JP7168418B2 - 画像撮影装置及び遠隔画像監視システム - Google Patents

Description

本発明は、暗所でデジタル画像を無人撮影する機能を持つ画像撮影装置、及び遠隔地に配置された前記の画像撮影装置を用いて画像を遠隔撮影する機能をもつ遠隔センシング装置に関するものである。本発明では画像撮影部で利用できる電力に制限ある場合に特に有効な省電力撮影方式を提供する。

地下領域の活用拡大に伴い、道路や鉄道用のトンネル、上下地下水道、配線用トンネルなどの暗所におけるリモートセンシングや監視のニーズが拡大している。また都市エリアや工場、プラントにおいては、エネルギー節約の観点から無人エリアは無照明とされるケースも多い。このような場所に設置される暗所用の監視カメラは数多く製品化され広い範囲で利用されている。暗所撮影においては撮影場所や撮影対象の明るさ（照度）が大きな問題となり、微弱でもある程度の周辺光が存在する場合には、照明を用いなくとも超高感度の暗視カメラで画像撮影を行うことが可能となる。

しかしながら周辺光が不十分な場合、撮影画像の判別が困難となったり画像のノイズによる分解能低下や色情報の喪失などの問題が生じる。このような場合には監視カメラの内部ないしは外部に撮影用照明を備えるのが望ましい。このような照明を備えた監視カメラの例としては、例えば特開２００９－２０６９９１「撮像装置および撮像制御プログラム」（特許文献１）が開示されている。

特開２００９－２０６９９１号公報

図４は従来の画像撮影装置として、一般的な照明付き監視カメラを示す構成図である。従来の画像撮影装置１２０の内部には、ＣＰＵ１０３、カメラモジュール１０１、画像圧縮・切り出し回路１０２、画像メモリ１２１が配置されている。本例は静止画撮影の動作であり、ＣＰＵ１０３は外部からの撮影命令１１０を受け取ると、カメラモジュール１０１に撮影信号を送出し、同時にフラッシュ光源１０６にフラッシュ発光信号１１３を送り、撮影と同時にフラッシュ光源１０６を発光させる。なお動画撮影を行う場合には、撮影期間中に連続でフラッシュ光源１０６を連続して発光させる場合が多いが、フラッシュ発光信号１１３を各フレーム中の露光タイミングに合わせて送出してパルス発光させることでフラッシュ光量を高めることも可能である。

撮影画像データ１１４はカメラモジュール１０１から、画像圧縮・切り出し回路１０２に送信され必要なサイズの画像へのトリミングやＪＰＥＧ符号化などの圧縮処理により画像サイズを減らした後に画像メモリ１２１に蓄積され、必要に応じて外部装置やネットワークに向けて出力画像データ１１５が出力される。

なおフラッシュ光源には一般には白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）や電球などが利用されるが、比較的省電力のＬＥＤ光源であっても発光時に数１００ｍＡから数Ａという大電流を必要とするため、撮影装置全体に占める消費電力の比率が高くなりがちであり、利用可能な照明電力に制限が生じるのが一般的である。特に撮影距離が長い場合には、距離の二乗に比例して照明電力を増やす必要があり、所要電力が大きな問題となりやすい。

なおこのような照明電力の節減技術の一例としては、前述の特許文献１には光源の前に設けた光軸可変機構（ミラーなど）を動かし、照明領域を機械的に移動させながら撮影する技術が記載されている。

また、例えばカメラモジュール１０１が広角レンズを使用する場合には、それを用いた監視等に要求される解像度を確保するために、十分な画素数のセンサを使用する必要がある。その結果、撮影した画像のデータ量が増大し、その転送に要する時間が増大することによって、消費電力も増大するという問題も生じる。

上記の課題の少なくとも一つを解決するために、本発明の一態様は、画像撮影装置において、デジタル画像を撮影するカメラモジュールと、独立に発光強度の制御が可能であり、それぞれが前記カメラモジュールの画角内の異なる部分を照明するように配置された複数の光源と、前記各光源の発光強度を制御する発光強度制御部と、撮影した画像の一部分を切り出す画像切り出し部と、を備え、前記発光強度制御部は、前記カメラモジュールの画角内のいずれかの部分が十分な明るさに照明されるように前記各光源の発光強度を制御し、前記カメラモジュールは、前記各光源が発光する時間と撮影時間との少なくとも一部が重複するように画像を撮影し、前記画像切り出し部は、前記カメラモジュールから出力された画像から、十分な明るさに照明された領域の画像を切り出し、前記画像撮影装置は、電源回路及び画像記録部をさらに備え、前記電源回路は、前記画像撮影装置に電力を供給し、前記画像記録部は、前記カメラモジュールが撮影した画像を保存し、前記画像撮影装置は、前記カメラモジュールの画角内の複数の領域に対応して、前記各光源の発光強度を組み合わせたパターンを複数保存するメモリをさらに備え、前記メモリは、前記各光源の発光強度を組み合わせたパターンと、それぞれのパターンに対応して切り出される画像の領域との組み合わせを複数個保存し、前記画像撮影装置は、画像の明るさを検出する明度検出部をさらに備え、前記画像切り出し部は、前記明度検出部が検出した明るさの重心に応じて、切り出す前記画像の領域の中心位置を決定すること、又は、前記明るさが所定の値を超える範囲を検出して、切り出す前記画像のサイズを決定することの少なくとも一方を実行することを特徴とする。

