、取得したB値の差分平均と輝度差分計算モジュール33で求めたB値の差分平均との差分を累積する(ステップS343)。
また、この監視システム100において、監視装置30は、図13のフローチャートに示す手順に従って差異検出結果を元に差異検出結果を画面に表示する。
すなわち、監視装置30は、差異検出結果を画面に表示する場合、差異検出結果表示モジュール38を読み出して差異検出結果の表示を要求する(ステップS41)。
差異検出結果表示要求を受け付けた差異検出結果表示モジュール38は、差異検出結果保存データベース37に格納されている各領域の算出された差異累積値を取得し(ステップS42)、さらに、差異検出設定値データベース36に保存されている閾値を取得する(ステップS43)。
そして、差異検出結果表示モジュール38は、ステップS42で取得した差異累積値とステップS43で取得した閾値を比較し(ステップS44)、差異累積値が閾値以上であれば差異を検出したとみなし(ステップS45)、また、差異累積値が閾値以上で無ければ差異無しとみなし(ステップS46)、差異検出結果保存データベース37からそのユニークキーと位置情報を取得して、検出を画面に表示する(ステップS47)。
さらに、この監視システム100において、監視装置30は、図14のフローチャートに示す手順に従って輝度の差異を補正したパノラマ画像を表示する。
すなわち、輝度の差異を補正したパノラマ画像を表示する場合、輝度差分計算モジュール33は、補正を行いたいパノラマ画像において、そのパノラマ画像の撮影が完了した時点でパノラマ画像全体のR値、G値、B値、それぞれの平均値を計算する(ステップS51〜S53)。
次に、パノラマ画像を構成する全ての画像について処理したか否かを判定する(ステップS54)。
このステップS54における判定結果がNOである場合には、パノラマ画像を構成する1枚1枚の画像のR値、G値、B値のそれぞれの平均値をそれぞれの画像で求めて、パノラマ画像全体のR値、G値、B値、それぞれの平均値との差分を求め(ステップS55〜S57)、画像の全ての画素について処理したか否かを判定する(ステップS58)。
このステップS58における判定結果がNOである場合には、パノラマ画像を構成する1枚1枚の画像において、各画素のR値、G値、B値からステップステップS55〜S57で算出した差分値を引いて(ステップS59〜S61)、上記ステップS58に戻り、上記ステップS58〜S61の処理を繰り返し行う。
上記ステップS58における判定結果がYESすなわち画像の全ての画素について処理を行ったら、上記ステップS54に戻り、上記ステップS54〜S61の処理を繰り返し行う。
そして、上記ステップS54における判定結果がYESすなわちパノラマ画像を構成する全ての画像について処理を行ったら、結果を元にパノラマ画像を表示する(ステップS62)。
このような構成の監視システム100における監視装置30では、パン/チルトカメラ10を用いて撮影した画像からパノラマ画像を合成する際に、映画館や劇場などそのパノラマ画像を構成する1枚1枚が撮影場所の周辺の輝度変化の影響を受ける場合であっても、例えば図15の(A),(B)に示すように撮影時間の違う2枚の画像の輝度の違いを考慮して画像比較をすることができる。また、差異検出領域の縦横分割数と検出閾値を変更できるので、検出領域、検出物の大きさに応じて設定を変更し、より自由度の高い差異検出のための設定を行うことができる。そして、各ドットにおける比較ではなく、一定領域の平均を比較しているため、ノイズが多く発生する暗闇での撮影などでも差異検出を正確に行うことができる。図15の(A),(B)に示す例では、差異検出領域SA1〜SA6のうちの差異検出領域SA4及び差異検出領域SA5において差異が検出されている。
さらに、パノラマ画像を構成する1枚1枚の画像の輝度を調整することによって、輝度変化の影響を目立たないように補正することができ、例えば図16の(A)に示すようにパン/チルトカメラ10を用いて撮影した画像をそのまま用いて合成したパノラマ画像では単位画像間の輝度変化が目立つが、図16の(B)に示すように単位画像間の輝度変化が少ない極めて自然なパノラマ画像を生成することができる。
さらに、パノラマ画像を構成する1枚1枚の画像の輝度を調整することによって、輝度変化の影響を目立たないように補正することができ、例えば図16の(A)に示すようにパン/チルトカメラ10を用いて撮影した画像をそのまま用いて合成したパノラマ画像では単位画像間の輝度変化が目立つが、図16の(B)に示すように単位画像間の輝度変化が少ない極めて自然なパノラマ画像を生成することができる。
また、本発明を適用した監視システム100では、上述した単位画像間における輝度レベルの比較をR,G,Bの原色成分毎に実行してもよい。この輝度レベルの比較は、上述の如く、同一座標(M,N)にある単位画像間で、換言すれば同一撮影方向にある単位画像間で実行する。これにより、基準全体画像に対する比較全体画像の各原色成分における輝度レベルの変化を、換言すれば、各原色成分における輝度レベルの差分値を撮影方向毎に検出することができる。
