JP2007159021A - カメラ装置及びワイパ制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】カメラ装置の構造を複雑化することなく、比較的安価にワイパによる撮像画像への影響を軽減することが可能なカメラ装置及びワイパ制御方法を提供すること。
【解決手段】カメラ装置にはワイパ60が装着され、画像を撮像する撮像部を有するカメラユニット57と、制御回路11とを備える。制御回路11は、カメラユニット57により得られた画像信号S57に基づいて、前面ガラス59に付着した異物の有無を識別し、異物が識別されたときにワイパ60を動作させる。
【選択図】図1
【解決手段】カメラ装置にはワイパ60が装着され、画像を撮像する撮像部を有するカメラユニット57と、制御回路11とを備える。制御回路11は、カメラユニット57により得られた画像信号S57に基づいて、前面ガラス59に付着した異物の有無を識別し、異物が識別されたときにワイパ60を動作させる。
【選択図】図1
Description
本発明は、ワイパが装着されるカメラ装置及びそのワイパ制御方法に関する。
監視カメラ等、屋外等に設置されるカメラ装置には、レンズやレンズを保護する保護ガラスに水滴や汚れ等が付着する。そこで、付着した水滴や汚れ等を取り除くためにワイパが装着された監視カメラ装置がある。
このようなワイパが装着されるカメラ装置では、ワイパを駆動している間は、ワイパ自体(例えばワイパブレード)が被写体の撮影を妨げることになるので、鮮明な監視画像を得るためには、ワイパ機構の駆動に格別な配慮が必要になる。
例えば、特許文献1には、自動車等の風防ガラスの表面を払拭するためのワイパ系を制御する方法が記載されている。この方法では、風防ガラスの表面の状態を検出するために特別な光学センサを風防ガラスに設置してガラス面の光透過率を検出し、雨模様を検出している。具体的には、雨滴の落下によって検出信号に生じる変化のエッジを認識することにより、雨滴や曇りを検出している。
しかしながら、上記の方法では、ガラス面上の雨滴等を検出するために特別なセンサを設置することが不可欠であるため、このような技術をカメラ装置に採用することにより、構造が複雑になり装置コストの上昇も避けられないといった事情があった。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、カメラ装置の構造を複雑化することなく、比較的安価にワイパによる撮像画像への影響を軽減することが可能なカメラ装置及びワイパ制御方法を提供することを目的とする。
本発明のカメラ装置は、画像を撮像する撮像部と、前記撮像部に撮像される面を清掃するワイパと、前記撮像部により得られた画像データに基づいて、前記ワイパにより清掃される面に付着した異物の有無を識別する異物識別部と、前記異物識別部により異物が識別されたときに前記ワイパを動作させるワイパ制御部とを備えたものである。
この構成により、異物識別部がそのカメラ自体に備わっている撮像部により得られた画像データに基づいて異物の有無を識別するので、特別なセンサを設置する必要がないため、カメラ装置のコストを増大させることがない。また、異物の付着が検出されたときだけワイパ機構を駆動するので、画像の品質劣化を防止することが可能になる。
また、本発明のカメラ装置は、前記撮像部の撮像領域を制御する撮像領域制御部を備え、前記異物識別部は、前記撮像領域制御部が前記撮像領域を変化させているときに、前記撮像部により撮像された複数の画像データ間の差異に基づいて、前記画像データにおける所定の画像領域毎に移動量を検出し、前記検出された画像領域毎の移動量の違いに基づいて異物の有無を識別するものである。
カメラの姿勢調整などによって撮像部の撮像領域を変化させている時には、その移動に伴って画像フレーム中の被写体の像の位置が移動する。一方、前記撮像部の前面に配置されるガラス等に付着した異物は、撮像部と共に移動するので画像フレーム中の異物の像の位置は撮影方向の変更中であっても変わらない。そこで、上記の構成により、互いに異なる時点で撮影した複数画像のフレーム中の像の移動量の違いを区別することにより、被写体の像とガラス面の異物とを識別することができる。
また、本発明のカメラ装置において、前記異物識別部は、前記画像領域において、前記撮像領域制御部による撮像領域変化の制御量に応じて定まる移動量を含む所定の移動量範囲外の移動量を有する画素数、及び移動量が実質的にゼロの画素数の少なくとも一方に基づいて異物検出量を求め、前記異物検出量と所定のしきい値とを比較して異物の有無を識別するものである。
