JP2008288803A - テレビ付インターホン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】拡大された映像に対しても露出制御や色バランス制御、階調特性制御、輪郭協調制御を適切に行う。
【解決手段】子器Ｓの制御部４は、拡大領域の位置並びに映像信号の輝度成分Ｙのレベルに応じて撮像装置１の映像信号処理部１３における露出制御処理並びに色バランス制御処理の制御条件を変更するように指示する。故に、拡大領域の位置と映像信号の輝度成分Ｙに応じて常に適切な露出制御並びに色バランス制御を行うことができ、その結果、親機Ｍの表示装置１００に表示される映像の質を高めることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、屋外に設置されるインターホン子器と、屋内に設置されるインターホン親機とからなり、インターホン子器とインターホン親機との間で相互に音声信号を伝送して通話するとともにインターホン子器に設けられた撮像装置で撮像した映像がインターホン親機に伝送されて当該インターホン親機に設けられた表示装置で表示されるテレビ付インターホン装置に関するものである。

従来のテレビ付インターホン装置として、インターホン子器に設けられた撮像装置に広角レンズを搭載し、広い画角で撮像された１画面の一部、例えば、来訪者の顔が写っている領域を画像処理技術を利用して１画面の大きさに拡大表示するものが提供されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−３８２１４号公報

ところで、インターホン子器に設けられる撮像装置には、撮像した映像の露出を適正なレベルに制御する露出制御機能や、カラー映像における色バランス（ホワイトバランスとも言う。）を制御する色バランス制御機能、映像信号の階調特性を制御する階調特性制御機能、被写体の輪郭を強調する輪郭強調機能等が搭載されているが、これらの各機能による制御を行うための条件（制御条件）、例えば、露出制御を行う際に映像信号の信号強度を評価する評価エリアの画面内における位置が拡大前の１画面分の映像信号に対して最適であっても、拡大後の映像信号に対して最適であるとは限らず、拡大前に最適な露出に制御されていた画像の一部を拡大したところ、拡大された映像の露出が高くなったり、反対に露出が低くなってしまうことがある。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、拡大された映像に対しても露出制御や色バランス制御、階調特性制御、輪郭協調制御を適切に行うことができるテレビ付インターホン装置を提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、屋外に設置されるインターホン子器と、屋内に設置されるインターホン親機とからなり、インターホン子器とインターホン親機との間で相互に音声信号を伝送して通話するとともにインターホン子器に設けられた撮像装置で撮像した映像がインターホン親機に伝送されて当該インターホン親機に設けられた表示装置で表示されるテレビ付インターホン装置において、撮像装置は、入射する光を電気信号に変換する撮像素子と、撮像素子が出力する映像信号の露出を制御する露出制御手段と、撮像素子が出力する映像信号の色バランスを制御する色バランス制御手段と、撮像素子が出力する映像信号の階調特性を制御する階調特性制御手段と、撮像素子が出力する映像信号の輪郭強調度合いを制御する輪郭強調制御手段とを備え、インターホン子器は、撮像装置が出力する１画面分の映像信号を信号処理することで当該１画面よりも小さい任意の領域を前記１画面分の大きさに拡大して表示するための映像信号を作成する拡大処理手段と、拡大処理手段で拡大される前記領域の位置並びに拡大倍率に応じて、前記露出制御手段、色バランス制御手段、階調制御手段、輪郭強調制御手段のうちの少なくとも何れか一つの手段における制御条件を変更する制御条件変更手段とを備えたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、インターホン子器が備える制御条件変更手段によって、拡大処理手段で拡大される前記領域の位置並びに拡大倍率に応じて、前記露出制御手段、色バランス制御手段、階調制御手段、輪郭強調制御手段のうちの少なくとも何れか一つの手段における制御条件が変更されるため、拡大された映像に対しても露出制御や色バランス制御、階調特性制御、輪郭協調制御を適切に行うことができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、撮像素子に入射する光量に応じて複数の撮影モードのうちから一つの撮影モードを選択して設定する撮影モード設定手段を撮像装置に備え、制御条件変更手段は、拡大処理手段で拡大される前記領域の位置並びに拡大倍率と撮影モード設定手段で設定される撮影モードに応じて前記制御条件を変更することを特徴とする。