本発明の一態様によれば、十分な明るさがない環境で利用する画像監視装置のカメラを広角化した際に問題となる照明およびデータ伝送に必要な消費電力を抑制する効果がある。副次的には省電力化により電力に余剰が生じるため、これによって照明を強くして画像の品質向上や撮影の遠距離化を行ったり、撮影頻度を高くできる効果もある。

また可動部品を使わずに照明の方向が変更できるため、装置の信頼性を高め、保守間隔や寿命を伸ばす効果もある。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明によって明らかにされる。

本発明の第１の実施例における画像撮影装置の構成図である。 本発明の第１の実施例における画像撮影の説明図である。 本発明の第１の実施例における画像切り出し動作の説明図である。 従来の画像撮影装置の構成図である。 本発明の第２の実施例における画像撮影装置の構成図である。 本発明の第３の実施例におけるフラッシュ光源とパターンメモリ回路の構成図である。 本発明の第４の実施例におけるフラッシュ光源とパターンメモリ回路の構成図である。 本発明の第５の実施例における遠隔画像監視システムの構成図である。 本発明の第５の実施例における撮影命令及び撮影条件テーブルの説明図である。

以下、本発明の幾つかの実施例を、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１の実施例における画像撮影装置１００の構成図であり、その内部にはカメラモジュール１０１、画像圧縮・切り出し回路１０２、ＣＰＵ１０３、パターンメモリ回路１０４、スイッチ回路１０５、及び照明方向が異なるＮ個のフラッシュ光源１０６－１～１０６－Ｎが配置されている。

ＣＰＵ１０３は外部からの撮影命令１１０を受け取ると画像撮影動作を開始し、カメラモジュール１０１に対して撮影信号１１１を送出する。一方、ＣＰＵ１０３はパターンメモリ１０４を参照し、所望の撮影方向に応じた発光パターン情報、すなわちフラッシュ光源の１０６－１～１０６－Ｎのうち発光させる光源の番号の組み合わせ情報、ないしは発光強度の組み合わせ情報を取得する。ＣＰＵ回路１０３は読み出した発光パターン情報をもとに生成したフラッシュ光源選択信号１１２をスイッチ回路１０５に送出する。

スイッチ回路１０５はＣＰＵ回路１０３から受信したフラッシュ光源選択信号１１２に基づいて各フラッシュ光源の駆動信号の強度を決定して、発光させるフラッシュ光源にフラッシュ発光信号１１３を送出する。これによって、例えばフラッシュ光源１０６－１～１０６－Ｎの一部のみが発光するなど、各フラッシュ光源の発光強度が制御され、カメラモジュール１０１の画角内の一部の領域が撮影に十分な明るさに照明される。スイッチ回路１０５は、フラッシュ光源１０６－１～１０６－Ｎの各々の発光強度を独立に制御できる発光強度制御部であればよく、必ずしもスイッチに該当する構成を持たなくてもよい。

なお、後述するように、フラッシュ光源１０６－１～１０６－ＮはＬＥＤ素子であってもよいが、これは一例であり、いかなる発光原理の光源が使用されてもよい。また、フラッシュ光源１０６－１～１０６－Ｎは、瞬間的な発光をする光源であってもよいし、継続的に発光することが可能な光源であってもよい。

カメラモジュール１０１は、画角内の一部の領域が照明されているときに撮影を行う。具体的には、カメラモジュール１０１は、撮影時間（すなわちカメラモジュール１０１の撮像素子（図示省略）が露光している時間）と当該画角内の一部の領域が照明されている時間との少なくとも一部が重複するように、撮影を行う。

カメラモジュール１０１から得られた撮影画像データは、画像圧縮・切り出し回路１０２に入力され、フラッシュ光源１０６－１～Ｎの発光により照明された領域の一部が切り出し圧縮された後に、出力画像データ１１５として出力される。

画像圧縮・切り出し回路１０２は、画像を圧縮する機能を有する画像圧縮部及び画像を切り出す機能を有する画像切り出し部を含んでいれば、専用の論理回路によって構成されてもよいし、ＣＰＵ１０３等が所定のプログラムを実行することによって実現されてもよい。