この構成により、撮像領域の変化とは異なる移動をする画素に基づいて異物検出量を求めるので、撮像された画像から異物の付着を検出することができる。
また、本発明のカメラ装置は、前記異物識別部が前記異物検出量と比較する閾値を、前記ワイパの動作後における前記異物検出量に基づいて更新する閾値更新部を備えたものである。
この構成により、ワイパ駆動毎に異物識別に用いるしきい値を更新するので、状況に応じた十分なレベルまで水分や異物を除去できる。
また、本発明のカメラ装置において、前記異物識別部は、前記撮像部の撮像により得られた画像データに基づいて画像中の空間周波数を検出し、前記空間周波数の低下を異物の付着として認識するものである。
この構成により、撮影面のガラス等に異物が付着したことに起因して、画像中に含まれる空間周波数の高い成分が減少することを検出するので、異物の付着を認識することができる。
また、本発明のカメラ装置において、前記撮像部は自動焦点調整機構を有し、前記異物識別部は、前記自動焦点調整機構の作動によって合焦状態になった直後に撮像された画像から検出された空間周波数の最大値を周波数初期値として保持し、各時点の画像から検出される空間周波数と前記周波数初期値との違いを異物の付着と判断するためのパラメータとして使用する。
この構成により、空間周波数の最大値と考えられる、自動焦点調整機構の作動によって合焦状態になった直後に撮影された画像の空間周波数を周波数初期値として保持しておき、各時点で撮影された画像中の空間周波数と前記周波数初期値とを比較することにより、異物の付着の有無を識別できる。
本発明のワイパ制御方法は、撮像部により画像を撮像するステップと、前記撮像部により得られた画像データに基づいて、ワイパにより清掃される面に付着した異物の有無を識別するステップと、前記異物の識別結果に基づいて、前記ワイパを動作させるステップとを有する。
この方法により、異物識別部がそのカメラ自体に備わっている撮像部により得られた画像データに基づいて異物の有無を識別するので、特別なセンサを設置する必要がないため、カメラ装置のコストを増大させることがない。また、異物の付着が検出されたときだけワイパ機構を駆動するので、画像の品質劣化を防止することが可能になる。
本発明は、コンピュータに、請求項7に記載の各ステップを実行させるワイパ制御プログラムが提供されるものである。
このプログラムにより、異物識別部がそのカメラ自体に備わっている撮像部により得られた画像データに基づいて異物の有無を識別するので、特別なセンサを設置する必要がないため、カメラ装置のコストを増大させることがない。また、異物の付着が検出されたときだけワイパ機構を駆動するので、画像の品質劣化を防止することが可能になる。
本発明によれば、カメラ装置の構造を複雑化することなく、比較的安価にワイパによる撮像画像への影響を軽減することが可能なカメラ装置及びワイパ制御方法を提供することができる。また、特別なセンサを設置しないため、故障確率を増大させることがないといった効果を有する。
(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態に係るカメラ装置に関連する主要部の構成例を示すブロック図である。
図1は本発明の第1の実施形態に係るカメラ装置に関連する主要部の構成例を示すブロック図である。
図1に示すように、本実施形態のカメラ装置は、制御回路11と、回転台固定部50と、回転台可動部51と、歯車52と、パン駆動モータ53と、歯車54と、磁石55と、磁気センサ56と、カメラユニット57と、チルト駆動モータ58と、前面ガラス59と、ワイパ60と、ワイパ駆動モータ61と、連接棒62と、磁石63と、磁気センサ64と支持フレーム65及び66とを備える。
カメラユニット57は撮像部の一例として機能し、その内部に例えば2次元CCDイメージセンサのような撮像素子を有しており、前方に位置する任意の被写体を撮影することができる。カメラユニット57の撮影方向の前面には内部の撮像素子や光学系を汚れや水分から保護するために透明な前面ガラス59が設置してある。
また、前面ガラス59が汚れや水滴等の異物が付着するとカメラユニット57の撮影に支障をきたすことになるので、前面ガラス59の汚れや水滴を拭い取るためにワイパ60が設けてある。ワイパ60は、連接棒62を介してワイパ駆動モータ61と接続されている。連接棒62はワイパ駆動モータ61の回転運動を直線運動に変換して駆動力をワイパ60に伝達する。従って、ワイパ駆動モータ61を駆動することによりワイパ60で前面ガラス59上の汚れや水滴を拭い取ることができる。
