JP5486242B2

JP5486242B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP5486242B2
Application number: JP2009196072A
Authority: JP
Inventors: 睦裕山中; 康洋森
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-08-26
Filing date: 2009-08-26
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2029-08-26
Also published as: JP2011049788A

Description

本発明は、撮像装置に関し、特に周囲光の影響を低減した画像を撮像するための撮像装置に関するものである。

本出願人は、光照射手段で光を照射しているときに撮像した画像（発光時画像）と、光照射手段で光を照射していないときに撮像した画像（非発光時画像）との差分画像を取得する撮像装置を既に提案している（特許文献１参照）。かかる差分画像では、光照射手段から照射される光の反射光成分のみを画素値としており、太陽光などの周囲光による影響が低減されている。

特開２００６−１２１６１７号公報

ところで、上記従来の撮像装置を、対象領域に出入りする対象物（人や自動車など）を常時撮像する用途に用いる場合、対象領域内における対象物の有無に関係なく常に同じ光量で光を照射していると、光照射手段において無駄な電力が消費されたり、光照射手段の寿命が短くなるといった不具合が生じてしまう。

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、対象領域に出入りする対象物を撮像しつつ消費電力の低減と光を照射する光源の長寿命化が図れる撮像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、光源を発光させて対象領域に光を照射する光照射手段と、光照射手段が光を照射する照射期間に同期して撮像した第１の画像と照射期間以外で撮像した第２の画像との差分画像を生成する差分画像生成手段と、前記第１の画像又は前記第２の画像若しくは前記差分画像に対象物が撮像されているか否かを判定する対象物存在判定手段と、対象物存在判定手段の判定結果が否定であるときは光源を低消費電力モードで発光させるように光照射手段を制御し、対象物存在判定手段の判定結果が肯定であるときは光源を前記低消費電力モードよりも消費電力が高い通常モードで発光させるように光照射手段を制御する制御手段とを備え、制御手段は、対象物存在判定手段の判定結果が否定であるとき、前記第２の画像における少なくとも一部の画素の画素値が所定のしきい値以上であれば、光源を発光させないように光照射手段を制御することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、対象物存在判定手段の判定結果が否定であるとき、すなわち、対象物が撮像されていないとき、制御手段が光照射手段を制御して光源を低消費電力モードで発光させるので、対象領域に出入りする対象物を撮像しつつ消費電力の低減と光を照射する光源の長寿命化が図れる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、光照射手段は、低消費電力モードにおける照射期間を通常モードにおける照射期間よりも短くすることを特徴とする。

請求項２の発明によれば、照射期間を短くすることで消費電力の低減と光源の長寿命化が図れる。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、光照射手段は、前記第１の画像における少なくとも一部の画素の画素値に応じて低消費電力モードにおける光源の発光量を調整することを特徴とする。

請求項３の発明によれば、光源が発する光以外の周囲光が強いときは光源の発光量を相対的に減少させ、周囲光が弱いときは光源の発光量を相対的に増大させることにより、第１の画像の画像品質を確保しながら消費電力の低減と光源の長寿命化が図れる。

請求項４の発明は、請求項１の発明において、光照射手段は、低消費電力モードにおいては複数の光源のうちの少なくとも一部を発光させないことを特徴とする。

請求項４の発明によれば、一部の光源を発光させないことによって消費電力の低減と光源の長寿命化が図れる。

請求項５の発明は、請求項４の発明において、光照射手段は、低消費電力モードにおいて、対象物が対象領域内に進入する際に通過する範囲を照射範囲に含むように光源を発光させることを特徴とする。

請求項５の発明によれば、一部の光源を発光させない場合においても対象物存在判定手段の判定精度の低下を防止できる。

本発明によれば、対象領域に出入りする対象物を撮像しつつ消費電力の低減と光を照射する光源の長寿命化が図れる。

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。同上の動作説明用のフローチャートである。同上の動作説明図である。

以下では、監視領域（対象領域）に出入りする対象物（自動車や人物など）を撮像するための監視カメラに本発明の技術思想を適用した実施形態について説明する。但し、本発明の技術思想が適用可能な撮像装置は本実施形態に限定されるものではない。

本実施形態の撮像装置（監視カメラ）は、図１に示すように光源を発光して対象領域に光を照射する光源部１と、光源部１に給電して光源を発光させる発光制御部２と、２次元のＣＣＤイメージセンサや当該イメージセンサの受光面に光を集光するレンズ（何れも図示せず）などを具備する撮像部３と、イメージセンサの露光時間や露光量を調整する撮像制御部４と、光源部１から光が照射される照射期間に同期して撮像部３が撮像した第１の画像と照射期間以外で撮像部３が撮像した第２の画像との差分画像を生成する差分画像生成部５と、発光制御部２並びに撮像制御部４を制御する判定制御部６とを備えている。但し、光源部１は撮像装置と別体に構成されるものであっても構わない。

