JPH08307758A - 物体監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＴＶカメラを使用した物体監視装置におい
て、オートフォーカス動作を確実にして異常状態を適確
に監視できるようにすることにある。 【構成】 ＣＣＤカメラ等の撮像手段２が撮像光学手段
１を通して所定の監視範囲を撮像し、映像信号を画像処
理手段３に出力する。画像処理手段３は映像信号取込み
手段３ａ、画像メモリ３ｂ、制御部３ｃ、画質調整手段
３ｄ、オートフォーカス装置３ｅ等を有しており、オー
トフォーカス装置３ｅは制御部３ｃによって制御されて
映像信号の高周波成分のピーク値に応じてレンズ移動手
段５を駆動し合焦位置を検出する。画質調整手段３ｄは
制御部３ｃによって制御されて上記オートフォーカス動
作に先立って映像信号レベルが適正なレベル内にあるか
を検出し、その検出結果に応じてＣＣＤカメラのＡＧＣ
レベル又は電子シャッタースピードを変更して画質を調
整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、火災や物体の監視等、
物体の監視システム又は消火に用いられる物体監視装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、火災や物体の監視等を行う監視、
消火システムにおいては、オートフォーカス手段を有す
る監視用ＴＶカメラ（ＣＣＤカメラ）を用い、このカメ
ラで所定の監視範囲内で炎や侵入者の監視を行ってい
る。上記システムではカメラの合焦を行うため、例え
ば、図５に示すように光学系を近点から遠点に向かって
走査し、それにより得られたＣＣＤカメラからの映像信
号から高周波成分を抽出し、この高周波成分のピーク位
置から合焦位置を検出するコントラスト検出方法をとっ
ている。

【０００３】前記コントラスト検出方法によるテレビカ
メラの監視の場合、映像信号の高周波成分と焦点深度と
は図６に示すような関係となり、より精度よく焦点位置
を検出するには光学系の焦点深度が浅いことが好まし
い。焦点深度を浅くする方法としては、Ｆ値を小さくす
ること（レンズを明るくすること）及び焦点距離を長く
すること（撮像倍率を上げること）等が考えられる。

【０００４】次に前記監視用テレビカメラを用いて防
火、防犯システムを構成するには、図７に示すように上
記カメラ７１を画像処理手段７２によって図８の如くコ
ントロールするようにする。まず、カメラの光学系をワ
イド状態にして図７に示すように監視域を拡大し広域の
監視を行い、その時の映像信号の画像処理を画像処理手
段７２内で処理して異常の有無を感知する。映像信号の
不審変化により異常が感知され、それが火災と判断した
ら、図８に示すようにカメラの監視域を不審な動きが感
知された方向に移動すると共にズーム光学系を引いてテ
レ状態とし不審と感知された異常検知域を監視する。こ
の状態では焦点深度は十分浅くなるので、オートフォー
カス動作を行い、火災までの距離を測定し、警報を出
す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】さて上述した従来の防
火、防犯システムにおいて、監視用テレビカメラは通常
の環境では十分機能を果たすが、外部の照明装置により
光の入射があった場合、異常を正しく感知して火災や侵
入者等を発見できなくなる恐れがある。

【０００６】例えば図９（ａ）に示すように窓から外部
光が入っている場合、この外部光の状況によっては、窓
付近が明るく泥棒が暗くなり、泥棒の侵入を感知できな
いことがある。また同図（ｂ）のように火災が発生して
いてもその火災がまだ小さい場合、住人の方がよく写
り、炎はそれが小さいため正しく認識できない場合もあ
る。更に火災の画像は非常に明るく、場合によっては白
レベルに飽和してしまうことがある。火災かどうかの判
断は、ＲＧＢの比によって色温度を判断し火災と判断す
る方法をとるので、画像が白レベルに飽和してしまうと
色温度を判断することができず、火災との判断ができな
くなる。

【０００７】またオートフォーカス動作をさせて異常か
どうかを検出する場合、白レベルに飽和した画像では誤
合焦の原因となる。即ち、白レベルに飽和した画像で
は、ぼけた状態の炎の周辺の高周波成分が大きく検出さ
れるので誤合焦の原因となる。ぼけたことによってコン
トラストは低下するが、ぼけた像のエリアが増加するた
め、検出される高周波成分は増加し、本来の合焦点より
高周波成分の値が大きくなるからである。

