JP2008227596A - 監視カメラシステム - Google Patents

Abstract

【課題】画質を損なうことなくダイナミックレンジが拡大された映像を提供することができる監視カメラシステムを得る。
【解決手段】フレームまたはフィールド単位でシャッター速度を切り替えて被写体を撮影する監視カメラ１の撮影映像を、垂直同期信号に基づいてフレームまたはフィールド単位でシャッター速度毎の映像に切り替え、切り替えにより生じた映像の間欠部分を補完して出力するスイッチャ２と、スイッチャ２で補完されて出力された連続映像をシャッター速度毎に表示する低速表示モニタ３及び高速表示モニタ４を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、被写体からの入射光量の変化に対応するためにフレームあるいはフィールド毎にシャッター速度を切り替えて監視エリアを撮影し、フレームあるいはフィールド単位でそれぞれのシャッター速度毎の映像に切り替えて出力することができる監視カメラシステムに関するものである。

被写体からの入射光量の変化に対してより視認しやすい映像を提供するためにダイナミックレンジを拡大する技術が開発されている。例えば、特許文献１に開示される映像システムでは、被写体からの入射光量に応じて撮像素子の露光時間を変化させて、１フィールド期間より長い期間露光されて蓄積された電荷による第１の映像信号と、１フィールド期間あるいは１フィールド期間より短い期間露光されて蓄積された電荷による第２の映像信号とを記録し、２つの映像信号を１つのモニタで表示するために記録された第１の映像信号と第２の映像信号とを合成処理回路において合成することにより、ダイナミックレンジを拡大した映像を提供している。

特開２００１−９４８６６号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示された映像システムでは、２つの映像信号を１つのモニタに表示するために露光時間の異なる映像信号を合成して表示する必要があり、合成後の映像が不自然なものとなり、却って撮影映像の画質を損なうという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、フレームあるいはフィールド単位で撮影した映像を合成せずに複数のモニタに表示し、画質を損なうことなくダイナミックレンジが拡大された映像を提供することができる監視カメラシステムを得ることを目的とする。

この発明に係る監視カメラシステムは、フレームまたはフィールド単位でシャッター速度を切り替えて被写体を撮影する監視カメラと、前記監視カメラから出力された複数のシャッター速度で撮影された撮影映像をフレームまたはフィールド単位で切り替えて、シャッター速度毎の映像として出力するスイッチャと、前記スイッチャから出力されたシャッター速度毎の切替映像を表示する複数の画像表示部とを備え、前記スイッチャは、前記監視カメラから出力された撮影映像から垂直同期信号を検出する同期信号検出部と、前記同期信号検出部から出力された垂直同期信号に基づき、前記監視カメラから出力された複数のシャッター速度で撮影された撮影映像をフレームまたはフィールド単位でシャッター速度毎の映像に切り替えるスイッチ部と、前記スイッチ部から出力されたシャッター速度毎の切替映像の間欠部分を補完する複数の補完部とを備えたものである。

この発明によれば、フレームまたはフィールド単位でシャッター速度を切り替えて被写体を撮影する監視カメラと、前記監視カメラから出力された複数のシャッター速度で撮影された撮影映像をフレームまたはフィールド単位で切り替えて、シャッター速度毎の映像として出力するスイッチャと、前記スイッチャから出力されたシャッター速度毎の切替映像を表示する複数の画像表示部とを備え、前記スイッチャは、前記監視カメラから出力された撮影映像から垂直同期信号を検出する同期信号検出部と、前記同期信号検出部から出力された垂直同期信号に基づき、前記監視カメラから出力された複数のシャッター速度で撮影された撮影映像をフレームまたはフィールド単位でシャッター速度毎の映像に切り替えるスイッチ部と、前記スイッチ部から出力されたシャッター速度毎の切替映像の間欠部分を補完する複数の補完部とを備えるように構成したので、映像合成処理を省略することができ、さらに不自然さのない映像を提供することができる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る監視カメラシステムの構成を示すブロック図である。
監視カメラシステムは、フレーム単位でシャッター速度を切り替えて被写体を撮影する監視カメラ１、監視カメラ１から入力された撮影映像をフレーム単位で低速シャッター映像と高速シャッター映像とに切り替えて出力するスイッチャ２、スイッチャ２から入力された低速シャッター映像を表示する低速映像モニタ（画像表示部）３及びスイッチャ２から入力された高速シャッター映像を表示する高速映像モニタ（画像表示部）４から構成されている。