請求項２の発明によれば、撮像装置の撮影モード設定手段で設定される撮影モードが変更されても露出制御や色バランス制御、階調特性制御、輪郭協調制御を適切に行うことができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、制御条件変更手段によって変更される制御条件は、１画面内で露出制御手段が露出制御のために映像信号の信号強度を評価する評価エリアの位置、若しくは１画面内で色バランス制御手段が色バランス制御のために映像信号の色バランスを評価する評価エリアの位置であることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３の発明において、制御条件変更手段は、拡大処理手段で拡大される領域が、拡大されていない画面の鉛直方向における中央位置よりも上方の位置に設定されている場合、１画面内で露出制御手段が露出制御のために映像信号の信号強度を評価する評価エリアの位置を前記中央位置よりも下方に変更することを特徴とする。

請求項４の発明によれば、拡大処理手段で拡大される領域が、拡大されていない画面の鉛直方向における中央位置よりも上方の位置に設定されている場合、画面内に輝度の高い空が含まれている率が高くなるが、このような場合、制御条件変更手段が１画面内で露出制御手段が露出制御のために映像信号の信号強度を評価する評価エリアの位置を前記中央位置よりも下方に変更するので、拡大された映像の露出が適正なレベルよりも低くなることを防ぐことができる。

請求項５の発明は、請求項３の発明において、被写体を照明する照明手段を撮像装置に備え、制御条件変更手段は、照明手段が被写体を照明している場合、１画面内で露出制御手段が露出制御のために映像信号の信号強度を評価する評価エリアの位置を、拡大されていない画面の中央若しくはその近傍に変更することを特徴とする。

請求項５の発明によれば、照明手段で照明されない画面周辺における映像信号の信号強度に基づいて露出が制御されることが無く、拡大された映像の露出が適正なレベルよりも高くなることを防ぐことができる。

請求項６の発明は、請求項１〜５の何れか１項の発明において、制御条件変更手段は、拡大倍率が増加するにつれて輪郭強調制御手段による輪郭強調の度合いを高くすることを特徴とする。

請求項６の発明によれば、一般的に拡大された映像の鮮鋭度は拡大倍率の増加に伴って低下するため、拡大倍率が増加するにつれて輪郭強調制御手段による輪郭強調の度合いを高くすることによって拡大された映像の鮮鋭度を改善することができる。

請求項７の発明は、請求項１〜５の何れか１項の発明において、制御条件変更手段は、拡大倍率が増加するにつれて輪郭協調制御手段による輪郭強調の周波数範囲を低周波側にシフトすることを特徴とする。

請求項７の発明によれば、一般的に拡大された映像の鮮鋭度は拡大倍率の増加に伴って低下するため、拡大倍率が増加するにつれて輪郭強調制御手段による輪郭強調の周波数範囲を低周波側にシフトすることによって拡大された映像の鮮鋭度を改善することができる。

請求項８の発明は、請求項１〜７の何れか１項の発明において、拡大処理手段は、拡大される領域が拡大前の１画面における中央から離れるにつれて拡大倍率を減少させることを特徴とする。

請求項８の発明によれば、拡大される領域の位置が変わっても画面に映る被写体の大きさをほぼ同じ程度にすることができる。

本発明によれば、拡大された映像に対しても露出制御や色バランス制御、階調特性制御、輪郭協調制御を適切に行うことができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。