カメラユニット57は、両側の側面が支持フレーム65及び66によって支持されている。また、支持フレーム65及び66は所定の支持軸を中心としてカメラユニット57が揺動自在になるようにそれを支持している。従って、カメラユニット57は矢印A1方向(チルト方向)に向きを変えることができる。また、支持フレーム65上に設置されたチルト駆動モータ58の駆動軸がカメラユニット57と連結されており、チルト駆動モータ58を駆動することにより、カメラユニット57の向きを矢印A1方向に変更することができる。
支持フレーム65及び66は円盤形状に形成された回転台可動部51の上に固定されている。また、回転台可動部51は回転台固定部50の上方に配置してあり、矢印A2方向(パン方向)に回転自在な状態で回転台固定部50に支持されている。また、回転台固定部50の側方にパン駆動モータ53が設置してある。パン駆動モータ53の駆動軸には歯車54が装着してあり、この歯車54が回転台可動部51に装着された歯車52と連結されている。
従って、パン駆動モータ53を駆動すると、歯車54及び歯車52を介して回転台可動部51が駆動され、矢印A2方向に回転する。回転台可動部51が回転すると、それに伴ってカメラユニット57の向きも矢印A2方向に回転する。
回転台可動部51の回転方向の位置を検出するために、回転台可動部51の周面の所定位置に磁石55が装着してある。また、回転台固定部50の周面には、磁石55と対向可能な位置に磁気センサ56が装着してある。また、カメラユニット57のチルト方向の位置を検出するために、カメラユニット57の側面には磁石63が装着してある。また、支持フレーム65上には磁石63と対向可能な位置に磁気センサ64が装着されている。
カメラ装置を実際に使用する場合には、画像表示部21を備える操作端末22が用いられる。画像表示部21は、カメラユニット57によって撮影されたリアルタイムの映像などを表示するために用いられる。また、操作端末22から所定のコマンドを入力することにより、例えばカメラユニット57の撮影方向などに関する動作指示を与えることができる。
次に、本実施形態のワイパ制御方法について説明する。本実施形態のカメラ装置において、制御回路11は、カメラユニット57自体が実際に撮影した映像に基づいて、前面ガラス59に対する異物の付着を検出し、この異物が識別されたときにワイパ60を動作させるものである。
図2は、本発明の第1の実施形態に係るカメラ装置の制御回路の概略構成を示すブロック図である。
図2に示すように、制御回路11は異物識別部の一例として機能し、ワイパ駆動回路33と、動作回数生成回路320と、コマンドデコーダ230と、パン駆動回路380と、画像タイミング生成回路70と、対象画像抽出回路71と、輝度変化検知回路72と、画像メモリ73と、画像メモリ74と、動きベクトル抽出回路75と、タイミング信号出力回路76と、最大ベクトル保持回路77と、検出領域決定回路78と、対象画素数演算回路79と、停止画素数演算回路80と、予測ベクトル演算回路81と、異常画素数演算回路82と、第1比率演算回路83と、第2比率演算回路84と、第3比率演算回路85と、第1閾値保持回路86と、第2閾値保持回路87と、第3閾値保持回路88と、ワイパ動作情報回路89と、閾値更新回路90とを備える。なお、制御回路11は、例えばワイパ制御プログラムによって動作するプロセッサを主体に構成される。
コマンドデコーダ230は、操作端末22から入力される指示の内容を解釈して制御回路11の各部に動作指示を与える回路である。動作回数生成回路320は、コマンドデコーダ230からの指示を受けて、ワイパ動作回数を生成する回路である。ワイパ駆動回路33は、動作回数生成回路320の生成したワイパ動作回数だけ、ワイパを動作させるための回路である。パン駆動回路380は、撮像領域制御部の一例として機能し、コマンドデコーダ230から入力される回転方向情報と回転量情報とに基づいてパン駆動モータ53を駆動する回路である。
画像タイミング生成回路70は、カメラユニット57から出力される画像信号S57のフレーム更新タイミングに基づいて、画像メモリの更新タイミングを生成する回路である。対象画像抽出回路71は、カメラユニット57が撮影した画像の中から、予め定めた画像領域の画像情報を抽出する回路である。輝度変化検知回路72は、対象画像抽出回路71が抽出した画像領域中の各画素毎に、隣接する画素群との間の輝度変化を算出する回路である。