スイッチャ２は、同期信号検出回路（同期信号検出部）２１、映像スイッチ回路（スイッチ部）２２、低速映像補完回路（補完部）２３及び高速映像補完回路（補完部）２４から構成されている。
同期信号検出回路２１は、監視カメラ１から入力された撮影映像の同期信号から垂直同期信号を検出する。映像スイッチ回路２２は、同期信号検出回路２１から入力された垂直同期信号に基づき、監視カメラ１から入力された撮影映像をフレーム単位で低速シャッター映像と高速シャッター映像に切り替える。映像スイッチ回路２２から出力される低速シャッター映像は、映像切り替えにより間欠的な映像となっているため、低速映像補完回路２３において各フレーム間の映像のない期間を補完する。同様に、映像スイッチ回路２２から出力される高速シャッター映像は、映像切り替えにより間欠的な映像となっているため、高速映像補完回路２４において各フレーム間の映像のない期間を補完する。

次に動作について説明する。図２は、この発明の実施の形態１に係る監視カメラシステムの動作を示すフローチャートであり、以下、このフローチャートに従って説明する。
監視カメラ１は、シャッター速度をフレーム単位で低速または高速の交互に切り替えて被写体を撮影し、撮影映像をフレーム単位で順次スイッチャ２の同期信号検出回路２１と映像スイッチ回路２２に出力する（ステップＳＴ１）。シャッター速度をフレーム単位で切り替える例として、奇数フレームは低速シャッターで撮影し、偶数フレームは高速シャッターで撮影する等が挙げられる。次に、同期信号検出回路２１は、ステップＳＴ１において入力された撮影映像の同期信号から垂直同期信号を検出して映像スイッチ回路２２に出力する（ステップＳＴ２）。映像スイッチ回路２２は、ステップＳＴ２において入力された垂直同期信号に基づき、ステップＳＴ１において入力された撮影映像をフレーム単位で、低速シャッター映像と高速シャッター映像に切り替えて低速映像補完回路２３及び高速映像補完回路２４に出力する（ステップＳＴ３）。

低速映像補完回路２３は、ステップＳＴ３において入力された低速シャッター映像の各フレーム間の間欠部分を補完して低速映像モニタ３に出力し、高速映像補完回路２４は、ステップＳＴ３において入力された高速シャッター映像の各フレーム間の間欠部分を補完して高速映像モニタ４に出力する（ステップＳＴ４）。低速映像モニタ３はステップＳＴ４において入力された補完処理された低速シャッター映像を表示し、高速映像モニタ４はステップＳＴ４において入力された補完処理された高速シャッター映像を表示する（ステップＳＴ５）。その後、シーケンスはステップＳＴ１の処理に戻り、上述した処理を繰り返す。

以上のように、実施の形態１によれば、１台の監視カメラでシャッター速度をフレーム単位で低速または高速に切り替えて撮影し、撮影映像をフレーム単位で低速シャッター映像と高速シャッター映像に切り替え、各フレーム間の間欠部分を補完して２台のモニタに連続した映像を出力するように構成したので、被写体における暗部を良く見ることができる低速シャッターの撮影映像と、被写体における明部を良く見ることができる高速シャッターの撮影映像を同時に監視することができ、ダイナミックレンジが広く、合成されていない自然な監視映像を提供することができる。

実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２に係る監視カメラの構成を示すブロック図である。この実施の形態２に係る監視カメラは、図１に示した実施の形態１に係る監視カメラシステムの監視カメラに輝度階調特性変更部を追加して設けたものである。
以下では、実施の形態１に係る監視カメラの構成要素と同一の部分は説明を省略または簡略化する。

監視カメラ１の輝度階調特性変更部１１は、シャッター速度に応じてフレーム単位で撮影映像の輝度階調特性を変更する。例えば、被写体の暗部を明るく表示することが期待される低速シャッターの撮影映像のフレームに対してはガンマ補正を実行して暗部を明るく補正する。また、被写体の明部が白くつぶれてしまうことなく暗く表示することが期待される高速シャッターの撮影映像のフレームに対してはニー補正を実行して明部を暗く補正する。

以上のように、実施の形態２によれば、監視カメラのシャッター速度に応じてフレーム単位で撮影映像の輝度階調特性を変更するように構成したので、シャッター速度に応じた最適な輝度階調特性を実現することができる。

実施の形態３．
図４は、この発明の実施の形態３に係る監視カメラシステムの構成を示すブロック図である。この実施の形態３に係る監視カメラシステムは、図１に示した実施の形態１に係る監視カメラシステムに映像記録再生部を追加して設けたものである。
以下では、実施の形態１に係る監視カメラシステムの構成要素と同一の部分には実施の形態１で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。