なお撮影画像データ１１４は、デジタルカメラの出力信号であればどのような形態でもよく、例えばＲＡＷ画像やビットマップ画像もしくは単相や差動のアナログ電圧信号であるビデオ信号として出力されても構わない。一部のカメラモジュールではあらかじめ内部のチップセットに画像切り出し回路や画像圧縮回路を備えており画角内部の指定された領域のみを圧縮・切り出して出力が可能な場合がある。このようなカメラモジュールを利用する場合でも、フラッシュ光源で照明された部分を選択的に切り出して出力する場合には、その処理構成は本発明の提示する構成と同一であり、その形態バリエーションのひとつと解釈できる。

画像撮影装置１００において画像圧縮処理は必須ではなく、画像圧縮・切り出し回路１０２は、画像圧縮機能を持たない切り出し回路によって置き換えられてもよい。しかし、画像圧縮・切り出し回路１０２が画像の切り出しだけでなく圧縮も行うことによって、伝送される画像のデータ量が削減され、消費電力が抑制される。

また、上記の動作説明は主に静止画撮影を想定したものであるが、本発明を動画撮影に適用する際にも同様に適用可能である。この場合、撮影命令１１０によりＣＰＵ１０３はカメラモジュール部１０１に撮影信号１１１を送って動画撮影の開始を指示する。またフラッシュ光源１０６－１～１０６－Ｎはフラッシュ発光信号１１３－１～１１３－Ｎで指示された強度でその一部が発光してカメラモジュール１０１の画角内の一部の領域を照明する。フラッシュ光源は撮影中常時一定強度で発光してもよく、またより効率的には動画の撮影フレーム、ないしはフレーム中の露光タイミングに同期して周期的に発光しても構わない。

図２は、本発明の動作のより具体的な説明図である。本図ではカメラモジュール１０１の画角が点線の四角の領域で図示されており、３つのフラッシュ光源１０６－１、１０６－２、１０６－３は単純化のため、それぞれが異なる方向を向いており、それぞれ楕円状に図示された３つの照明範囲を左から順に照明するように構成されている。本図においてカメラモジュール１０１を用いてその斜め左方向を撮影したい場合には、スイッチ回路１０５はフラッシュ光源１０６－１のみを発光させる。そして、画像圧縮・切り出し回路１０２は十分な照度が得られるＡの領域（図２においてハッチングをした領域）のみを四角く切り出して出力画像データ１１５とする。

正面方向及び右方向を撮影したい場合、同様にそれぞれフラッシュ光源１０６－２及び１０６－３を発光させ、Ｂ及びＣの領域のみを切り出して出力画像データとすればよい。

なお実際の光源では単一では十分な発光強度が得られなかったり、照明領域内の照度のムラが大きくなるため、フラッシュ光源１０６－１としては、複数個の光源（例えば複数個のＬＥＤ素子）を組み合わせて発光させるのが有効である。Ｎ個のフラッシュ光源がある場合、フラッシュ光源１０６－２～１０６－Ｎも同様である。

なおフラッシュ光源１０６－１～１０６－Ｎとしては、例えば省電力の照明光源である白色ＬＥＤ光源や、３色ＬＥＤの組み合わせなどが利用可能である。半導体の小型光源であるＬＥＤは、複数個のＬＥＤをプリント基板などの表面に並べて任意にプリント配線で接続できるため、本発明の利用に特に適しているが、本質的に他の光源の利用が制限されるものではなく、キセノン球や半導体レーザ、プロジェクタなどに用いられるＤＬＰ（Digital Light Processing）（登録商標）など静止画・動画撮影に適用可能な光源であれば任意に利用可能である。また図１中ではフラッシュ光源は画像撮影装置１００の内部に設けられているが、これは概念的な装置の説明であり、実際の装置構成においてはフラッシュ光源を図２のようにカメラモジュール１０１と別体の外部照明光源としても構わない。

図３は本発明の画像圧縮・切り出し回路１０２における、画像切り出し動作の説明図である。例えばカメラモジュール１０１においてフルＨＤ（1920x1080）の解像度の広角画像を取得し、本例ではそのうちＶＧＡ画像（640x480）の部分領域Ａ、Ｂ、Ｃを切り出す例を示している。

たとえば図２においてフラッシュ光源１０６－１の発光によって、図のように画像の左部分のみを照明した場合には部分領域Ａを切り出して出力画像データ１１５を取り出すことで十分に明るい画像を得ることができる。これによって、点線の領域全体を照明・撮影する場合に比べて照明電力や画像伝送に必要となる時間をおよそ１／７に削減することができる。

画像圧縮・切り出し回路１０２は比較的簡単な画像処理で実現できるため、ＣＰＵ１０３がその内部の演算機能を利用して実施しても構わない。なお本発明の画像圧縮にはＪＰＥＧやｍｐｅｇなどの静止画・動画圧縮符号が広く利用可能でき、これによって画像サイズやその送信時間・画像処理時間を大きく節減できるため、本発明の効果向上に有効である。しかしながら本発明の実施に真に必須の機能ではなく、本発明の本質としては画像切り出し機能を備えれば十分である。