【０００８】本発明の目的は上述した従来技術の問題点
を解決してオートフォーカス動作が確実にできる物体監
視装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明の物体監視装置は、合焦光学系を含む撮
像光学手段と、合焦光学系を含む撮像光学手段と、該撮
像光学手段を通して所定の監視範囲を撮像して映像信号
を出力する撮像手段と、上記合焦光学系を駆動する合焦
光学系駆動手段と、上記撮像手段からの映像信号より合
焦位置を検出して上記合焦光学系駆動手段を制御する焦
点調節手段と、上記撮像手段からの映像信号を受けて該
映像信号が適正なレベル内にあるかを検出する画質検出
手段と、該画質検出手段の検出結果を受けて上記撮像手
段のレベル変更用パラメータを変更するレベル変更手段
と、を備えたことを要旨とする。

【００１０】第２の発明の物体監視装置は、第１の発明
の装置において、前記撮像手段のレベル変更用パラメー
タは、オートゲインコントロールレベル又は電子シャッ
タースピードであることを要旨とする。

【００１１】第３の発明の物体監視装置は、合焦光学系
を含む撮像光学手段と、該撮像光学手段を通して所定の
監視範囲を撮像して映像信号を出力する撮像手段と、該
映像信号を受けて所定の画像処理を行う画像処理手段
と、上記合焦光学系を駆動する合焦光学系駆動手段と、
上記撮像手段からの映像信号より合焦位置を検出して上
記合焦光学系駆動手段を制御する焦点調節手段と、上記
撮像手段へ入射する光量を機械的に制御するオートアイ
リス手段と、上記撮像手段へ入射する光量を電子的に制
御する電子アイリス手段とを備え、通常監視の状態では
上記オートアイリス手段により絞り調節をする一方、上
記合焦光学系駆動手段を動作させるときには上記オート
アイリス手段による絞り値を固定する一方、上記電子ア
イリス手段により絞り調節をするように構成したことを
要旨とする。

【００１２】第４の発明の物体監視装置は、第１又は第
２の発明の装置において、前記撮像手段へ入射する光量
を機械的に制御するオートアイリス手段と、前記撮像手
段へ入射する光量を電子的に制御する電子アイリス手段
とを備え、通常監視の状態では上記オートアイリス手段
により絞り調節をする一方、上記合焦光学系駆動手段を
動作させるときには上記電子アイリス手段により絞り調
節をするように構成したことを要旨とする。

【００１３】第５の発明の物体監視装置は、第１又は第
２の発明の装置において、前記撮像手段からの映像信号
を受けて該映像信号の変化を検出する変化検出手段と、
該変化検出手段の出力を受けて焦点調節すべき検出域を
設定する検出域設定手段と、を備えたことを要旨とす
る。

【００１４】

【作用】第１の発明の装置においては、映像信号が適正
なレベル内にあるかどうかで画質を検出し、その検出結
果に応じて撮像手段のレベル変更用パラメータ、例え
ば、第２の発明のように、オートゲインコントロールレ
ベル又は電子シャッタースピードを変更する。

【００１５】第３の発明の装置では、通常監視の時は、
オートアイリス手段により絞りを調節し、一方、オート
フォーカス動作時にはオートアイリス手段による絞り値
を固定して電子アイリス手段により絞りを調節する。

【００１６】第４の発明の装置では、第１又は第２の発
明の装置において、更に、通常監視の時はオートアイリ
ス手段により絞りを調節し、一方、オートフォーカス動
作時にはオートアイリス手段による絞り値を固定して電
子アイリス手段により絞りを調節するようになってい
る。

【００１７】第５の発明の装置では、第１又は第２の発
明の装置において、更に、映像信号の変化を検出し、そ
の出力に応じて焦点調節すべき変化域を設定して、これ
に対して画質検出を行うようになっている。