映像記録再生部５は、スイッチャ２の低速映像補完回路２３及び高速映像補完回路２４から入力される補完処理された低速シャッター映像及び高速シャッター映像を記録し、再生する。再生する際に、記録映像をそのまま再生すると低速シャッター映像と高速シャッター映像が混同した映像が表示され、監視映像として堪えないものとなる。そのため、映像記録再生部５は、外部装置（図示せず）から再生する映像のシャッター速度が選択されると、選択されたシャッター速度のみの記録映像を再生する。このように、選択されたシャッター速度の記録映像を再生することができるので、例えば監視者が低速シャッターの記録映像を監視している際に、明部が見にくい、または見たい部分が明るくなりすぎた場合に、高速シャッターの記録映像に切り替えて記録映像の監視を行うこともできる。

以上のように、実施の形態３によれば、補完処理されたシャッター速度毎の映像を記録し、監視者が自由に選択したシャッター速度の記録映像のみを再生するように構成したので、監視者の要望に合わせたダイナミックレンジの広い記録映像の再生が可能となる。

実施の形態４．
図５はこの発明の実施の形態４に係る監視カメラシステムの構成を示すブロック図である。この実施の形態４に係る監視カメラシステムは、図１に示した実施の形態１に係る監視カメラシステムのスイッチャに動き検出映像スイッチ部を追加して設け、さらに監視カメラシステムに映像記録再生部を追加して設けたものである。
以下では、実施の形態１に係る監視カメラシステムの構成要素と同一の部分には実施の形態１で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。

動き検出映像スイッチ回路（動き検出部）２５は、同期信号検出回路２１から入力された垂直同期信号に基づき、フレーム毎に低速映像補完回路２３から入力された補完処理された低速シャッター映像の輝度値を積分した輝度積分値を算出し、さらにその輝度積分値のフレーム間の差分値を算出する。同様に、フレーム毎に高速映像補完回路２４から入力された補完処理された高速シャッター映像の輝度積分値を算出し、その輝度積分値のフレーム間の差分値を算出する。その後、算出した低速シャッター映像の差分値と高速シャッター映像の差分値を比較し、差分値の大きい方の映像を選択して出力する。ただし、この実施の形態４では、補完処理された低速シャッター映像及び高速シャッター映像は１フレーム毎に補完部分を有しているために、１フレーム置きのフレーム間の輝度積分値の差分値を算出する必要がある。

映像記録再生部５ａは、動き検出映像スイッチ回路２５から入力された差分値の大きいシャッター速度の映像を記録し、再生する。監視映像において、フレーム間の輝度積分値の差分値が大きい、すなわち撮影映像の動き度合いが大きいことは有事である可能性が高く、効率よく有事である可能性の高い映像を記録し、再生することができる。

次に、この発明の実施の形態４に係る監視カメラシステムの動作について動き検出処理及び映像記録再生処理を中心に図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。また、以下では実施の形態１に係る監視カメラシステムと同一の処理を行うステップには、図２で使用した符号と同一の符号を付し、説明を省略する。

同期信号検出回路２１は、ステップＳＴ１において入力された撮影映像の同期信号から垂直同期信号を検出して映像スイッチ回路２２及び動き検出映像スイッチ回路２５に出力する（ステップＳＴ１１）。映像スイッチ回路２２は、ステップＳＴ１１において入力された垂直同期信号に基づき、ステップＳＴ１において入力された撮影映像をフレーム単位で低速シャッター映像と高速シャッター映像に切り替え、低速映像補完回路２３及び高速映像補完回路２４に出力する（ステップＳＴ３）。

低速映像補完回路２３は、ステップＳＴ３において入力された低速シャッター映像の各フレーム間の間欠部分を補完して低速映像モニタ３及び動き検出映像スイッチ回路２５に出力し、高速映像補完回路２４は、ステップＳＴ３において入力された高速シャッター映像の各フレーム間の間欠部分を補完して高速映像モニタ４及び動き検出映像スイッチ回路２５に出力する（ステップＳＴ１２）。低速映像モニタ３はステップＳＴ１２において入力された補完処理された低速シャッター映像を表示し、高速映像モニタ４はステップＳＴ１２において入力された補完処理された高速シャッター映像を表示する（ステップＳＴ５）。その後、シーケンスはステップＳＴ１の処理に戻り、上述した処理を繰り返す。

一方、動き検出映像スイッチ回路２５は、ステップＳＴ１１において入力された垂直同期信号に基づき、フレーム毎にステップＳＴ１２において入力された低速シャッター映像の輝度値を積分した輝度積分値を算出し、その輝度積分値の１フレーム置きの補完されていないフレーム間の差分値を算出する（ステップＳＴ１３）。同様に、フレーム毎にステップＳＴ１２において入力された高速シャッター映像の輝度値を積分した輝度積分値を算出し、その輝度積分値の１フレーム置きの補完されていないフレーム間の差分値を算出する（ステップＳＴ１３）。