更に本発明は、上述した監視システム100として実施する場合のみならず、例えば、監視装置20の機能を全てカメラ側に搭載するようにしてもよい。さらに、上述した処理をコンピュータに実行させるための制御プログラムや、かかる制御プログラムが記録された記録媒体に適用してもよいことは勿論である。
10 パン/チルトカメラ、11 パンチルタ部、12 カメラ部、13 方位センサ、14 レンズ部、15 レンズ制御部、16 撮像部、20 ネットワーク、30 監視装置、31 パノラマ画像作成モジュール、32 パノラマ画像管理データベース、33 輝度差分計算モジュール、34 差異検出モジュール、35 差異検出設定モジュール、36 差異検出設定値データベース、37 差異検出結果保存データベース、38 差異検出結果表示モジュール、100 監視システム
Claims (10)
- 撮影範囲全体を表すパノラマ画像を構成する各単位画像に撮影方向を順次合わせて撮像する撮像手段と、上記撮像手段により撮像された複数の単位画像を張り合わせてパノラマ画像を作成するパノラマ画像作成手段と、上記パノラマ画像作成手段により作成されたパノラマ画像を保存管理するパノラマ画像保存管理手段を備えるパノラマ撮像装置であって、
上記パノラマ画像保存管理手段に保存されたパノラマ画像について、パノラマ画像を構成する一の単位画像と、当該単位画像よりも先に撮像された同一撮影方向上の単位画像との間で信号レベルの差異を比較することにより、当該一の単位画像における画像位置毎に差異検出を行う差異検出手段と、
上記差異検出手段により差異検出を行う検出条件を指定する差異検出設定手段と、
上記差異検出手段により差異検出を行う2枚のパノラマ画像を構成する単位画像毎の輝度の差分平均を求める輝度の差分算出手段と、
上記差異検出手段による差異検出結果を画面表示する表示手段を備え、
上記差異検出手段は、上記差分算出手段により算出された単位画像毎の輝度の差分平均と上記差異検出設定手段により指定された検出範囲における指定された色成分の信号レベルの差分平均との差を閾値と比較することにより差異検出を行うことを特徴とするパノラマ撮像装置。 - 上記差分算出手段は、さらに、パノラマ画像全体の輝度平均と上記パノラマ画像を構成する単位画像毎の輝度平均との差分を検出し、検出した差分を画素単位で各画素の信号値から引くことにより、輝度を補正したパノラマ画像を生成して出力することを特徴とする請求項1記載のパノラマ撮像装置。
- 撮影範囲全体を表すパノラマ画像を構成する各単位画像に撮影方向を順次合わせて撮像し、撮像された複数の単位画像を張り合わせてパノラマ画像を作成し、作成したパノラマ画像を保存する撮像ステップと、
上記撮像ステップで作成して保存したパノラマ画像について、パノラマ画像を構成する一の単位画像と、当該単位画像よりも先に撮像された同一撮影方向上の単位画像との間で信号レベルの差異を比較することにより、当該一の単位画像における画像位置毎に差異検出を行う差異検出ステップとを有し、
上記差異検出ステップでは、差異検出を行う2枚のパノラマ画像を構成する単位画像毎の輝度の差分平均を算出し、算出された単位画像毎の輝度の差分平均と検出範囲における指定された色成分の信号レベルの差分平均との差を閾値と比較することにより差異検出を行い、差異検出結果を画面表示することを特徴とするパノラマ撮像方法。 - さらに、上記パノラマ画像全体の輝度平均と上記パノラマ画像を構成する単位画像毎の輝度平均との差分を検出し、検出した差分を画素単位で各画素の信号値から引くことにより、輝度を補正したパノラマ画像を生成して出力することを特徴とする請求項3記載のパノラマ撮像方法。
- 撮影範囲全体を表すパノラマ画像を構成する各単位画像に撮影方向を順次合わせて撮像する撮像装置と、上記撮像装置からネットワークを介して送信されてくる複数の単位画像を張り合わせてパノラマ画像を作成するパノラマ画像作成手段と、上記パノラマ画像作成手段により作成されたパノラマ画像を保存管理するパノラマ画像保存管理手段と、上記ネットワークを介して上記撮像装置の撮影方向を指定する方向指定手段とを有する監視装置とからなる監視システムであって、
上記監視装置は、上記パノラマ画像保存管理手段に保存されたパノラマ画像について、パノラマ画像を構成する一の単位画像と、当該単位画像よりも先に撮像された同一撮影方向上の単位画像との間で信号レベルの差異を比較することにより、当該一の単位画像における画像位置毎に差異検出を行う差異検出手段と、上記差異検出手段により差異検出を行う検出範囲や信号などを指定する差異検出設定手段と、上記差異検出手段により差異検出を行う2枚のパノラマ画像を構成する単位画像毎の輝度の差分平均を求める輝度の差分算出手段と、上記差異検出手段による差異検出結果を画面表示する表示手段を備え、
上記差異検出手段は、上記差分算出手段により算出された単位画像毎の輝度の差分平均と検出範囲における指定された色成分の信号レベルの差分平均との差を閾値と比較することにより差異検出を行うことを特徴とする監視システム。 - 上記差分算出手段は、さらに、パノラマ画像全体の輝度平均と上記パノラマ画像を構成する単位画像毎の輝度平均との差分を検出し、検出した差分を画素単位で各画素の信号値から引くことにより、輝度を補正したパノラマ画像を生成して出力することを特徴とする請求項5記載の監視システム。
