JP2018157487A - 画像認識システム及び照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡単なシステム構成で画像認識の精度を向上可能な画像認識システム及び照明装置を提供する。【解決手段】カメラ3と、カメラ3の撮像画像から所定の検出対象物2を検出する画像処理部4と、カメラ3の撮像領域を照射する照明装置5とを備え、照明装置5は、3つ以上の光源511を有する照明部51と、点灯させる光源511の数と光強度とを制御する照明制御部52と、を有し、照明制御部52は、照明部51と検出対象物2との距離範囲毎に、点灯させる光源511の数及び光強度が照明条件として設定されており、初期状態における照明条件を、照明部51から最遠の距離範囲に対応した照明条件とし、現在の照明条件で検出対象物2が検出されず、かつ撮像画像に所定の輝度よりも大きい高輝度エリアが存在する場合に、現在よりも1段階照明部51に近い距離範囲に対応した照明条件に切り替える。【選択図】図2
Description
本発明は、画像認識システム及び照明装置に関する。
従来、カメラの撮像画像を用いてジェスチャを認識する画像認識システムが知られている。このような画像認識システムとして、カメラの撮像領域を照射する照明装置を備えたものがある。照明装置としては、赤外線や可視光を照射するものが用いられる。
ところで、撮像範囲において照明分布(照度分布)が不均一であると、指等の検出対象物の検出が困難となる場合がある。また、照明装置の照明条件(光強度や点灯個数)を一定とすると、照明装置と検出対象物との距離によって検出対象物が明るくなりすぎたり、あるいは暗くなりすぎたりして検出対象物を検出できず、十分な画像認識の精度を得られない場合がある。
特許文献1,2では、検出対象物との距離を検出する手段を備え、検出対象物との距離に応じて照明装置における光源の光量バランスや光源の点灯個数を変更することが提案されている。しかし、この場合、検出対象物との距離を検出する手段が必須となるため、システム構成が複雑化してしまうおそれがある。
そこで、本発明は、簡単なシステム構成で画像認識の精度を向上可能な画像認識システム及び照明装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決することを目的として、撮像装置と、前記撮像装置の撮像画像から所定の検出対象物を検出する画像処理部と、前記撮像装置の撮像領域を照射する照明装置と、を備え、前記照明装置は、3つ以上の光源を有する照明部と、点灯させる前記光源の数と、前記光源が放射する光強度とを制御する照明制御部と、を有し、前記照明制御部は、前記照明部と前記検出対象物との距離範囲毎に、点灯させる前記光源の数及び光強度が照明条件として設定されており、初期状態における照明条件を、前記照明部から最遠の距離範囲に対応した照明条件とし、現在の照明条件で前記検出対象物が検出されず、かつ前記撮像画像に所定の輝度よりも大きい高輝度エリアが存在する場合に、現在よりも1段階前記照明部に近い距離範囲に対応した照明条件に切り替える、画像認識システムを提供する。
また、本発明は、上記課題を解決することを目的として、撮像装置と、前記撮像装置の撮像画像から所定の検出対象物を検出する画像処理部と、を備えた画像認識システムに用いられ、前記撮像装置の撮像領域を照射する照明装置であって、3つ以上の光源を有する照明部と、前記照明部と前記検出対象物との距離に応じて、点灯させる前記光源の数と、前記光源が放射する光強度とを制御する照明制御部と、を有し、前記照明制御部は、前記照明部と前記検出対象物との距離範囲毎に、点灯させる前記光源の数及び光強度が照明条件として設定されており、初期状態における照明条件を、前記照明部から最遠の距離範囲に対応した照明条件とし、現在の照明条件で前記検出対象物が検出されず、かつ前記撮像画像に所定の輝度よりも大きい高輝度エリアが存在する場合に、現在よりも1段階前記照明部に近い距離範囲に対応した照明条件に切り替える、照明装置を提供する。
本発明によれば、簡単なシステム構成で画像認識の精度を向上可能な画像認識システム及び照明装置を提供できる。
[実施の形態]