本実施形態のテレビ付インターホン装置は、図１に示すように撮像装置１を内蔵して屋外（例えば、住戸の外玄関）に設置されるインターホン子器（以下、「子器」と略す。）Ｓと、表示装置１００を内蔵して屋内（例えば、住戸の居間）に設置されるインターホン親機（以下、「親機」と略す。）Ｍとで構成され、子器Ｓと親機Ｍとの間で信号線Ｌｓを介して相互に音声信号を伝送して通話するとともに、子器Ｓの撮像装置１で撮像した映像が信号線Ｌｓを介して親機Ｍに伝送され、親機Ｍの表示装置１００で表示されるものである。但し、通話に関する構成については従来周知であるから図示並びに説明を省略する。

親機Ｍは、ＬＣＤパネルのような表示デバイスと表示デバイスを駆動して映像を表示させるドライバ回路等を具備する表示装置１００、子器Ｓとの間で信号線Ｌｓを介して音声信号、映像信号、制御信号を周波数分割多重伝送する信号伝送部１０１、人による操作入力を受け付ける操作入力受付部１０２などを備えている。

子器Ｓは、撮像装置１と、親機Ｍとの間で信号線Ｌｓを介して音声信号、映像信号、制御信号を周波数分割多重伝送する信号伝送部２と、撮像装置１が出力する１画面分の映像信号を信号処理することで当該１画面よりも小さい任意の領域（以下、「拡大領域」という。）を前記１画面分の大きさに拡大して表示するための映像信号を作成する拡大処理部３と、親機Ｍから伝送される制御信号を信号伝送部２から受け取って必要な処理を実行するとともに、後述するように撮像装置１並びに拡大処理部３を制御する制御部４とを備えている。

撮像装置１は、ＣＣＤイメージ・センサあるいはＣＭＯＳイメージ・センサからなる撮像素子１０と、撮像素子１０の撮像面に光を集光するレンズ１１と、発光ダイオードのような光源を有し被写体に光を照射する照明部１２と、撮像素子１０から出力する映像信号を信号処理する映像信号処理部１３と、後述するように撮像装置１の撮影モードを設定する撮影モード設定部１４とを具備している。ここで、本実施形態における撮像素子１０は、ＹＵＶ４２２ビデオ・フォーマットに準拠した映像信号、すなわち、Ｙの輝度成分とＵ，Ｖの色差成分からなるディジタル・ビデオ信号を出力することができる。但し、ディジタル・ビデオ信号のビデオ・フォーマットは一例であって、実施形態に限定されるものではない。

映像信号処理部１３は、撮像素子１０から出力される映像信号を記憶するフレームメモリを有し、フレームメモリに記憶した映像信号に対して、映像信号の露出を制御する露出制御処理、映像信号の色バランスを制御する色バランス制御処理、映像信号の階調特性を制御する階調特性制御処理、映像信号の輪郭強調度合いを制御する輪郭強調制御処理を含む種々の信号処理を行うものである。すなわち、本実施形態では映像信号処理部１３が露出制御手段、色バランス制御手段、階調特性制御手段、輪郭強調制御手段に相当する。

露出制御処理は、１画面の大きさよりも小さい領域（以下、「露出評価エリア」という。）における輝度成分のレベルを所定のしきい値（以下、「適正露出値」という。）と比較し、適正露出値よりも低ければ撮像素子１０における電荷蓄積時間を長くすることで輝度成分のレベルを上げるように制御し、反対に、適正露出値よりも高ければ撮像素子１０における電荷蓄積時間を短くすることで輝度成分のレベルを下げるように制御する処理である。なお、本実施形態では露出制御処理において撮像素子１０の電荷蓄積時間を調整しているが、レンズ１１と撮像素子１０の間にアイリス（絞り）が設けられている場合にはアイリスの開口度を調整することでも露出制御可能である。