【００１８】

【実施例】以下図面に示す本発明の実施例を説明する。
図１は本発明の一実施例で、１は合焦光学レンズ系を含
む撮像光学手段、２は該撮像光学手段１を通して所定の
監視範囲を撮像して映像信号を出力するＣＣＤカメラ等
より成る撮像手段２からの映像信号を受けて所定の画像
処理を行う撮像手段、３は画像処理手段、４はカメラが
撮像すべき領域を変更するためのカメラ回動機構、５は
光学系を近点と遠点との間で移動させるための動作を行
わせるためのレンズ移動手段（合焦光学系駆動手段）で
ある。

【００１９】画像処理手段３は、ＣＣＤカメラからの映
像信号を受ける映像信号取込み手段３ａ、該画像信号取
込み手段３ａからの映像信号をメモリする画像メモリ３
ｂ、画像処理手段全体の制御を行う制御部（ＣＰＵ）３
ｃ、取り込まれた映像信号による画質が適当であるかを
検出・調整するための画質調整手段３ｄ、所定の物体に
対しオートフォーカスさせるためのオートフォーカス装
置３ｅ等から成る。

【００２０】図１に示した本発明における物体監視装置
の基本的動作は次の通りである。即ち、通常動作状態に
おいては、撮像光学手段１のレンズ系をワイド状態に設
定して、まず、広域の監視を行う。この監視中の映像信
号は、所定の間隔によりＣＣＤカメラ２から出力され、
映像信号取込み手段３ａを介して取り込まれ、画像メモ
リ３ｂに格納される。

【００２１】広域の監視中は、取り込まれる広い範囲の
画像の中で画像の変化を検出し、より詳細な検出をする
ために、変化が認められる箇所を検出域として設定する
ことである。この機能は、変化検出手段３ｆと検出域設
定手段３ｇとにより達成される。

【００２２】変化検出手段３ｆの動作は、図２のフロー
に示す通りである。即ち、変化検出手段３ｆでは、画像
メモリ３ｂより、取り込まれた新しい画面に関する映像
信号と２画面前の画面に関する映像信号とを取り出し、
両者を比較する。両者の比較により、映像信号に何の変
化も検出されない場合は、異常なしと判断して、上記の
動作を継続する。両者の比較により、映像信号に何らか
の変化が検出された場合には、その変化の場所を検出す
る。検出域設定手段３ｇでは、上記変化検出手段３ｆの
出力に基づいて、その変化のあった場所を検出域として
設定し、より詳細な検出、即ち、その映像信号の変化
が、泥棒とか火災等ではないのかの検出を行う。

【００２３】制御部３ｃでは、上記検出域設定手段３ｇ
の出力に基づいて、カメラ回動機構４を動作させ、検出
すべき箇所にカメラ２及び光学系１を向ける。そして、
撮像されメモリされた映像信号より、画質調整手段３ｄ
を動作させ、取り込まれる映像信号の画質を調整する。

【００２４】画質調整手段３ｄの動作は、図３に示すフ
ローチャートの通りであり、画像メモリ３ｂより、最新
の映像信号を取り込み、その映像信号が適正範囲内に入
っているかを画質判定部３ｄ１により検知する。検知さ
れるべき映像信号は所定の領域の映像信号であり、たと
えば監視領域外と設定された窓等に相当する映像信号は
除外される。画質判定部３ｄ１により映像信号の信号レ
ベルが適正範囲内に入っていると判断されれば、画質は
適正であるものとして、検出域設定手段３ｇにより設定
された検出域に対し、より詳細な監視、検知を行うた
め、オートフォーカス動作に移行する。この場合、画質
は適正であるので撮像パラメータ変更部３ｄ２では、撮
像パラメータ変更の指示は行わない。

【００２５】次に、画質判定部３ｄ１により映像信号の
信号レベル、即ち監視領域内の信号レベルが適正範囲内
に入っていないと判断された場合は、画質は調整が必要
と判断され、撮像パラメータ変更部３ｄ２での処理が実
行される。撮像パラメータ変更部３ｄ２では、まず、映
像信号の信号レベルが小さすぎるかを判断する。信号レ
ベルが小さすぎる場合は、ＣＣＤカメラ２の電子シャッ
タースピードを所定の時間間隔上げる指令を撮像パラメ
ータ変更部３ｄ２より出力し、ＣＣＤカメラ２の電子シ
ャッタースピードが変更される。この後、画質調整手段
３ｄで再度映像信号の信号レベルが小さすぎるかを判断
する。この判断のためには、画質判定部３ｄ１は再度映
像信号の取り込みを行い、信号レベルが適正範囲内に入
っているかを検出しているが、図３のフローチャートで
は上記の細かいステップについては図示を省略してあ
る。