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
(画像認識システムの全体構成)
図1は、本実施の形態に係る画像認識システムを示す図であり、(a)はカメラと照明部の配置を説明する図、(b)は概略構成図である。
図1は、本実施の形態に係る画像認識システムを示す図であり、(a)はカメラと照明部の配置を説明する図、(b)は概略構成図である。
図1(a),(b)に示すように、画像認識システム1は、撮像装置としてのカメラ3と、カメラ3の撮像画像から所定の検出対象物2を検出する画像処理部4と、カメラの撮像領域7を照射する照明装置5と、を備えている。
画像認識システム1は、例えば、車両に搭載された電子機器と電気的に接続されている。画像認識システム1は、カメラ3の撮像画像からジェスチャを判定し、判定したジェスチャに応じたジェスチャ信号を電子機器に出力する。電子機器では、ジェスチャに応じた動作が実行される。つまり、画像認識システム1は、例えば、ジェスチャによって電子機器を操作するための入力装置として用いられるものである。
カメラ3は、取付部6に装着されており、略水平方向に撮像する。カメラ3は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)などの半導体撮像素子を備えている。カメラ3の撮像画像は、画像処理部4に出力される。
画像処理部4は、カメラ3の撮像画像を基に、パターンマッチング等の公知の方法により指等の所定の検出対象物2を検出し、ジェスチャの判定を行うものである。画像処理部4は、判定したジェスチャに応じたジェスチャ信号を電子機器に出力する。
また、本実施の形態では、画像処理部4は、カメラ3の撮像画像に所定の輝度よりも大きい高輝度エリアが存在するかを判定する。画像処理部4は、例えば、撮像画像において所定の輝度よりも大きい領域を抽出し、当該領域のピクセル数が予め設定した閾値以上である場合に、高輝度エリアが存在すると判定する。画像処理部4は、検出対象物2の検出の有無、及び高輝度エリアの存在の有無を、検出有無信号として照明制御部52(後述する)に出力する。
画像処理部4は、制御部8に搭載されている。制御部8は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工などを行うCPU(Central Processing Unit)、半導体メモリであるRAM(Random Access Memory)及びROM(Read Only Memory)などから構成されるマイクロコンピュータである。このROMには、例えば、制御部8が動作するためのプログラムなどが格納されている。RAMは、例えば、カメラ3の撮像画像や一時的に演算結果などを格納する記憶領域として用いられる。また制御部8は、その内部にクロック信号を生成する手段を有し、このクロック信号に基づいて処理を実行する。
(照明装置5の説明)
図2は、画像認識システム1において、光源の配置と照明条件を説明する図である。図1及び図2に示すように、照明装置5は、3つ以上の光源511を有する照明部51と、点灯させる光源511の数と、光源511が放射する光強度とを制御する照明制御部52と、を有している。
図2は、画像認識システム1において、光源の配置と照明条件を説明する図である。図1及び図2に示すように、照明装置5は、3つ以上の光源511を有する照明部51と、点灯させる光源511の数と、光源511が放射する光強度とを制御する照明制御部52と、を有している。
照明部51は、カメラ3の撮像領域7を照明する。照明部51の各光源511は、カメラ3と共に取付部6に装着されている。
照明部51の光源511としては、赤外線や可視光を照射するものが用いられる。本実施の形態では、光源511として、発光ダイオード(LED)を用いた。本実施の形態では、照明部51が5つの光源511a〜511eを有する場合について説明する。