色バランス制御処理は、撮像素子１０においてＲ，Ｇ，ＢからＹ，Ｕ，Ｖへの色空間変換に用いられる変換式を調整する処理であって、１画面の大きさよりも小さい領域（以下、「色バランス評価エリア」という。）内で最も輝度成分レベルの高い画素が白色に近くなるように色空間変換式の色差成分Ｕ，Ｖに対する値を調整するものである。また、階調特性制御処理も撮像素子１０においてＲ，Ｇ，ＢからＹ，Ｕ，Ｖへの色空間変換に用いられる変換式を調整する処理であって、露出評価エリア内における輝度成分Ｙの最大値に応じて、色空間変換式の輝度成分Ｙに対する値を調整するものである。さらに輪郭協調制御処理は、輝度成分Ｙをディジタル・フィルタからなるローパス・フィルタによって低周波成分と高周波成分に分離するとともに高周波成分のみを増幅した後に低周波成分と加算することで背景に対して被写体の輪郭を強調するための処理である。

撮影モード設定部１４は、撮像素子１０に入射する光量（例えば、単位時間当たりの平均値あるいは最大値）が所定値未満である場合に照明部１２を制御して被写体を照明するというように、被写体の明るさ（映像信号の輝度成分Ｙ）に応じて撮影モード（照明の有無）の設定を変更するものである。なお、前記入射光量については、露出制御処理によって制御される電荷蓄積時間または電荷蓄積時間と輝度成分のレベルに基づいて求めることが可能である。

拡大処理部３は、制御部４から指示された拡大領域を、同じく制御部４から指示された拡大倍率で拡大する処理を行うものであるが、具体的な拡大処理については従来周知であるから説明を省略する。

親機Ｍにおいては、表示装置１００の画面内に拡大領域を示す枠が適宜表示され、使用者による拡大領域の位置と拡大倍率を選択する操作入力を操作入力受付部１０２で受け付けると、当該拡大領域の位置並びに拡大倍率を示す情報（拡大情報）を信号伝送部１０１より制御信号によって伝送するようになっている。そして、子器Ｓでは、親機Ｍから信号線Ｌｓを介して伝送される制御信号を信号伝送部２で受信し、制御部４が当該制御信号から拡大情報を取得して拡大領域の位置と拡大倍率を拡大処理部３に指示するのである。

また、制御部４は拡大領域の位置並びに拡大倍率に応じて、露出制御処理における制御条件（露出評価エリアの位置）、色バランス制御処理における制御条件（色バランス評価エリアの位置）、階調特性制御処理における制御条件（露出評価エリアの位置）、輪郭強調制御処理における制御条件（周波数範囲：ローパス・フィルタのカットオフ周波数、輪郭強調度合い：高周波成分の増幅度）を変更する処理も行う。すなわち、本実施形態では制御部４が制御条件変更手段に相当する。

次に、制御部４における制御条件の変更処理について、さらに詳しく説明する。

まず初めに、拡大領域の位置に応じて露出制御処理の制御条件と色バランス制御処理の制御条件を変更する場合について説明する。図２（ａ），（ｂ）はそれぞれ子器Ｓの撮像装置１で撮像された拡大前の映像（以下、「原映像」という。）を示し、（ａ）は昼間の原映像、（ｂ）は夜間の原映像である。この原映像では、画面中央に２つの建物Ｘ１，Ｘ２が並んで写っており、略上半分には空が、略下半分には地面がそれぞれ写っている。また、図２に破線で示しているのは互いに位置が異なる３つの拡大領域Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３である。拡大領域Ｗ１は原映像の右上隅に位置しており、図示例では領域内のほぼ全体に空が映っている。また、拡大領域Ｗ２は原映像の中央に位置しており、図示例では領域内のほぼ全体に２つの建物Ｘ１，Ｘ２の一部が写っている。さらに、拡大領域Ｗ３は原映像の左下隅に位置しており、図示例では領域内のほぼ全体に地面が写っている。

例えば、図２（ａ）に示す昼間の原映像において右上隅の拡大領域Ｗ１を拡大する場合、拡大領域Ｗ１の大半が空で占められているため、領域内全体を露出評価エリアにしてしまうと露出が低くなりすぎて空以外の被写体が黒くつぶれて表示されてしまう虞があり、また、領域内全体を色バランス評価エリアにしてしまうと輝度成分Ｙの大きい空が白くなって色バランスがずれてしまう虞がある。また、図２（ａ）に示す昼間の原映像において左下隅の拡大領域Ｗ３を拡大する場合、拡大領域Ｗ３の大半が地面で占められているため、領域内の一部を露出評価エリアにしてしまうと露出が高くなりすぎて地面外の被写体が白く飛んで表示されてしまう虞があり、領域内の一部を色バランス評価エリアにしてしまうと輝度成分Ｙの大きい建物Ｘ１の壁面が白くなるように色バランスがずれてしまう虞がある。

