JP2007159021A - カメラ装置及びワイパ制御方法 - Google Patents

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

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。

特開平６−１９９２０８号公報

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）

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。

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。

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 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 撮像領域が変化しているときの撮像画像の例を示す図 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 異物が付着しているときの撮像画像の例を示す図 異物が付着しているときの前面ガラスを示す側面図

符号の説明

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

Claims (8)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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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