5つの光源511a〜511eは、水平方向に一列に整列配置されており、等間隔に配置されている。光源511a〜511eは、カメラ3の撮像方向と略同じ方向(水平方向、撮像画像における奥行方向)に光を照射する。各光源511a〜511eの光の照射方向は同じ方向とされる。ここでは、図2における図示左側から右側にかけて、光源511a〜511eが順次配置されているとする。図2では図示を省略しているが、カメラ3は、中央に配置された光源511cの下方に配置されている。光源511a〜511eは、制御部8から供給される駆動電流に応じた強度の光を照明する。
図2に示すように、本実施の形態では、撮像領域7のうち所定の領域(ハッチングで示す領域)が、検出対象物2を検出する検出領域Rとして設定されている。光源511a〜511eは、検出領域Rにおける最も照明部51に近い位置にて、各光源511a〜511eの半値角内の照射領域(以下、半値角内照射領域という)が重ならないように配置されている。以下、検出領域Rにおける最も照明部51に近い位置までの照明部51からの距離を最短距離Dminとする。なお、図2では、各光源511a〜511eの半値角内照射領域の内外の境界を太線実線にて表している。また、照明部51からの距離とは、光源511の照射方向(カメラ3の撮像方向、撮像画像の奥行方向)に沿った距離をいう。
本実施の形態では、半値角内照射領域の内外の境界を表す線が最短距離Dmin上で交差している。換言すれば、本実施の形態では、隣り合う光源511a〜511eの半値角内照射領域が、最短距離Dmin上で隣接するように各光源511a〜511eを配置している。以下、検出領域Rにおける最も照明部51から遠い位置における照明部51からの距離を最長距離Dmaxという。また、光源511a,511c,511eを点灯した際に各光源511a,511c,511eの半値角内照射領域が隣接する位置における照明部51からの距離を、距離D2とする。さらに、光源511a,511eを点灯した際に両光源511a,511eの半値角内照射領域が隣接する位置における照明部51からの距離を、距離D1とする。
照明制御部52は、制御部8に搭載されている。照明制御部52は、各光源511a〜511eへの駆動電流を制御することで、各光源511a〜511eの点灯の有無、及び点灯時の光強度を制御するものである。
照明制御部52は、照明部51と検出対象物2との距離範囲毎に、点灯させる光源511の数及び光強度が照明条件として設定され記憶されている照明条件記憶部52aを有する。ここでは、距離D1以上Dmax以下の距離範囲においては、最外に配置された光源511a,511eの2灯を所定の光強度で点灯させる第1照明条件とした。また、距離D2以上D1未満の距離範囲においては、最外に配置された光源511a,511eと中央に配置された光源511cの3灯を、第1照明条件における光強度よりも小さい光強度で点灯させる第2照明条件とした。さらに、距離Dmin以上D2未満の距離範囲においては、全ての光源511a〜511eを、第2照明条件における光強度よりも小さい光強度で点灯させる第3照明条件とした。
光源511の点灯数については、第1照明条件(2灯)<第2照明条件(3灯)<第3照明条件(5灯)となるように設定されており、光源511の光強度(駆動電流の大きさ)については、第1照明条件>第2照明条件>第3照明条件となるように設定されている。つまり、照明条件は、照明部51に近い距離範囲ほど、点灯させる光源511の数が増加し、光源511が放射する光強度が小さくなるように設定されている。
第3照明条件とした際の距離Dminにおける照度分布を図3(a)に、第2照明条件とした際の距離D2における照度分布を図3(b)に、第1照明条件とした際の距離D1における照度分布を図3(c)にそれぞれ示す。なお、図3(a)〜(c)では、各光源511からの光による照度を実線で示し、それらを合成した照度を破線で示している。
図3(a)〜(c)に示すように、光源511の点灯数を照明部51からの距離に合わせて適宜選択することで、検出領域内で略均一な照度分布を得ることが可能になる。さらに、点灯させる光源511の光強度を適宜調整することで、照明部51からの距離によらず検出対象物2の明るさを略一定に調整することが可能になる。