なお図３をはじめ本発明の説明図は、説明の簡略化のため水平一方向にのみ画像の撮影方向を変更する例を示しているが、撮影方向はフラッシュ光源１０６の発光方向や配置によって上下・水平の任意の位置に設定することが可能である。このような場合には画像の切り出し領域も照明方向に応じて任意に設定すればよい。たとえば右下方向を照明する場合には、点線の領域Ｄを切り出せばよい。

次に、本発明の第２の実施例を説明する。以下に説明する相違点を除き、第２の実施例の各部は、図１～図３に示された第１の実施例の同一の符号を付された各部と同一であるため、それらの説明は省略する。

図５は、本発明の第２の実施例における画像撮影装置１００の構成図であり、図１の構成に電源回路１３２及び画像メモリ１２１を設けることによって独立した画像撮影装置として単体で設置・動作が可能とした例である。

電源回路１３２としては、バッテリや太陽電池、各種の環境発電装置などが利用可能であり、本電源回路１３２は画像撮影装置１００全体の動作に必要な電力を供給している。このような構成では電源回路１３２が供給できる電力は有限であるため本発明の省電力効果が非常に高くなるが、もちろん電源回路１３２として商用電源などの有線・無線などの電源供給を利用することも可能である。

画像メモリ１２１は撮影した画像を保存するメモリ媒体であり、フラッシュメモリやディスク媒体などデジタル情報の保存に広く利用可能である。

また本実施例においては、ＣＰＵ１０３に撮影シーケンスメモリ１３１が接続されており、これによって定期的に自動でフラッシュ光源１０６の発光強度を制御して照明方向を変えながら、カメラモジュール１０１が複数回画像撮影を行って撮影画像を保存することが可能となる。撮影シーケンスメモリ１３１の内部には、図２の例ではＡ⇒Ｂ⇒Ｃ（すなわち、最初にＡの領域を照明して撮影し、次にＢの領域を照明して撮影し、次にＣの領域を照明して撮影する）など照明・撮影方向の変更順序やタイミングを記載しておき、ＣＰＵ１０３は本メモリを順次読み出して照明・撮影方向を変えればよい。なお撮影シーケンスは必ずしも独立した外部メモリ（図５の例では撮影シーケンスメモリ１３１）に配置する必要はなく、ＣＰＵ１０３のプログラム中に埋め込んだり、画像メモリなどの他のメモリと共用してもかまわない。

さらに本実施例においては、カメラモジュール１０１と画像圧縮・切り出し回路１０２の間に画像歪補正回路１３０が設けられている。広角カメラで得られた撮影画像は、魚眼レンズで代表されるように大きな画像歪を持つことが多い。このような場合には画像圧縮・切り出し回路１０２の前、又は後ろに画像歪補正回路１３０を設け、レンズによって生じる幾何学的歪や収差をデジタル的に補正し、必要に応じて画像の確度を修正することで観測容易な部分画像を得ることが可能となる。このような処理によって出力画像データとして長方形の画像を得る場合、これに対応する元の画像領域は長方形ではなくなり、扇形などに大きく変形することになる。これによって画像圧縮・切り出し回路１０２の画像切り出し形状が変形することになるが、変形のパターンはあらかじめ計算で算出したり記憶したりすることができるため本発明の実装においては特に大きな問題とはならない。

画像歪補正回路１３０は、画像の歪を補正する機能を有する画像歪補正部を含んでいれば、専用の論理回路によって構成されてもよいし、ＣＰＵ１０３等が所定のプログラムを実行することによって実現されてもよい。

なお、本実施例の画像歪補正回路１３０及び撮影シーケンスメモリ１３１は、実施例１及び後述する実施例３～５の画像撮影装置１００に設けることもできる。

また、画像圧縮・切り出し回路１０２は、切り出して圧縮した画像をそのまま画像メモリ１２１に保存してもよいが、複数の画像から切り出した複数の画像を合成することによってそれぞれの切り出し後の画像の画角より大きい画角の画像を生成して、それを画像メモリ１２１に保存してもよい。例えば、画像圧縮・切り出し回路１０２は、図３の例において、照明位置を変更しながら撮影した３枚の画像から切り出した領域Ａ～Ｃの画像から、領域Ａ～Ｃを撮影した１枚の画像を合成して、それを画像メモリ１２１に保存してもよい。これによって、対象の観察が容易になる。

次に、本発明の第３の実施例を説明する。以下に説明する相違点を除き、第３の実施例の各部は、図１～図３、図５に示された第１～第２の実施例の同一の符号を付された各部と同一であるため、それらの説明は省略する。