画像メモリ73は、輝度変化検知回路72又は対象画像抽出回路71の処理する各画素情報を記憶するためのメモリである。画像メモリ74は、画像タイミング生成回路70が出力する信号のタイミングに従って、所定フレームだけ時間的に遅れた画像情報を画像メモリ73から読み込んで記憶するためのメモリである。
動きベクトル抽出回路75は、互いに撮影時刻の異なる画像情報を保持している画像メモリ73の内容と画像メモリ74の内容とを比較することにより、対象画素毎にその動きベクトル(移動方向と移動量もしくは移動速度)を抽出する回路である。
タイミング信号出力回路76は、対象画像範囲の1画面分の角度回転するたびに、タイミング信号を出力する回路である。最大ベクトル保持回路77は、対象画素毎に最大ベクトル量を抽出ベクトルとして保持し、タイミング信号出力回路76のタイミングで保持値をクリアする回路である。
検出領域決定回路78は、対象画素のうち回転方向に対応した画素列に所定範囲のベクトルが含まれない場合、その画素列のベクトルデータを異物検出の対象外とする回路である。
対象画素数演算回路79は、検出領域決定回路78から結果として出力される異物検出の対象となる画素の総数を算出する回路である。停止画素数演算回路80は、検出領域決定回路78の異物検出の対象となる画素の中で動き量がない画素数を算出する回路である。
予測ベクトル演算回路81は、コマンドデコーダ230から入力される移動量情報とカメラの撮影角度とに基づいて動きベクトルの目標値を算出し、検出誤差を加味した予測ベクトル範囲を算出する回路である。異常画素数演算回路82は、検出領域決定回路78の異物検知の対象となる画素の中で、予測ベクトルの範囲外のベクトルが検出された画素(異常画素)の数を算出する回路である。
第1比率演算回路83は、停止画素数を対象画素数で除した値を演算する回路である。第2比率演算回路84は、異常画素数を対象画素数で除した値を演算する回路である。第3比率演算回路85は、停止画素数を対象画素数から異常画素数を引いた数で除した値を演算する回路である。
第1閾値保持回路86は、第1比率演算回路83の出力でワイパ動作を判定するために用いられる第1の閾値を保持するための回路である。第2閾値保持回路87は、第2比率演算回路84の出力でワイパ動作を判定するために用いられる第2の閾値を保持するための回路である。第3閾値保持回路88は、第3比率演算回路85の出力でワイパ動作を判定するために用いられる第3の閾値を保持するための回路である。
ワイパ動作情報回路89は、第1比率演算回路83、第2比率演算回路84、第3比率演算回路85のいずれか一つが出力する値と、第1閾値保持回路86、第2閾値保持回路87、第3閾値保持回路88のいずれか一つが出力する閾値との差分を演算し、その結果をワイパ動作情報として出力する。ワイパ動作情報回路89が第1比率演算回路83、第2比率演算回路84、第3比率演算回路85並びに第1閾値保持回路86、第2閾値保持回路87、第3閾値保持回路88のいずれを選択するかは、コマンドデコーダ230から入力される判定手段切替情報に対応して決定される。
閾値更新回路90は、ワイパ動作直後に、タイミング信号出力回路76が出力するタイミングで、第1比率演算回路83、第2比率演算回路84、第3比率演算回路85がそれぞれ出力する値に比べて所定の値だけ大きな値を第1閾値保持回路86、第2閾値保持回路87、第3閾値保持回路88の閾値として割り当てる回路である。
次に、図2に示す制御回路11の動作について以下に説明する。操作端末22からコマンドデコーダ230に対して所定の指示情報を与えることにより、回路各部の動作が制御される。例えばマニュアル動作の指示情報が発生すると、コマンドデコーダ230はマニュアル動作の制御に必要な方向情報S23aと回転量情報S23bとを出力する。これらの情報に従って、パン駆動回路380はパン駆動モータ53を駆動する。パン駆動モータ53の駆動力は歯車54及び歯車52を介して回転台可動部51に伝達され、回転台可動部51が回転する。これに伴って、回転台可動部51上に配置されているカメラユニット57も矢印A2方向に回転し、撮影方向が変化する。このとき、カメラユニット57によって撮影されたリアルタイムの画像を画像表示部21上で見ると、表示される画像は左右方向に移動することになる。
また、ワイパ動作指示が出力されると、動作回数生成回路320はワイパ動作情報回路89の出力する情報に従ってワイパ60を駆動するように制御する。
次に、前面ガラス59の表面に付着した異物や水滴等の存在を検出するための動作について説明する。
対象画像抽出回路71は、画像上で動きベクトルを抽出するために利用する画像の範囲を、例えば予め決定した領域の範囲内に限定する。つまり、動きベクトルを抽出する際に処理対象となるデータ量を減らすために、範囲を限定する。