光源部１は、光源である赤外発光ダイオード（図示せず）が縦横に並べて配設されてなる。発光制御部２は、光源部１への給電量を増減することで光源（赤外発光ダイオード）の発光量を調整しており、光源部１とともに光照射手段を構成している。撮像制御部４は、いわゆる電子シャッタの技術を用いてイメージセンサの露光時間を調整したり、レンズとイメージセンサの間に介在する絞り（図示せず）の開き具合を調節することによってイメージセンサの露光量を調整している。

判定制御部６はマイクロコンピュータを主構成要素とし、撮像部３のフレームレートよりも十分に短い撮像期間内において光を照射する照射期間と光を照射しない非照射期間が所定の短い周期で繰り返されるように発光制御部２を制御して光源部１から光を照射させる。また判定制御部６は、照射期間に同期して撮像制御部４を制御して撮像部３に撮像させた画像（第１の画像）と、非照射期間に同期して撮像制御部４を制御して撮像部３に撮像させた画像（第２の画像）との差分画像を生成する処理を差分画像生成部５に実行させる。而して、差分画像生成部５で生成される差分画像においては、周囲光（特に太陽光）による画素情報（画素値）が差分処理によって相殺されるため、周囲光の影響が抑制された画像（被写体像）が得られる。

さらに判定制御部６は、第２の画像における全画素の画素値の平均値若しくは中央部の画素の画素値の平均値が所定の適正範囲内に収まるように発光制御部２を制御して光源部１の発光量を調整したり、撮像制御部４を制御してイメージセンサの露光時間や露光量を調整している。尚、このような調整は一般に自動露光調整（ＡＥ：Auto Expouser）と呼ばれている。

ここで、図２に示すように本実施形態の撮像装置が監視領域（対象領域）Ｘを通過する自動車ＡＭを撮像の対象物（被写体）とする場合を想定する。対象領域Ｘには家屋ＨやビルディングＢなどが背景として存在しており、この背景の手前を対象物である自動車ＡＭが通過するものとする。従来技術で説明したように、撮像装置によって対象領域Ｘに出入りする対象物（自動車ＡＭ）を常時撮像する場合、対象領域Ｘ内における対象物（自動車ＡＭ）の有無に関係なく常に同じ光量で光を照射していると、光源部１において無駄な電力が消費されたり、光源部１の光源（赤外発光ダイオード）の寿命が短くなるといった不具合が生じてしまう。

そこで本実施形態の撮像装置では、対象領域Ｘに対象物（自動車ＡＭ）が存在しているか否かを判定制御部６で判定し、図２（ａ）に示すように対象領域Ｘに対象物（自動車ＡＭ）が存在していないとき、すなわち、判定結果が否定のときは判定制御部６が発光制御部２を制御して相対的に低い発光量で光源部１を発光させ、図２（ｂ）に示すように対象領域Ｘに対象物（自動車ＡＭ）が存在しているとき、すなわち、判定結果が肯定のときは判定制御部６が発光制御部２を制御して前記低い発光量よりも高い発光量で光源部１を発光させるようにしている。尚、以下では相対的に低い発光量で光源部１を発光させるモードを「低消費電力モード」と呼び、相対的に高い発光量で光源部１を発光させるモードを「通常モード」と呼ぶ。

判定制御部６では、撮像部３で撮像される第１の画像又は第２の画像あるいは差分画像のフレーム間差分を求め、画素値の差分が所定の基準値以上となる画素数が一定数を超えたら対象物（自動車ＡＭ）が監視領域Ｘ内に進入したと判定するとともに、前記画素数が前記一定数以下まで減少したときに対象物（自動車ＡＭ）が監視領域Ｘから退出したと判定している。そして判定制御部６は、判定結果が否定のときは発光制御部２を制御して光源部１への給電量を減少させることで低消費電力モードで発光させ、判定結果が肯定のときは自動露光調整処理を実行して発光制御部２に通常モードで光源部１を発光させる。但し、低消費電力モードにおける光源部１の発光量は、通常モードにおいて自動露光調整処理によって調整された光源部１の発光量よりも低い値に設定される。

次に、図３のフローチャートを参照して本実施形態の撮像装置の動作を説明する。まず、電源が投入されて撮像装置が動作を開始すると、判定制御部６は通常モードで撮像を開始する（ステップＳ１）。そして、判定制御部６は監視領域Ｘ内に対象物（自動車ＡＭ）が存在するか否か、すなわち、最初に撮像された画像（第１又は第２の画像若しくは差分画像）に対象物（自動車ＡＭ）が撮像されているか否かを判定し（ステップＳ２）、判定結果が肯定、つまり、監視領域Ｘ内に対象物（自動車ＡＭ）が存在していれば（ステップＳ３）、引き続いて通常モードで撮像する（ステップＳ４）。一方、判定結果が否定、つまり、監視領域Ｘ内に対象物（自動車ＡＭ）が存在していなければ（ステップＳ３）、判定制御部６は、通常モードから低消費電力モードに切り換えて撮像する（ステップＳ６）。そして、判定制御部６は外部から撮像停止の割込信号が入力されているか否かを判断し（ステップＳ５）、入力されていれば撮像を終了し、入力されていなければステップＳ２に戻って対象物の存在判定を行う。