【００２６】次に、電子シャッタースピードのみで信号
レベルが適正範囲内まで上がらない時は、ＣＣＤカメラ
２のＡＧＣレベルを所定の幅上げるよう撮像パラメータ
変更部３ｄ２より出力が出される。そして、電子シャッ
タースピードの変更と同様な処理が行われ、この処理に
より、映像信号の信号レベルは適正範囲内に入れられ
る。

【００２７】一方、映像信号の信号レベルが小さくな
い、即ち、大きすぎる場合は、ＣＣＤカメラ２の電子シ
ャッタースピードを所定の時間間隔小さくする指令を撮
像パラメータ変更部３ｄ２より出力し、ＣＣＤカメラ２
の電子シャッタースピードが変更され、この後、画質調
整手段３ｄで再度映像信号の信号レベルが大きすぎるか
を判断する。そして、電子シャッタースピードのみで信
号レベルが適正範囲内まで下がらない時は、ＣＣＤカメ
ラ２のＡＧＣレベルを所定の幅下げるよう撮像パラメー
タ変更部３ｄ２より出力が出される。そして、上記と同
様な処理が行われて、映像信号の信号レベルは適正範囲
内に入れられる。

【００２８】以上のようにして、映像信号の信号レベル
が適正範囲内に設定されると、次にオートフォーカス動
作に移行し、検出域設定手段３ｇで設定された場所を狙
いとしてオートフォーカス動作を行い、より詳細な検
出、即ち、映像信号の変化が泥棒や火災等であるかの検
出を行う。

【００２９】オートフォーカス動作は、既に説明したよ
うに、光学系１を近点から遠点まで走査し、それにより
得られたＣＣＤカメラ２からの映像信号を用いて高周波
成分を抽出し、この高周波成分のピーク位置から合焦位
置を検出する公知のコントラスト検出方法による動作で
ある。

【００３０】図４は本発明の他の実施例で、図１と同一
符号は同一の手段であり、図１に示した構成の他に、画
像処理手段３には、機械的に絞りを開閉するオートアイ
リス手段６ｂを制御するアイリス切換え手段３ｈが設け
られ、また、撮像光学手段１及び撮像手段２からなるカ
メラ部６には、ＣＣＤカメラ２における電荷蓄積時間を
制御することにより絞りを制御する電子アイリス手段６
ａ、ＣＣＤカメラ２からの映像信号のレベルを検出して
光学系１に入射する光量を検出するレベル検出回路６
ｂ、カメラ部６に設けられ機械的に絞りの開閉を行いＣ
ＣＤカメラ２に入射する光量を機械的に制御するオート
アイリス手段６ｃが設けられている。

【００３１】前述したように、通常動作時の異常検知に
おいては、遠点から近点までできるだけ広範囲で焦点が
合うほうが多くの領域の監視ができることから好まし
い。従って、この通常動作時には、絞りを絞った状態
（絞り値が大きい）として焦点深度を深く設定して広域
監視を行い、レベル検出回路６ｂにより光学系１に入射
する光量を検出し、必要があればこのオートアイリス手
段６ｃにより感度調整を行うようになっている。

【００３２】一方、オートフォーカス動作時には、焦点
深度を浅くすることが、また、光学系１に入射する光量
が一定であることが好ましい。従って、オートフォーカ
ス動作の場合には、オートアイリス手段６ｃは、制御部
３ｃによりアイリス切換え手段３ｈを介してその絞りは
開放状態或いは設定された一定の絞り値に固定される一
方、電子アイリス手段６ａがアイリス切換え手段３ｈを
介して動作指令を受け感度調整を行うように構成してあ
る。上記構成を備えた監視装置のその他の動作は、既に
説明した図１の動作と同じである。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように請求項１及び２の発
明によれば、映像信号のレベルが適正となるように撮像
手段のレベル変更用パラメータ、例えば、オートゲイン
コントロールレベル又は電子シャッタースピードを変更
して画質調整を行ってオートフォーカス動作を確実に可
能にしたので、火災や侵入者等の異常監視を適確に行う
ことができる。また請求項３の発明によれば、通常の監
視状態では、焦点深度を深く設定して広域監視を行い、
オートフォーカス動作時には焦点深度を浅くするように
絞りを一定値とし、電子アイリス手段により感度を調整
することができる。請求項４の発明によれば、請求項１
又は２の発明において、前記画質調整に加え更に上述し
た焦点深度の設定を行うことができる。更に請求項５の
発明によれば、請求項１又は２の発明において、映像信
号の変化が認められた箇所を検出域として設定してより
詳細な異常監視を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の基本的構成を示すブロック
図である。