輝度変化検知回路72は、動きベクトルの抽出を容易にするために、前処理として被写体の輝度変化部分が強調されるように画像処理を行う。
動きベクトル抽出回路75は、撮影時刻の異なる2つの画像を比較することによって画素毎に動きベクトルを検出する。
図3は、撮像領域が変化しているときの撮像画像の例を示す図である。パン駆動モータ53の駆動によりカメラユニット57の向きを回転させているときには、例えば図3に示すように撮影される画像中の被写体は、カメラユニット57の旋回方向と逆方向に移動することになる。従って、カメラユニット57の旋回中に互いに異なる時点で撮影された2つの画像を比較すると、画素毎に画像上での移動が検出される。そこで、動きベクトル抽出回路75は画素毎に検出された移動量及び移動方向を動きベクトルとして認識する。但し、前面ガラス59の表面に付着した異物や水滴等はカメラユニット57と共に回転するので、画像上で異物や水滴等に相当する画素については、移動は検出されない。
最大ベクトル保持回路77は、カメラユニット57が所定量の回転をする間に動きベクトル抽出回路75が順次に出力する動きベクトルの瞬時値について、ピークホールド動作を行う。つまり、所定の検出期間の間に入力された動きベクトルの瞬時値の中の最大値を結果的に保持し出力する。
検出領域決定回路78は、カメラユニット57の回転方向の全ての画素列について、動きベクトル量が検出できなかった場合に、その領域を輝度変化のない領域とみなし、その領域を異物検出領域から除外する。
実際の異物検出量を表すパラメータとしては、次の3種類のパラメータP1〜P3を利用することができる。
P1=N0/Nt
P2=Nx/Nt
P3=N0/(Nt−Nx)
P2=Nx/Nt
P3=N0/(Nt−Nx)
ここで、N0は、動きの検出されなかった画素の数、すなわち停止画素数を示す。また、Ntは、検出領域の総画素数を示す。さらに、Nxは、予測ベクトルのベクトル量を含む所定のベクトル量範囲外のベクトル量を有する画素の数、すなわち異常画素数を示すここで、予測ベクトルとは、比較する2つの画像の撮影時間差の間のカメラユニット57の回転量から求められる動きベクトルを示す。
図2に示す制御回路11においては、パラメータP1は第1比率演算回路83で計算され、パラメータP2は第2比率演算回路84で計算され、パラメータP3は第3比率演算回路85で計算される。
実際に、3種類のパラメータP1〜P3のいずれを利用するかについては、現実に前面ガラス59に付着する可能性のある雨、雪、ほこり等の状況に応じて最適なパラメータを選択すればよい。図2に示す制御回路11においては、操作端末22からの指示に従ってコマンドデコーダ230が出力する判定切り替え信号S23cに従って、ワイパ動作情報回路89は3種類のパラメータP1〜P3のいずれかを選択的に利用する。
例えば、判定切り替え信号S23cにより前記パラメータP1を選択した場合には、ワイパ動作情報回路89は、第1比率演算回路83が出力する異物検出量(P1)と、第1閾値保持回路86が出力する閾値とに応じた値を動作回数生成回路320に出力する。具体的には、(異物検出量−閾値)を表す値を出力する。同様に、前記パラメータP2を選択した場合には、ワイパ動作情報回路89は、第2比率演算回路84が出力する異物検出量(P2)と、第2閾値保持回路87が出力する閾値とに応じた値を動作回数生成回路320に出力し、前記パラメータP3を選択した場合には、ワイパ動作情報回路89は、第3比率演算回路85が出力する異物検出量(P3)と、第3閾値保持回路88が出力する閾値とに応じた値を動作回数生成回路320に出力する。
動作回数生成回路320は、ワイパ動作情報回路89が出力する値に応じて、ワイパ動作回数や動作頻度を決定する。具体例としては、ワイパ動作情報回路89の出力する値が正の数ならワイパ動作オン、零または負の数ならワイパ動作オフに制御する。また、正の数の大きさに比例して動作回数や頻度を高める。
ワイパ駆動回路33はワイパ制御部の一例として機能し、動作回数生成回路320の出力する信号に応じて、ワイパ駆動モータ61を駆動し、ワイパ60を動かす。ワイパ60が前面ガラス59の表面を拭うことより、被写体撮影の妨げとなる異物は除去され、良好な画像が得られる。
閾値更新回路90は、ワイパ動作が終了した直後の異物検出量に基づいて、それより所定の値だけ大きい値を新たな閾値(例:一定値を加算した値や1.1倍した値)として第1閾値保持回路86、第2閾値保持回路87、第3閾値保持回路88が保持する閾値を再設定する。これにより、撮影環境に応じて最適化された閾値を利用することができ、効率的なワイパ動作を行うことが可能となる、