このように本実施形態によれば、対象物存在判定手段（判定制御部６）の判定結果が否定であるとき、すなわち、対象物（自動車ＡＭ）が第１の画像又は第２の画像若しくは差分画像に撮像されていないとき、制御手段（判定制御部６）が光照射手段（光源部１並びに発光制御部２）を制御して光源（光源部１）を低消費電力モードで発光させるので、対象領域（監視領域Ｘ）に出入りする対象物（自動車ＡＭ）を撮像しつつ消費電力の低減と光源（光源部１）の長寿命化を図ることができる。

ところで、判定制御部６が第２の画像に対して対象物の存在判定処理を実行し、且つ監視領域Ｘの周囲光が十分に強い場合（例えば、晴天の屋外日中の場合）であって、判定結果が否定であるとき、判定制御部６は、第２の画像における少なくとも一部の画素の画素値が所定のしきい値以上であれば、光源部１を発光させないように発光制御部２を制御すればよい。つまり、第２の画像を用いて対象物（自動車ＡＭ）の存在判定が可能な状況下であれば、低消費電力モードにおいて光源部１を発光させないことによって、消費電力をさらに低減できるとともに光源部１のさらなる長寿命化が図れるという利点がある。

尚、発光制御部２が光源部１を低消費電力モードで発光させる方法としては、上述したように光源部１への給電量を減少させる方法だけでなく、低消費電力モードにおける照射期間を通常モードにおける照射期間よりも短くする方法であっても構わない。但し、照射期間を短くするだけでなく、第１の画像における少なくとも一部の画素の画素値に応じて低消費電力モードにおける光源部１の発光量を調整するようにしても構わない。例えば、光源部１が発する光以外の周囲光が強いときは光源部１の発光量を相対的に減少させ、周囲光が弱いときは光源部１の発光量を相対的に増大させることにより、第１の画像の画像品質を確保しながら消費電力の低減と光源部１の長寿命化が図れることになる。

あるいは、低消費電力モードにおいては複数の光源（赤外発光ダイオード）のうちの少なくとも一部を発光させないようにしても構わないし、さらに、低消費電力モードにおいて、対象物（自動車ＡＭ）が監視領域Ｘ内に進入する際に通過する範囲が既知であれば、図４（ａ）に示すような監視領域Ｘの左端の領域Ｙ１を照射範囲とするように光源の一部を発光させることにより、一部の光源を発光させない場合においても対象物存在判定手段（判定制御部６）の判定精度の低下を防止できるという利点がある。また、図４（ｂ）に示すように監視領域Ｘの下端の領域Ｙ２を照射範囲とすれば、対象物が左右何れの方向から進入し且つ退出しても当該対象物の存在を判定することができる。

１光源部（光源，光照射手段）
２発光制御部（光照射手段）
３撮像部
４撮像制御部
５差分画像生成部（差分画像生成手段）
６判定制御部（対象物存在判定手段，制御手段）

Claims

光源を発光させて対象領域に光を照射する光照射手段と、光照射手段が光を照射する照射期間に同期して撮像した第１の画像と照射期間以外で撮像した第２の画像との差分画像を生成する差分画像生成手段と、前記第１の画像又は前記第２の画像若しくは前記差分画像に対象物が撮像されているか否かを判定する対象物存在判定手段と、対象物存在判定手段の判定結果が否定であるときは光源を低消費電力モードで発光させるように光照射手段を制御し、対象物存在判定手段の判定結果が肯定であるときは光源を前記低消費電力モードよりも消費電力が高い通常モードで発光させるように光照射手段を制御する制御手段とを備え、
制御手段は、対象物存在判定手段の判定結果が否定であるとき、前記第２の画像における少なくとも一部の画素の画素値が所定のしきい値以上であれば、光源を発光させないように光照射手段を制御することを特徴とする撮像装置。
光照射手段は、低消費電力モードにおける照射期間を通常モードにおける照射期間よりも短くすることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
光照射手段は、前記第１の画像における少なくとも一部の画素の画素値に応じて低消費電力モードにおける光源の発光量を調整することを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
光照射手段は、低消費電力モードにおいては複数の光源のうちの少なくとも一部を発光させないことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
光照射手段は、低消費電力モードにおいて、対象物が対象領域内に進入する際に通過する範囲を照射範囲に含むように光源を発光させることを特徴とする請求項４記載の撮像装置。