図６は本発明の第３の実施例におけるフラッシュ光源とパターンメモリ回路の構成図である。図６（ａ）は本実施例のフラッシュ光源部の上方向からの俯瞰図である。多面体形状をした台座１３３の、それぞれが異なる方向を向くように設けられた３つの平面に複数のＬＥＤ光源１３５－１～１３５－９が配置されており、これらが本発明のフラッシュ光源１０６に対応する。例えば、図６（ａ）のフラッシュ光源部が図２のフラッシュ光源１０６－１～１０６－３に対応する場合、図６（ａ）に示す方向Ａ～Ｂがそれぞれ図２の領域Ａ～Ｃの方向に対応する。

ＬＥＤ光源の発光方向は台座１３３各面の向きに対応しており、ＬＥＤ光源１３５－１～１３５－３の３個は方向Ａ、ＬＥＤ光源１３５－４～１３５－６の３個は方向Ｂ、ＬＥＤ光源１３５－７～１３５－９の３個は方向Ｃを向いて配置されている。また各ＬＥＤ信号線１３４はスイッチ回路１０５に接続されており、ＬＥＤ１３５－１～１３５－９の発光の強度（例えば強度０すなわち発光しない状態から最大強度まで）を独立して制御することが可能である。

図６（ｂ）はパターンメモリ回路１０４の構成例であり、左側の表にはＡ、Ｂ、Ｃの３つの発光方向に対して発光させるＬＥＤとその強度が記録されている。例えばＡ方向を撮影する場合には表中にＡと記載された３つのＬＥＤ１３５－１、１３５－２、１３５－３をそれぞれ強度４、３、２の比率で発光させる。これらのＬＥＤは全て等強度で発光させてもよいが、ＬＥＤの個数を増やしたて意図的な強度分布を付けることによって照明域内の発光ムラを減らして撮影画像の品質を向上することが可能となる。

また図６（ｂ）の右側の表には、Ａ、Ｂ、Ｃ３つの照明方向に対して、それぞれ対応する画像の切り出し領域を画像の左上の座標点で示している。本座標はカメラモジュールの画角を図２に示す1920x1080の範囲とした場合に、図中の３つの画像領域Ａ、Ｂ、Ｃの左上の座標点を示している。本発明の画像圧縮・切り出し回路１０２は撮影方向の情報と本表を利用して、切り出すべき画像領域を知ることが可能となる。

本表には、同様に方向Ｂ、Ｃに照明を向ける際の発光パターンと切り出し領域も記載されている。本例では３組ともに発光電力の和が均しくなるように設定しているが、実際の撮影においては照明方向によって撮影対象物の色や表面状態、距離などが変わる場合がある。例えば、方向Ａには近くに壁面が存在し、また方向Ｂは撮影対象物までの距離が大きく離れている場合、両方向で同じ発光強度で照明を行うと方向Ａの撮影画像が白飛びを起こしたり、方向Ｂの画像が露光不足となるような場合が考えられる。このため実際の各方向の撮影画像の明るさから、表中に記載された発光強度にさらに補正をかけて常に方向に応じて良好な撮影状態が得られるようにするのが望ましい。

また切り出し画像内の照度についても、本発明の画像撮影装置の設置状況によって不均一となることが考えられるため、照度が均一になるようにパターンメモリに記載された各フラッシュ光源の発光強度を手動で又は自動的に補正することが望ましい。この補正結果を再びパターンメモリ中に書き戻すことによって、以後は常に良好な撮影画像を得ることができる。

また本例では方向Ａ、Ｂ、Ｃの３方向の３組の照明パターンしか記載されていないが、ＡとＢの中間方向への照明は、方向Ａと方向Ｂに記載された発光強度を補間した中間照明パターンを生成することで実現することが可能である。

次に、本発明の第４の実施例を説明する。以下に説明する相違点を除き、第４の実施例の各部は、図１～図３、図５～図６に示された第１～第３の実施例の同一の符号を付された各部と同一であるため、それらの説明は省略する。

図７は本発明の第４の実施例におけるフラッシュ光源とパターンメモリ回路の構成図である。図７（ａ）は本実施例のフラッシュ光源部の上方向からの俯瞰図である。本例では湾曲した曲面に沿って複数のＬＥＤ光源１３５－１～１３５－９がわずかずつ向きを変えて配置されており、これらが本発明のフラッシュ光源１０６に対応する。

本例でも図６の例と同じように各ＬＥＤ光源は信号線１３４でスイッチ回路１０５に接続されている。図７（ｂ）のパターンメモリ回路１０４中には、左表に各方向に対応して発光させるＬＥＤ光源とその強度が、また右表には切り出し領域の中心座標が記載されている。本例のようにＬＥＤ光源の方向をゆるやかに変化させた場合には実施例３の場合に比べて発光方向を図中の方向Ａ、Ｂ、Ｃのようにより細かく変化させることが可能になる。

なお、図６（ｂ）の右の表では切り出し領域の左上の座標が記載され、図７（ｂ）の右の表では切り出し領域の中心座標が記載されているが、これらは切り出し座標の位置を特定するための座標の例であり、切り出し座標の位置が特定可能な座標であればどのようなものを使用してもよい。