このような本発明の第1の実施形態に係るカメラ装置によれば、カメラ自体に備わっている撮像部により得られた画像データの動きベクトルに基づいて、異物の有無を識別するので、特別なセンサを設置する必要がないため、カメラ装置のコストを増大させることがなく、故障確率を増大させることがない。また、異物の付着が検出されたときだけワイパ機構を駆動するので、画像の品質劣化を防止することが可能になる。
(第2の実施形態)
図4は、本発明の第2の実施形態に係るカメラ装置の制御回路の概略構成を示すブロック図である。図4に示す制御回路12は、図1に示すカメラ装置において、制御回路11の代わりに適用されるものである。なお、図4において、第1の実施形態で説明した図1及び図2と重複する部分については同一の符号を付す。
図4は、本発明の第2の実施形態に係るカメラ装置の制御回路の概略構成を示すブロック図である。図4に示す制御回路12は、図1に示すカメラ装置において、制御回路11の代わりに適用されるものである。なお、図4において、第1の実施形態で説明した図1及び図2と重複する部分については同一の符号を付す。
なお、本実施形態に適用されるカメラユニット57は、シングル自動焦点調整機構(以下、シングルAFという)の機能を有している。
図4に示すように、本実施形態のカメラ装置の制御回路12は、ワイパ駆動回路33と、動作回数生成回路321と、コマンドデコーダ231と、パン駆動回路380と、対象画像抽出回路71と、高周波成分抽出回路101と、初期値決定回路102と、合焦度変化算出回路103と、閾値保持回路104と、ワイパ動作情報回路105とを備える。
コマンドデコーダ231は、操作端末22から入力される指示の内容を解釈し、回路各部に動作指示を与える。動作回数生成回路321は、コマンドデコーダ230からの指示を受けて、ワイパ動作回数を生成する回路である。ワイパ駆動回路33は、動作回数生成回路32の出力する回数だけワイパ60を駆動する回路である。パン駆動回路380は、コマンドデコーダ230から入力される回転方向情報S23aと回転量情報S23bとに基づいてパン駆動モータ53を駆動する回路である。
対象画像抽出回路71は、カメラユニット57の撮影により得られた映像の中から、予め定めた特定の画像領域の画像情報だけを抽出する処理を行う回路である。高周波成分抽出回路101は、対象画像領域の高周波成分レベルを求め、その結果を合焦度値として出力する回路である。
初期値決定回路102は、コマンドデコーダ231からのシングルAF指示S23dが入力された後、カメラユニット57のオートフォーカス動作が終了したタイミングで高周波成分抽出回路101の値を初期合焦度値として割り当てるための回路である。合焦度変化算出回路103は、高周波成分抽出回路101の値と初期値決定回路102の値との差を、合焦度悪化値として出力するための回路である。
閾値保持回路104は、ワイパ動作判断のための合焦度悪化値の閾値を保持する回路である。ワイパ動作情報回路105は、合焦度変化算出回路103の値と閾値保持回路104の値との差を動作回数生成回路321へ出力するための回路である。
次に、図4に示す制御回路12の動作について以下に説明する。
コマンドデコーダ231は、操作端末22から出力される指示情報に従って各部の動作を制御する。コマンドデコーダ231がマニュアル動作の指示情報として方向情報と回転量情報とを出力すると、パン駆動回路380がパン駆動モータ53を駆動する。パン駆動モータ53の駆動力が歯車54及び歯車52を介して回転台可動部51に伝達されるので、回転台可動部51が回転し、回転台可動部51上に設置されたカメラユニット57の向きが矢印A2方向に変化する。このとき、カメラユニット57によって撮影されたリアルタイムの画像を画像表示部21で見ると、表示される画像上の被写体の位置はカメラユニット57の回転に伴って左右方向に移動する。また、コマンドデコーダ231からワイパ動作指示が出力されると、動作回数生成回路321はワイパ動作情報回路105の出力情報に従ってワイパ60を駆動する。
次に、前面ガラス59の表面に付着した異物や水滴等の存在を検出するための動作について説明する。図5は異物が付着しているときの撮像画像の例を示す図、図6は異物が付着しているときの前面ガラスを示す側面図である。