ステップＳＴ１３において算出された低速シャッター映像の輝度積分値の差分値が高速シャッター映像の輝度積分値の差分値よりも大きいか判定する（ステップＳＴ１４）。ステップＳＴ１４において、低速シャッター映像の輝度積分値の差分値が大きいと判定された場合には、低速シャッター映像を映像記録再生部５ａに出力する（ステップＳＴ１５）。映像記録再生部５ａは、ステップＳＴ１５において入力された低速シャッター映像を記録し、再生する（ステップＳＴ１６）。その後シーケンスはステップＳＴ１の処理に戻り、上述した処理を繰り返す。

一方、ステップＳＴ１４において、高速シャッター映像の輝度積分値の差分値が大きいと判定された場合には、高速シャッター映像を映像記録再生部５ａに出力する（ステップＳＴ１７）。映像記録再生部５ａは、ステップＳＴ１７において入力された高速シャッター映像を記録し、再生する（ステップＳＴ１８）。その後シーケンスはステップＳＴ１の処理に戻り、上述した処理を繰り返す。

以上のように、実施の形態４によれば、フレーム単位で撮影映像の輝度積分値を算出し、１フレーム置きのフレーム間の輝度積分値の差分値を算出して差分値の大きいシャッター速度の映像を映像記録再生部に出力して記録及び再生するように構成したので、動き度合いが大きい、すなわち有事である可能性が高い映像を選択的に記録して再生することができ、効率的に異常を検知することができる。また、明部が白つぶれしたり、暗部が暗くて視認できない等の差分値が小さい映像を選択して記録してしまうことを回避でき、適正なシャッター速度の映像を記録することができる。

なお、上記実施の形態１から４において、アナログ映像信号が入力された場合について述べたが、ディジタル映像信号が入力された場合でも同様の効果が得られる。また、ディジタル映像信号が入力された場合には、監視カメラがシャッター速度を切り換えるタイミングはテレビジョン規格のフィールドまたはフレーム時間でなくてもよく、一定の単位時間であればよい。

また、上記実施の形態１から４において、監視カメラはフレーム単位でシャッター速度を低速または高速に切り替えて撮影する構成を示したが、フィールド単位でシャッター速度を切り替えてもよい。

この発明の実施の形態１に係る監視カメラシステムの構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る監視カメラシステムの動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２に係る監視カメラの構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態３に係る監視カメラシステムの構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態４に係る監視カメラシステムの構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態４に係る監視カメラシステムの動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 監視カメラ、２ スイッチャ、３ 低速映像モニタ、４ 高速映像モニタ、５，５ａ 映像記録再生部、１１ 輝度階調特性変更部、２１ 同期信号検出回路、２２ 映像スイッチ回路、２３ 低速映像補完回路、２４ 高速映像補完回路、２５ 動き検出映像スイッチ回路。

Claims (3)

1. フレームまたはフィールド単位でシャッター速度を切り替えて被写体を撮影する監視カメラと、
   前記監視カメラから出力された複数のシャッター速度で撮影された撮影映像をフレームまたはフィールド単位で切り替えて、シャッター速度毎の映像として出力するスイッチャと、
   前記スイッチャから出力されたシャッター速度毎の切替映像を表示する複数の画像表示部とを備え、
   前記スイッチャは、
   前記監視カメラから出力された撮影映像から垂直同期信号を検出する同期信号検出部と、
   前記同期信号検出部から出力された垂直同期信号に基づき、前記監視カメラから出力された複数のシャッター速度で撮影された撮影映像をフレームまたはフィールド単位でシャッター速度毎の映像に切り替えるスイッチ部と、
   前記スイッチ部から出力されたシャッター速度毎の切替映像の間欠部分を補完する複数の補完部とを備えたことを特徴とする監視カメラシステム。
2. 監視カメラは、フレームまたはフィールド単位で撮影映像の輝度階調特性を変更する輝度階調特性変更部を備えたことを特徴とする請求項１記載の監視カメラシステム。
3. スイッチャは、補完部から出力されたシャッター速度毎の補完映像の輝度値をフレームまたはフィールド毎に積分した輝度積分値を算出し、前記輝度積分値のフレームまたはフィールド間の変化の度合いに基づき、動きの度合いの高いシャッター速度の補完映像を選択する動き検出部を備え、
   前記動き検出部から出力された選択映像を記録もしくは再生する記録再生部を備えたことを特徴とする請求項１記載の監視カメラシステム。

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