また、夜間においては撮影モード設定部１４が照明部１２による照明を行う撮影モードに設定するが、照明部１２の照射範囲Ｚが原映像における中央部分のみである場合、図３に示すように照射範囲Ｚの内と外とで輝度成分Ｙのレベル差が非常に大きいため、拡大領域の位置によって輝度成分Ｙのレベルが大きくなる範囲も異なり、拡大領域全体を露出評価エリアや色バランス評価エリアにしてしまうと適正な露出並びに色バランスに制御することが困難になる。

そこで本実施形態においては、図４に示すように拡大領域Ｗの位置を鉛直方向において上・中・下の３通りに分類するとともに映像信号の輝度成分Ｙのレベルを高・中・低の３段階に分類し、同一の輝度成分Ｙのレベルに対しては拡大領域Ｗの位置が高くなるにつれて評価エリア（露出評価エリアと色バランス評価エリア）Ｒを狭く且つ下側にシフトさせるように制御部４が映像信号処理部１３に指示を与える。また、拡大領域Ｗが「上」であるときは輝度成分Ｙのレベルに関わらずに評価エリアＲを狭く且つ下側にシフトさせるように制御部４が映像信号処理部１３に指示を与え、拡大領域Ｗが「下」であるときは輝度成分Ｙのレベルが低くなるにつれて狭く且つ上側にシフトさせるように制御部４が映像信号処理部１３に指示を与え、拡大領域Ｗが「中」であるときは輝度成分Ｙのレベルが高くなるにつれて狭く且つ下側にシフトさせるように制御部４が映像信号処理部１３に指示を与える。

上述のようなルールで制御部４が映像信号処理部１３における露出制御処理並びに色バランス制御処理の制御条件を変更すれば、拡大領域の位置と映像信号の輝度成分Ｙに応じて常に適切な露出制御並びに色バランス制御を行って親機Ｍの表示装置１００に表示される映像の質を高めることができる。なお、上述の説明では拡大倍率を一定にした場合について説明しているが、拡大倍率を変更した場合においても、同様に所定のルールで制御部４が映像信号処理部１３における露出制御処理並びに色バランス制御処理の制御条件を変更すればよい。

続いて、拡大倍率に応じて輪郭協調制御処理の制御条件を変更する場合について説明する。

撮像装置１から出力される映像信号の空間周波数特性（ＭＴＦ：Modulation Transfer Function）は、図５に示すように映像を拡大することで原映像よりも劣化する。そこで本実施形態では、拡大倍率が高くなるにつれて、周波数範囲（ローパス・フィルタのカットオフ周波数）を低周波側にシフトするとともに輪郭強調度合いを高く（高周波成分の増幅度を大きく）するように制御部４が映像信号処理部１３に指示を与え、空間周波数特性の劣化を補うことにより、親機Ｍの表示装置１００に表示される映像の質を高めるようにしている。

ところで、撮像装置１が具備するレンズ１１の歪曲収差が無い、あるいは歪曲収差が実使用上無視できる程度に小さいとしたとき、図６（ａ）に示すように子器Ｓから等距離の半円上に複数の被写体（図示例では３人の人物Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３）がいる場合、図６（ｂ）に示すように画面中央に居る人物Ｈ２と比較して左右両側に居る人物Ｈ１，Ｈ３の方が大きく写ってしまうことになる。そこで、拡大領域が中央から周辺にシフトするにつれて拡大倍率を小さくするように制御部４が拡大処理部３に指示を与えれば、上述のような場合に何れの人物Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を拡大表示してもほぼ同じ大きさで表示装置１００に表示させることができる。