これに応じて右表の画像の切り出し領域も、切り出し領域が水平方向に徐々に移動している。これによってカメラモジュールの画角中で撮影したい領域がより正確に画像中心に来るように画像切り出しを行ったり、照明領域を撮影対象及びその近傍のみに集中させることで照度を高めて、対象物の細部を観察したり、より遠距離での撮影をしたりすることも可能となる。

なお実施例３、実施例４とも水平方向にのみフラッシュ光源を配列して個々光源の向きを水平面で異ならせる例を示したが、上下方向及び上下左右を組み合わせた斜め方向にも光源の向きを変えて配置しても構わない。このような配置の例としては例えばゆるやかに湾曲した凸球面上への配置などが考えられる。これによって二次元面内で自由に照明の向きを変えたり、照明のムラを減少させてより均一な照度を得ることも可能となる。

またフラッシュ光源を配置する場所や台座も実施例３や実施例４のように一個に限る必要はなく、複数個所に分割して配置したり、それぞれのフラッシュ光源群をまとめて違う方向に向けて配置することも可能である。一般に、このように光源の数を増やしたり、光源同士の距離を離すことによって、照明によって発生する撮影対象物の影や表面での反射を弱め、より均一な照度を実現するため、撮影画像の品質を大きく改善することが可能である。

次に、本発明の第５の実施例を説明する。以下に説明する相違点を除き、第５の実施例の各部は、図１～図３、図５～図７に示された第１～第４の実施例の同一の符号を付された各部と同一であるため、それらの説明は省略する。

図８は本発明の第５の実施例における遠隔画像監視システムの構成図である。本図では、監視装置１４０がネットワーク１４１を介して遠隔地に配置された複数のセンシング装置１４２－１、１４２－２の動作制御・監視を行う構成を示す。センシング装置１４２－１には水位センサ１４４－１、振動センサ１４５－１、及び２台の本発明の画像撮影装置１００－１、１００－２が接続され、またセンシング装置１４２－２には水位センサ１４４－２、振動センサ１４５－２、及び本発明の画像撮影装置１００－３が接続されている。

センシング装置１４２－２は画像撮影装置１００－３に対して、電源供給線１４３で動作電力を供給し、撮影命令１１０を送信し、出力画像１１５を受信する機能をもつ。センシング装置１４２－２は、監視装置１４０からの命令に従って、接続されたセンサで測定や画像撮影を行い、その結果をネットワーク１４１を介して監視装置１４０に報告することで遠隔センシング及び遠隔画像監視を実現する。

図９（ａ）は、監視装置１４０から送出される撮影命令１１０の例である。命令中には、宛先、フラッシュ強度及び画像サイズとともに撮影方向（すなわち照明方向、本例ではＡ）が記載されている。撮影命令１１０はネットワーク１４１を介して宛先として記載された、センシング装置１４２－２の画像撮影装置１００－３に届けられ、ＣＰＵ１０３はこれを受領すると撮影動作を開始する。この際、ＣＰＵ１０３はパターンメモリ回路１０４を参照し、撮影命令１１０で指定された方向Ａに向けてフラッシュ光源を発光させるようにスイッチ回路１０５が各フラッシュ光源の発光強度を制御することで、指定の方向の画像を撮影しこれを出力画像データ１１５として、再びネットワーク１４１経由で監視装置１４０に返送する。

各画像撮影装置１００－１、１００－２、１００－３における画像撮影は、監視装置１４０からの撮影命令受領時に限るものではなく、定期的に、又はあらかじめ条件を満たした場合に撮影を実施しても構わない。例えば実施例２に記載したように定期的にＡ⇒Ｂ⇒Ｃなど撮影方向を変えて自動撮影を行う場合、出力画像データ１１５に撮影方向情報及び撮影時刻を付与して監視装置１４０に送付することによって、監視装置１４０側でも画像の向きや撮影時刻が把握できるようになる。

このように、本実施例の遠隔画像監視システムにおいては、監視装置１４０側で画像の撮影方向を管理し、任意の方向を遠隔撮影することが可能となる。

また図８のセンシング装置１４２－２中には撮影条件テーブル１４７が設けられている。図９（ｂ）は撮影条件テーブル１４７の一例であり、例えば水位センサ１４４－２の水位が３ｍを越えた場合には、方向Ａの撮影を行うこと、また振動センサで異常な振動を検知した場合には、方向Ａ、Ｂに向けて順次撮影を行うことが示されている。センシング装置１４２－２はこれらの条件が満たされたときに、撮影命令１１０を生成しこれを画像撮影装置１００－３に向けて送出する。

上記のような撮影条件テーブルを設けることによって、たとえば水位が一定値を越えた時に水面や堰の状態を観測する、異常な振動の原因を調べるなどのインテリジェントな無人監視が可能となる。撮影した画像に異常が検知された場合には、さらに継続して画像撮影を行ったり、画像を拡大したりするなどの処理を追加することも可能である。