- 複数の単位画像を張り合わせて撮影範囲全体を表すパノラマ画像を作成するパノラマ撮像装置の制御プログラムであって、
パノラマ画像を構成する各単位画像に撮影方向を順次合わせて撮像し、撮像された複数の単位画像を張り合わせてパノラマ画像を作成し、作成したパノラマ画像を保存する撮像ステップと、
上記撮像ステップで作成して保存したパノラマ画像について、パノラマ画像を構成する一の単位画像と、当該単位画像よりも先に撮像された同一撮影方向上の単位画像との間で信号レベルの差異を比較することにより、当該一の単位画像における画像位置毎に差異検出を行う差異検出ステップとを有し、
上記差異検出ステップでは、差異検出を行う2枚のパノラマ画像を構成する単位画像毎の輝度の差分平均を算出し、算出された単位画像毎の輝度の差分平均と検出範囲における指定された色成分の信号レベルの差分平均との差を閾値と比較することにより差異検出を行い、差異検出結果を画面表示することを特徴とするコンピュータにより実行されるパノラマ撮像装置の制御プログラム。 - さらに、上記パノラマ画像全体の輝度平均と上記パノラマ画像を構成する単位画像毎の輝度平均との差分を検出し、検出した差分を画素単位で各画素の信号値から引くことにより、輝度を補正したパノラマ画像を生成して出力することを特徴とする請求項7記載のパノラマ撮像装置の制御プログラム。
- 複数の単位画像を張り合わせて撮影範囲全体を表すパノラマ画像を作成するパノラマ撮像装置の制御プログラムをコンピュータにより読み取り実行可能に書き込まれたプログラム記録媒体であって、
上記制御プログラムは、パノラマ画像を構成する各単位画像に撮影方向を順次合わせて撮像し、撮像された複数の単位画像を張り合わせてパノラマ画像を作成し、作成したパノラマ画像を保存する撮像ステップと、上記撮像ステップで作成して保存したパノラマ画像について、パノラマ画像を構成する一の単位画像と、当該単位画像よりも先に撮像された同一撮影方向上の単位画像との間で信号レベルの差異を比較することにより、当該一の単位画像における画像位置毎に差異検出を行う差異検出ステップとを有し、上記差異検出ステップでは、差異検出を行う2枚のパノラマ画像を構成する単位画像毎の輝度の差分平均を算出し、算出された単位画像毎の輝度の差分平均と検出範囲における指定された色成分の信号レベルの差分平均との差を閾値と比較することにより差異検出を行い、差異検出結果を画面表示することを特徴とするプログラム記録媒体。 - さらに、上記パノラマ画像全体の輝度平均と上記パノラマ画像を構成する単位画像毎の輝度平均との差分を検出し、検出した差分を画素単位で各画素の信号値から引くことにより、輝度を補正したパノラマ画像を生成して出力することを特徴とする請求項9記載のプログラム記録媒体。
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JP2004085478A JP2005277582A (ja) | 2004-03-23 | 2004-03-23 | パノラマ撮像装置、パノラマ撮像方法、監視システム、パノラマ撮像装置の制御プログラム並びにプログラム記録媒体 |
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JP2004085478A JP2005277582A (ja) | 2004-03-23 | 2004-03-23 | パノラマ撮像装置、パノラマ撮像方法、監視システム、パノラマ撮像装置の制御プログラム並びにプログラム記録媒体 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009071401A (ja) * | 2007-09-11 | 2009-04-02 | Sony Corp | モニタリングシステム |
CN114025088A (zh) * | 2021-10-31 | 2022-02-08 | 中汽院(重庆)汽车检测有限公司 | 一种营运汽车上设置智能摄像头实现环视图像安全监测方法 |
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2004
- 2004-03-23 JP JP2004085478A patent/JP2005277582A/ja not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009071401A (ja) * | 2007-09-11 | 2009-04-02 | Sony Corp | モニタリングシステム |
CN114025088A (zh) * | 2021-10-31 | 2022-02-08 | 中汽院(重庆)汽车检测有限公司 | 一种营运汽车上设置智能摄像头实现环视图像安全监测方法 |
CN114025088B (zh) * | 2021-10-31 | 2023-08-22 | 中汽院(重庆)汽车检测有限公司 | 一种营运汽车上设置智能摄像头实现环视图像安全监测方法 |
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