本発明の実施形態を示すブロック図である。 同上の動作説明図である。 同上の動作説明図である。 同上における評価エリアの変更ルールを説明するための説明図である。 同上における撮像装置の空間周波数特性の説明図である。 同上の動作説明図である。

符号の説明

Ｍ インターホン親機
Ｓ インターホン子器
１ 撮像装置
３ 拡大処理部（拡大処理手段）
４ 制御部（制御条件変更手段）
１０ 撮像素子
１３ 映像信号処理部（露出制御手段，色バランス制御手段，階調特性制御手段，輪郭協調制御手段）

Claims (8)

1. 屋外に設置されるインターホン子器と、屋内に設置されるインターホン親機とからなり、インターホン子器とインターホン親機との間で相互に音声信号を伝送して通話するとともにインターホン子器に設けられた撮像装置で撮像した映像がインターホン親機に伝送されて当該インターホン親機に設けられた表示装置で表示されるテレビ付インターホン装置において、
   撮像装置は、入射する光を電気信号に変換する撮像素子と、撮像素子が出力する映像信号の露出を制御する露出制御手段と、撮像素子が出力する映像信号の色バランスを制御する色バランス制御手段と、撮像素子が出力する映像信号の階調特性を制御する階調特性制御手段と、撮像素子が出力する映像信号の輪郭強調度合いを制御する輪郭強調制御手段とを備え、
   インターホン子器は、撮像装置が出力する１画面分の映像信号を信号処理することで当該１画面よりも小さい任意の領域を前記１画面分の大きさに拡大して表示するための映像信号を作成する拡大処理手段と、拡大処理手段で拡大される前記領域の位置並びに拡大倍率に応じて、前記露出制御手段、色バランス制御手段、階調制御手段、輪郭強調制御手段のうちの少なくとも何れか一つの手段における制御条件を変更する制御条件変更手段とを備えたことを特徴とするテレビ付インターホン装置。
2. 撮像素子に入射する光量に応じて複数の撮影モードのうちから一つの撮影モードを選択して設定する撮影モード設定手段を撮像装置に備え、
   制御条件変更手段は、拡大処理手段で拡大される前記領域の位置並びに拡大倍率と撮影モード設定手段で設定される撮影モードに応じて前記制御条件を変更することを特徴とする請求項１記載のテレビ付インターホン装置。
3. 制御条件変更手段によって変更される制御条件は、１画面内で露出制御手段が露出制御のために映像信号の信号強度を評価する評価エリアの位置、若しくは１画面内で色バランス制御手段が色バランス制御のために映像信号の色バランスを評価する評価エリアの位置であることを特徴とする請求項１又は２記載のテレビ付インターホン装置。
4. 制御条件変更手段は、拡大処理手段で拡大される領域が、拡大されていない画面の鉛直方向における中央位置よりも上方の位置に設定されている場合、１画面内で露出制御手段が露出制御のために映像信号の信号強度を評価する評価エリアの位置を前記中央位置よりも下方に変更することを特徴とする請求項３記載のテレビ付インターホン装置。
5. 被写体を照明する照明手段を撮像装置に備え、
   制御条件変更手段は、照明手段が被写体を照明している場合、１画面内で露出制御手段が露出制御のために映像信号の信号強度を評価する評価エリアの位置を、拡大されていない画面の中央若しくはその近傍に変更することを特徴とする請求項３記載のテレビ付インターホン装置。
6. 制御条件変更手段は、拡大倍率が増加するにつれて輪郭強調制御手段による輪郭強調の度合いを高くすることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のテレビ付インターホン装置。
7. 制御条件変更手段は、拡大倍率が増加するにつれて輪郭協調制御手段による輪郭強調の周波数範囲を低周波側にシフトすることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のテレビ付インターホン装置。
8. 拡大処理手段は、拡大される領域が拡大前の１画面における中央から離れるにつれて拡大倍率を減少させることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のテレビ付インターホン装置。

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