なお本実施例のセンシング装置１４２には水位センサ１４４と振動センサ１４５、及び本発明の画像撮影装置１００を接続した例を示したが、接続するセンサはこれらに限るものではなく、センシング装置の用途に応じて温度・水質・ガスセンサなどを広く搭載することが可能であり、また撮影条件も複数のセンサの測定値を組み合わせるなどより高度なものとすることも可能である。

本実施例で示すネットワーク１４１は、例えば電話網・光ファイバ・イーサネットなどの有線回線、携帯無線や低電力無線などさまざまな有線・無線公衆網が利用可能である。これ以外にも画像データや各種命令が送受可能であれば専用のシリアル・パラレル通信回線などを利用しても構わない。

ひとつの実現例としては、監視装置１４０とセンシング装置１４２－１と１４２－２を専用の光ファイバ回線で接続し、監視装置１４０から強いレーザ光を送出し各センシング装置１４２ではこの受信光を動作電力として利用する、光ファイバ給電技術も実現可能である。光ファイバ給電では各センシング装置１４２に他の電源を配線する必要がなくなるという利点があるが、一方で供給可能な電力が数～数１０ｍＷ程度と限られるという電力制限が生じる。本発明は画像撮影に利用する電力を大きく低減する技術であり、このような遠隔画像撮影システムへの適用に特に適している。

なお本例の画像撮影装置１００－３ではカメラモジュール１０１の出力する撮影画像データ１１４は画像明度検出・切り出し回路１４６に入力されている。画像明度検出・切り出し回路１４６は、入力された二次元画像の明るさの重心を検出し、もっとも明るい点を中心に、あらかじめ設定されたサイズ及び形状の画像（例えば３２０ｘ２００の矩形画像など)を自動的に切り出して出力する。これによって、照明の方向変化に応じて画像の切り出し部分を自動的に決定できるようになるため、照明方向と画像の切り出し部分のずれが生じないという利点がある。

また、画像明度検出・切り出し回路１４６は、入力された二次元画像から、明るさが所定の値を超える範囲を検出し、その範囲の大きさに基づいて、切り出す画像のサイズを決定してもよい。例えば、検出した範囲が大きいほど、切り出される画像のサイズも大きくなる。これによって、実際に十分な明るさに照明された範囲の大きさに応じて切り出す画像の大きさを自動的に決定できるようになるため、実際に照明された範囲と切り出される画像の範囲とのずれが生じないという利点がある。

画像明度検出・切り出し回路１４６は、明るさの重心に応じた画像の切り出し範囲の中心の決定、及び、明るさが所定の値を超える範囲の大きさに応じた画像の切り出し範囲の大きさの決定のいずれか一方のみを実行してもよいし、両方を実行してもよい。

画像明度検出・切り出し回路１４６は、画像の明るさを検出する機能を有する画像明度検出部及び画像を切り出す機能を有する画像切り出し部を含んでいれば、専用の論理回路によって構成されてもよいし、ＣＰＵ１０３等が所定のプログラムを実行することによって実現されてもよい。

なお、実施例１～４の画像撮影装置１００の画像圧縮・切り出し回路１０２が上記の画像明度検出・切り出し回路１４６と同様の機能を有してもよい。

また、監視装置１４０は、一つの画像撮影装置１００から、照明方向を変更しながら撮影され、切り出された複数の画像を受信した場合、それらの画像を合成することによって、受信したそれぞれの画像の画角より大きい画角の画像を生成してもよい。例えば、監視装置１４０は、図３に示したように、照明位置を変更しながら撮影した３枚の画像から切り出された領域Ａ～Ｃの画像を受信した場合、それらの画像から、領域Ａ～Ｃを撮影した１枚の画像を合成してもよい。これによって、対象の観察が容易になる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明のより良い理解のために詳細に説明したのであり、必ずしも説明の全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることが可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によってハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによってソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、不揮発性半導体メモリ、ハードディスクドライブ、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記憶デバイス、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の計算機読み取り可能な非一時的データ記憶媒体に格納することができる。

また、制御線及び情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線及び情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１００：本発明の画像撮影装置、１０１：カメラモジュール、
１０２：画像圧縮・切り出し回路、１０３：ＣＰＵ、
１０４：パターンメモリ回路、１０５：スイッチ回路、
１０６：フラッシュ光源、１１０：撮影命令、１１１：撮影信号、
１１２：フラッシュ光源選択信号、１１３：フラッシュ発光信号、
１１４：撮影画像データ、１１５：出力画像データ、
１２０：従来の画像撮影装置、１２１：画像メモリ、
１３０：画像歪補正回路、１３１：撮影シーケンスメモリ、１３２：電源回路、
１３３：台座、１３４：信号線、１３５：ＬＥＤ光源、
１４０：監視装置、１４１：ネットワーク、１４２：センシング装置、
１４３：電源供給線、１４４：水位センサ、１４５：振動センサ、
１４６：画像明度検出・切り出し回路、１４７：撮影条件テーブル