照明制御部52は、初期状態における照明条件を、照明部51から最遠の距離範囲に対応した照明条件(ここでは第1照明条件)とし、現在の照明条件で検出対象物2が検出されず、かつ撮像画像に所定の輝度よりも大きい高輝度エリアが存在する場合に、現在よりも1段階照明部51に近い距離範囲に対応した照明条件に切り替える。検出対象物2の検出の有無、及び高輝度エリアの有無は、画像処理部4からの検出有無信号を基に判定される。
また、照明制御部52は、現在の照明条件で検出対象物2が検出されず、かつ撮像画像に高輝度エリアが存在しない場合、照明部51から最遠の距離範囲に対応した照明条件とする。
つまり、照明制御部52は、初期状態において第1照明条件に設定する。第1照明条件で検出対象物2が検出された場合には、第1照明条件を継続する。第1照明条件で検出対象物2が検出されず、かつ高輝度エリアが存在しない場合にも、第1照明条件を継続する。第1照明条件で検出対象物2が検出されず、かつ高輝度エリアが存在する場合には、第2照明条件に切替える。
第2照明条件で検出対象物2が検出された場合には、第2照明条件を継続する。第2照明条件で検出対象物2が検出されず、かつ高輝度エリアが存在しない場合には、第1照明条件に切替える。第2照明条件で検出対象物2が検出されず、かつ高輝度エリアが存在する場合には、第3照明条件に切替える。
第3照明条件で検出対象物2が検出された場合には、第3照明条件を継続する。第3照明条件で検出対象物2が検出されず、かつ高輝度エリアが存在しない場合には、第1照明条件に切替える。第2照明条件で検出対象物2が検出されず、かつ高輝度エリアが存在する場合には、第3照明条件が最も照明部51に近い距離範囲に対応した照明条件であるため、第3照明条件を継続することになる。
このように、本実施の形態では、検出対象物2が検出されない待機状態においては、第1照明条件となり、光源511の点灯数が最も少ない状態になる。画像認識システム1をジェスチャ判定用の装置として用いる場合、照明部51から常に照明を行った状態とするのが一般的であるが、本実施の形態では、待機状態における光源511の点灯数を少なくしているため、消費電力を抑えることが可能である。
(照明制御部52の制御フローの説明)
以下、照明制御部52の制御フローを図4により説明する。照明制御部52は、画像認識システム1に電源供給が開始された際(例えばキーオン時)に図4の制御フローを開始し、画像認識システム1に電源が供給されている間(例えばキーオンとなっている間)、図4の制御フローを継続して実行する。
以下、照明制御部52の制御フローを図4により説明する。照明制御部52は、画像認識システム1に電源供給が開始された際(例えばキーオン時)に図4の制御フローを開始し、画像認識システム1に電源が供給されている間(例えばキーオンとなっている間)、図4の制御フローを継続して実行する。
まず、ステップS1にて、想定される照明部51から検出対象物2までの距離である想定距離Dに、初期値として最長距離Dmaxを代入する。ステップS2では、想定距離Dに対応する照明条件を照明条件記憶部52aより抽出する。その後、ステップS3にて、抽出した照明条件に応じた所定の光源511を、照明条件に応じた光強度で点灯させる。
その後、ステップS4にて、画像処理部4からの検出有無信号を基に、検出対象物2が検出されたかを判定する。ステップS4にてYESと判定した場合、ステップS4を繰り返し、現在の照明条件を維持する。ステップS4にてNOと判定された場合、ステップS5にて、画像処理部4からの検出有無信号を基に、高輝度エリアが存在するかを判定する。ステップS5にてNOと判定された場合、ステップS1に戻る。
ステップS5にてNOと判定された場合、ステップS6にて、想定距離Dを予め設定された距離α減じる。その後、ステップS7にて、想定距離DがDminより小さいかを判定する。ステップS7でNOと判定された場合、ステップS2に戻る。ステップS7でYESと判定された場合、ステップS8にて、想定距離Dを最短距離Dminに設定し、ステップS2に戻る。
(実施の形態の作用及び効果)
以上説明したように、本実施の形態に係る画像認識システム1では、照明部51と検出対象物との距離範囲毎に、点灯させる光源511の数及び光強度が照明条件として設定されており、初期状態における照明条件を、照明部51から最遠の距離範囲に対応した照明条件とし、現在の照明条件で検出対象物2が検出されず、かつ撮像画像に所定の輝度よりも大きい高輝度エリアが存在する場合に、現在よりも1段階照明部51に近い距離範囲に対応した照明条件に切り替えている。