対象画像抽出回路71は、カメラユニット57から出力される画像信号S57を入力し、この画像の中で動きベクトル抽出対象となる特定の画像領域を抽出する。従って、動きベクトルの抽出対象になる画像データは各フレームの画像中の一部分の領域だけに限定される。
高周波成分抽出回路101は、対象画像抽出回路71が抽出した画像領域の画像データを処理し、その中の空間周波数を検出する。そして、空間周波数のうち高周波成分のレベルを合焦度値として出力する。
この状態でコマンドデコーダ231からシングルAF指令S23dが出力されると、カメラユニット57内のオートフォーカス機能が働き、ピントのあった画像が得られる状態になった後で、AF動作は終了する。
AF動作の終了タイミングで、高周波成分抽出回路101の出力する値が初期値決定回路102に入力され、初期値として割り当てられる。
ピントのあっている画像においては被写体の各部の像が細部まで鮮明に映るので、この画像から検出される空間周波数には高周波成分も含まれている。初期値決定回路102に初期値として割り当てられる値は、合焦状態における高周波成分のレベルを表す。
一方、時間の経過に伴って、例えば図6の斜線部分に示すように雨や雪などが異物として前面ガラス59の表面に付着すると、カメラユニット57によって撮影される画像は、例えば図5に示すように光の屈折などの影響によりぼやけることになるので、この画像に含まれる空間周波数の高周波成分はレベルが低下する。つまり、高周波成分抽出回路101が出力する合焦度値が低下する。
合焦度変化算出回路103は、高周波成分抽出回路101が出力する合焦度値と初期値決定回路102が出力する初期値とに基づいて合焦度値の変化を算出する。具体例としては、(初期値−合焦度値)を合焦度変化算出回路103が変化量として出力する。従って、前面ガラス59の表面に異物等が付着すると、合焦度変化算出回路103の出力する変化量が大きくなる。
ワイパ動作情報回路105は、合焦度変化算出回路103から出力される合焦度の変化量と、閾値保持回路104に保持されている閾値との差分をワイパ動作情報として動作回数生成回路321に出力する。
なお、高周波成分抽出回路101が高周波成分として画像から抽出する空間周波数の周波数帯域が異物検出特性に影響するので、検出対象の異物の種類に応じて最適な周波数帯域を割り当てるのが望ましい。すなわち、雨、雪、ほこり等の異物はそれぞれ大きさや特性が大きく異なるので、異物の付着に伴う画像中の空間周波数特性の変化にも、異物の種類に応じた違いが現れる。そこで、検出対象の異物の種類に応じて、周波数帯域を選択的に切替可能に構成すれば、より効果的に異物の付着を検出可能になる。
動作回数生成回路321は、ワイパ動作情報回路105が出力する値に応じて、ワイパ動作回数や動作頻度を決定する。例えば、値が正の数ならワイパ動作オン、零または負の数ならワイパ動作オフにする。また、正の数の大きさに比例して動作回数や頻度を高めてもよい。
ワイパ駆動回路33は、動作回数生成回路321の出力に応じてワイパ駆動モータ61を駆動し、ワイパ60を動作させる。ワイパ60が前面ガラス59の表面を拭うことにより、被写体撮影の妨げとなる異物は除去され、良好な画像が得られる。
このような本発明の第2の実施形態に係るカメラ装置によれば、カメラ自体に備わっている撮像部により得られた画像データの空間周波数に基づいて、異物の有無を識別するので、特別なセンサを設置する必要がないため、カメラ装置のコストを増大させることがなく、故障確率を増大させることもない。また、異物の付着が検出されたときだけワイパ機構を駆動するので、画像の品質劣化を防止することが可能になる。
なお、上記第1及び第2の実施形態では、撮像領域を制御する回路として、カメラユニットをパン方向に駆動させるパン駆動回路を例にあげて説明したが、他に、チルト方向の駆動するチルト駆動回路や、カメラユニットのズームを制御するズーム制御回路を用いてもよい。
また、上記第1及び第2の実施形態では、異物除去方法として、ガラス面を直接ふき取るワイパの例を示したが、気体を吹き付ける方法や、水分を蒸発させる方法等、別の異物除去方法を用いてもよい。
本発明のカメラ装置及びワイパ制御方法は、カメラ装置の構造を複雑化することなく、比較的安価にワイパによる撮像画像への影響を軽減することが可能な効果を有し、監視カメラ装置等に有用である。
21 画像表示部
22 操作端末
230,231 コマンドデコーダ
320,321 動作回数生成回路
33 ワイパ駆動回路
380 パン駆動回路
50 回転台固定部
51 回転台可動部
52 歯車
53 パン駆動モータ
54 歯車
55 磁石
56 磁気センサ
57 カメラユニット
58 チルト駆動モータ
59 前面ガラス