Claims (3)

1. 画像撮影装置において、
   デジタル画像を撮影するカメラモジュールと、
   独立に発光強度の制御が可能であり、それぞれが前記カメラモジュールの画角内の異なる部分を照明するように配置された複数の光源と、
   前記各光源の発光強度を制御する発光強度制御部と、
   撮影した画像の一部分を切り出す画像切り出し部と、を備え、
   前記発光強度制御部は、前記カメラモジュールの画角内のいずれかの部分が十分な明るさに照明されるように前記各光源の発光強度を制御し、
   前記カメラモジュールは、前記各光源が発光する時間と撮影時間との少なくとも一部が重複するように画像を撮影し、
   前記画像切り出し部は、前記カメラモジュールから出力された画像から、十分な明るさに照明された領域の画像を切り出し、
   前記画像撮影装置は、電源回路及び画像記録部をさらに備え、
   前記電源回路は、前記画像撮影装置に電力を供給し、
   前記画像記録部は、前記カメラモジュールが撮影した画像を保存し、
   前記画像撮影装置は、前記カメラモジュールの画角内の複数の領域に対応して、前記各光源の発光強度を組み合わせたパターンを複数保存するメモリをさらに備え、
   前記メモリは、前記各光源の発光強度を組み合わせたパターンと、それぞれのパターンに対応して切り出される画像の領域との組み合わせを複数個保存し、
   前記画像撮影装置は、画像の明るさを検出する明度検出部をさらに備え、
   前記画像切り出し部は、前記明度検出部が検出した明るさの重心に応じて、切り出す前記画像の領域の中心位置を決定すること、又は、前記明るさが所定の値を超える範囲を検出して、切り出す前記画像のサイズを決定することの少なくとも一方を実行することを特徴とする画像撮影装置。
2. 画像撮影装置と、前記画像撮影装置と通信可能に配置された監視装置とを備える遠隔画像監視システムであって、
   前記画像撮影装置において、
   デジタル画像を撮影するカメラモジュールと、
   独立に発光強度の制御が可能であり、それぞれが前記カメラモジュールの画角内の異なる部分を照明するように配置された複数の光源と、
   前記各光源の発光強度を制御する発光強度制御部と、
   撮影した画像の一部分を切り出す画像切り出し部と、を備え、
   前記発光強度制御部は、前記カメラモジュールの画角内のいずれかの部分が十分な明るさに照明されるように前記各光源の発光強度を制御し、
   前記カメラモジュールは、前記各光源が発光する時間と撮影時間との少なくとも一部が重複するように画像を撮影し、
   前記画像切り出し部は、前記カメラモジュールから出力された画像から、十分な明るさに照明された領域の画像を切り出し、
   前記画像撮影装置は、電源回路及び画像記録部をさらに備え、
   前記電源回路は、前記画像撮影装置に電力を供給し、
   前記画像記録部は、前記カメラモジュールが撮影した画像を保存し、
   前記画像撮影装置は、前記複数の光源が照明した方向を示す照明方向データを、それぞれの方向が照明されたときに前記カメラモジュールが撮影した画像に付与して前記監視装置に伝送することを特徴とする遠隔画像監視システム。
3. 画像撮影装置と、前記画像撮影装置と通信可能に配置された監視装置とを備える遠隔画像監視システムであって、
   前記画像撮影装置において、
   デジタル画像を撮影するカメラモジュールと、
   独立に発光強度の制御が可能であり、それぞれが前記カメラモジュールの画角内の異なる部分を照明するように配置された複数の光源と、
   前記各光源の発光強度を制御する発光強度制御部と、
   撮影した画像の一部分を切り出す画像切り出し部と、を備え、
   前記発光強度制御部は、前記カメラモジュールの画角内のいずれかの部分が十分な明るさに照明されるように前記各光源の発光強度を制御し、
   前記カメラモジュールは、前記各光源が発光する時間と撮影時間との少なくとも一部が重複するように画像を撮影し、
   前記画像切り出し部は、前記カメラモジュールから出力された画像から、十分な明るさに照明された領域の画像を切り出し、
   前記画像撮影装置は、電源回路及び画像記録部をさらに備え、
   前記電源回路は、前記画像撮影装置に電力を供給し、
   前記画像記録部は、前記カメラモジュールが撮影した画像を保存し、
   前記監視装置は、前記画像撮影装置に対して、少なくとも照明方向データを含む撮影命令を送付し、
   前記画像撮影装置の前記発光強度制御部は、前記撮影命令に含まれる照明方向データに基づいて前記各光源の発光強度を制御することを特徴とする遠隔画像監視システム。

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