以上説明したように、本実施の形態に係る画像認識システム1では、照明部51と検出対象物との距離範囲毎に、点灯させる光源511の数及び光強度が照明条件として設定されており、初期状態における照明条件を、照明部51から最遠の距離範囲に対応した照明条件とし、現在の照明条件で検出対象物2が検出されず、かつ撮像画像に所定の輝度よりも大きい高輝度エリアが存在する場合に、現在よりも1段階照明部51に近い距離範囲に対応した照明条件に切り替えている。
これにより、特に照明部51に近い位置において照明分布(照度分布)を均一化することができ、また、照明部51と検出対象物との距離によらず検出対象物を検出可能として、画像認識の精度を向上させることができる。また、本実施の形態では、照明部51と検出対象物との距離を検出する手段が不要であるため、簡単なシステム構成で低コストでありつつも、画像認識の精度の向上を図ることができる。
以上、本発明の実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1…画像認識システム
2…検出対象物
3…カメラ(撮像装置)
4…画像処理部
5…照明装置
51…照明部
511…光源
52…照明制御部
52a…照明条件記憶部
6…取付部
7…撮像領域
8…制御部
2…検出対象物
3…カメラ(撮像装置)
4…画像処理部
5…照明装置
51…照明部
511…光源
52…照明制御部
52a…照明条件記憶部
6…取付部
7…撮像領域
8…制御部
Claims (5)
- 撮像装置と、
前記撮像装置の撮像画像から所定の検出対象物を検出する画像処理部と、
前記撮像装置の撮像領域を照射する照明装置と、を備え、
前記照明装置は、
3つ以上の光源を有する照明部と、
点灯させる前記光源の数と、前記光源が放射する光強度とを制御する照明制御部と、を有し、
前記照明制御部は、
前記照明部と前記検出対象物との距離範囲毎に、点灯させる前記光源の数及び光強度が照明条件として設定されており、
初期状態における照明条件を、前記照明部から最遠の距離範囲に対応した照明条件とし、
現在の照明条件で前記検出対象物が検出されず、かつ前記撮像画像に所定の輝度よりも大きい高輝度エリアが存在する場合に、現在よりも1段階前記照明部に近い距離範囲に対応した照明条件に切り替える、
画像認識システム。 - 前記照明条件は、前記照明部に近い距離範囲ほど、点灯させる前記光源の数が増加し、前記光源が放射する光強度が小さくなるように設定されている、
請求項1に記載の画像認識システム。 - 前記照明制御部は、
現在の照明条件で前記検出対象物が検出されず、かつ前記撮像画像に前記高輝度エリアが存在しない場合、前記照明部から最遠の距離範囲に対応した照明条件とする、
請求項1または2に記載の画像認識システム。 - 前記光源は、
発光ダイオードであり、
前記検出対象物を検出可能な検出領域における最も前記照明部に近い位置にて、各光源の半値角内の照射領域が重ならないように配置されている、
請求項1乃至3の何れか1項に記載の画像認識システム。 - 撮像装置と、
前記撮像装置の撮像画像から所定の検出対象物を検出する画像処理部と、を備えた画像認識システムに用いられ、前記撮像装置の撮像領域を照射する照明装置であって、
3つ以上の光源を有する照明部と、
前記照明部と前記検出対象物との距離に応じて、点灯させる前記光源の数と、前記光源が放射する光強度とを制御する照明制御部と、を有し、
前記照明制御部は、
前記照明部と前記検出対象物との距離範囲毎に、点灯させる前記光源の数及び光強度が照明条件として設定されており、
初期状態における照明条件を、前記照明部から最遠の距離範囲に対応した照明条件とし、
現在の照明条件で前記検出対象物が検出されず、かつ前記撮像画像に所定の輝度よりも大きい高輝度エリアが存在する場合に、現在よりも1段階前記照明部に近い距離範囲に対応した照明条件に切り替える、
照明装置。
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