【図２】上記実施例の変化検出手段の動作例を示すフロ
ーチャートである。

【図３】前記実施例の画質調整手段の動作例を示すフロ
ーチャートである。

【図４】本発明の他の実施例の基本的構成を示すブロッ
ク図である。

【図５】従来の装置の動作説明図である。

【図６】映像信号の高周波成分と焦点深度との関係を示
す特性図である。

【図７】従来の防犯システムの一構成例を示すブロック
図である。

【図８】上記防犯システムの動作を示すフローチャート
である。

【図９】上記防犯システムの動作説明図である。

【符号の説明】

１ 撮像光学手段 ２ 撮像手段 ３ 画像処理手段 ３ａ 映像信号取込み手段 ３ｂ 画像メモリ ３ｃ 制御部 ３ｅ オートフォーカス装置 ４ カメラ回動機構 ５ レンズ移動手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｇ０２Ｂ 7/11 Ｋ Ｇ０３Ｂ 3/00 Ａ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 合焦光学系を含む撮像光学手段と、該撮
   像光学手段を通して所定の監視範囲を撮像して映像信号
   を出力する撮像手段と、上記合焦光学系を駆動する合焦
   光学系駆動手段と、上記撮像手段からの映像信号より合
   焦位置を検出して上記合焦光学系駆動手段を制御する焦
   点調節手段と、上記撮像手段からの映像信号を受けて該
   映像信号が適正なレベル内にあるかを検出する画質検出
   手段と、該画質検出手段の検出結果を受けて上記撮像手
   段のレベル変更用パラメータを変更するレベル変更手段
   と、を備えてなる物体監視装置。
2. 【請求項２】 前記撮像手段のレベル変更用パラメータ
   は、オートゲインコントロールレベル又は電子シャッタ
   ースピードである請求項１に記載の物体監視装置。
3. 【請求項３】 合焦光学系を含む撮像光学手段と、該撮
   像光学手段を通して所定の監視範囲を撮像して映像信号
   を出力する撮像手段と、該映像信号を受けて所定の画像
   処理を行う画像処理手段と、上記合焦光学系を駆動する
   合焦光学系駆動手段と、上記撮像手段からの映像信号よ
   り合焦位置を検出して上記合焦光学系駆動手段を制御す
   る焦点調節手段と、上記撮像手段へ入射する光量を機械
   的に制御するオートアイリス手段と、上記撮像手段へ入
   射する光量を電子的に制御する電子アイリス手段とを備
   え、通常監視の状態では上記オートアイリス手段により
   絞り調節をする一方、上記合焦光学系駆動手段を動作さ
   せるときには上記オートアイリス手段による絞り値を固
   定する一方、上記電子アイリス手段により絞り調節をす
   るように構成してなる物体監視装置。
4. 【請求項４】 前記撮像手段へ入射する光量を機械的に
   制御するオートアイリス手段と、前記撮像手段へ入射す
   る光量を電子的に制御する電子アイリス手段とを備え、
   通常監視の状態では上記オートアイリス手段により絞り
   調節をする一方、上記合焦光学系駆動手段を動作させる
   ときには上記電子アイリス手段により絞り調節をするよ
   うに構成してなる請求項１又は２に記載の物体監視装
   置。
5. 【請求項５】 前記撮像手段からの映像信号を受けて該
   映像信号の変化を検出する変化検出手段と、該変化検出
   手段の出力を受けて焦点調節すべき検出域を設定する検
   出域設定手段とを備え、上記検出域に対して前記画質検
   出をするように構成してなる請求項１又は２に記載の物
   体監視装置。