60 ワイパ
61 ワイパ駆動モータ
62 連接棒
63 磁石
64 磁気センサ
65,66 支持フレーム
70 画像タイミング生成回路
71 対象画像抽出回路
72 輝度変化検知回路
73,74 画像メモリ
75 動きベクトル抽出回路
76 タイミング信号出力回路
77 最大ベクトル保持回路
78 検出領域決定回路
79 対象画素数演算回路
80 停止画素数演算回路
81 予測ベクトル演算回路
82 異常画素数演算回路
83 第1比率演算回路
84 第2比率演算回路
85 第3比率演算回路
86 第1閾値保持回路
87 第2閾値保持回路
88 第3閾値保持回路
89 ワイパ動作情報回路
90 閾値更新回路
101 高周波成分抽出回路
102 初期値決定回路
103 合焦度変化算出回路
104 閾値保持回路
105 ワイパ動作情報回路
22 操作端末
230,231 コマンドデコーダ
320,321 動作回数生成回路
33 ワイパ駆動回路
380 パン駆動回路
50 回転台固定部
51 回転台可動部
52 歯車
53 パン駆動モータ
54 歯車
55 磁石
56 磁気センサ
57 カメラユニット
58 チルト駆動モータ
59 前面ガラス
60 ワイパ
61 ワイパ駆動モータ
62 連接棒
63 磁石
64 磁気センサ
65,66 支持フレーム
70 画像タイミング生成回路
71 対象画像抽出回路
72 輝度変化検知回路
73,74 画像メモリ
75 動きベクトル抽出回路
76 タイミング信号出力回路
77 最大ベクトル保持回路
78 検出領域決定回路
79 対象画素数演算回路
80 停止画素数演算回路
81 予測ベクトル演算回路
82 異常画素数演算回路
83 第1比率演算回路
84 第2比率演算回路
85 第3比率演算回路
86 第1閾値保持回路
87 第2閾値保持回路
88 第3閾値保持回路
89 ワイパ動作情報回路
90 閾値更新回路
101 高周波成分抽出回路
102 初期値決定回路
103 合焦度変化算出回路
104 閾値保持回路
105 ワイパ動作情報回路
Claims (8)
- 画像を撮像する撮像部と、
前記撮像部に撮像される面を清掃するワイパと、
前記撮像部により得られた画像データに基づいて、前記ワイパにより清掃される面に付着した異物の有無を識別する異物識別部と、
前記異物識別部により異物が識別されたときに前記ワイパを動作させるワイパ制御部と
を備えたカメラ装置。 - 請求項1に記載のカメラ装置であって、
前記撮像部の撮像領域を制御する撮像領域制御部を備え、
前記異物識別部は、前記撮像領域制御部が前記撮像領域を変化させているときに、前記撮像部により撮像された複数の画像データ間の差異に基づいて、前記画像データにおける所定の画像領域毎に移動量を検出し、前記検出された画像領域毎の移動量の違いに基づいて異物の有無を識別するカメラ装置。 - 請求項2に記載のカメラ装置であって、
前記異物識別部は、前記画像領域において、前記撮像領域制御部による撮像領域変化の制御量に応じて定まる移動量を含む所定の移動量範囲外の移動量を有する画素数、及び移動量が実質的にゼロの画素数の少なくとも一方に基づいて異物検出量を求め、前記異物検出量と所定のしきい値とを比較して異物の有無を識別するカメラ装置。 - 請求項3に記載のカメラ装置であって、
前記異物識別部が前記異物検出量と比較する閾値を、前記ワイパの動作後における前記異物検出量に基づいて更新する閾値更新部を備えたカメラ装置。 - 請求項1に記載のカメラ装置であって、
前記異物識別部は、前記撮像部の撮像により得られた画像データに基づいて画像中の空間周波数を検出し、前記空間周波数の低下を異物の付着として認識するカメラ装置。 - 請求項5に記載のカメラ装置であって、
前記撮像部は自動焦点調整機構を有し、
前記異物識別部は、前記自動焦点調整機構の作動によって合焦状態になった直後に撮像された画像から検出された空間周波数の最大値を周波数初期値として保持し、各時点の画像から検出される空間周波数と前記周波数初期値との違いを異物の付着と判断するためのパラメータとして使用するカメラ装置。 - 撮像部により画像を撮像するステップと、
前記撮像部により得られた画像データに基づいて、ワイパにより清掃される面に付着した異物の有無を識別するステップと、
前記異物の識別結果に基づいて、前記ワイパを動作させるステップと
を有するワイパ制御方法。 - コンピュータに、請求項7に記載の各ステップを実行させるワイパ制御プログラム。
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