WO2004088976A1

WO2004088976A1 - 照明制御装置

Info

Publication number: WO2004088976A1
Application number: PCT/JP2003/004076
Authority: WO
Inventors: Masashi Murakumo; Hiroaki Natori; Osamu Ikeda; Yutaka Maruta; Kunihiro Ikeda; Shinji Hidaka; Nobumasa Sasaki; Tamotsu Amamoto; Hiroyuki Nakashima
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-14
Also published as: JPWO2004088976A1; US20050199815A1; US7071472B2; JP4091942B2

Abstract

　LEDの長寿命化を図った照明制御装置であり、照明部に対して設けた受光素子の出力信号により照明部にフィードバック制御することにより一定の明るさになるようにする。又はカメラで撮影した映像を画像処理することにより画面上の明るさを算出し、これを一定の明るさになるように照明部にフィードバック制御する。或いは、カメラで撮影した映像内の文字認識時の認識率を元に、一定の明るさになるように照明部をフィードバック制御する。

Description

明細書

照明制御装置技術分野

本宪明は、照明制御装置に関し、特に夜間あるいは暗い場所において、監視又は人物、文字等を撮影する撮像装置等に使用される照明制御装置に関するものである。背景技術

夜間、あるいは暗い場所において、人物、文字等を照明を用いてカメラにより監視し、その出力画像を処理することにより、その人物、文字等を認識する場合、照明をできるだけ目立たなくするために、 LED (発光ダイオード）による近赤外線照明を使用したシステムが知られている。

図 10は、このようなシステムの概要図を示している。図において、 LED11を備えた照明部 12及びカメラ 13で構成された撮像装置 14が、路肩に設置された電柱 15上に設けられている。そして、この撮像装置 14のカメラ 13によって路上の被写体（例えば車両） 16を撮影するとき、照明部 12の LED11を点灯させ、その近赤外線により被写体 16の画像を得る。

その際、 LED11の寿命をできるだけ伸ばすために、できるだけ LED11の点灯時間を短縮する等の方法を採っていた。

具体的には、

(1)カメラのシャッタータイミングに合わせて点灯させる、

(2)撮影している画像の明るさを画像処理により検出し、或る程度喑くなつた時のみ LED11を点灯させる、

(3)通常は LED11を暗目に点灯させると共に、画像処理により動き検出を行い、 •動きに変化のあった時に LED11の出力を上げる、

とレ、うような点灯時間制御を行っていた。

一方、被写体を照明する半導体発光素子と、 CCD撮像式 TVカメラからの映像タイミング信号に呼応して撮像時を含む所定時間には半導体発光素子を発光させると共に一定時間発光体を休止させるように駆動する発光時間制御部を具備した TVカメラ用照明装置が提案されている（例えば、特許文献 1参照。）。

また、テレビカメラのシャッター開放時間と同期を取るためにシャッター同期信号を照明に接続し、さらに焦電センサを設置し、カメラの視野より遠方で車両を検知した場合にのみ照明を点灯するようにした車番認識装置が提案されている（例えば、特許文献 2参照。）。 ' さらには、監視エリアの取込画像から求めた画像の平均輝度に応じて照明装置を点灯又は消灯する照明投光制御手段を設けた画像監視装置も提案されている（例えば、特許文献 3参照。）。

<特許文献 1 >

特開平 5— 219447号公報（要約書、図 1 )

く特許文献 2〉

特開平 10— 261190号公報（要約書、図 1 )

ぐ特許文献 3〉

特開 2000— 306684号公報（要約書、図 1 )

しかしながら、従来の点灯制御では、発光素子である LEDの動作電流制御を行わなかったため、図 11の従来例の特性 Aで示すように、 LEDの発光光量（縦軸）は動作電流の合計通電時間（横軸）に対して線形的に減衰する。

従って、画像処理、被写体認識等に必要な少なくとも最低限度の光量 0M1 を最低限の寿命 L1 (例えば 2年間）だけ確保するためには、光量 0M1より大きい光量 0M2を与えることのできる動作電流を、 LEDを設置した当初から流さなければならない。

言い換えると、 LEDを設置した当初から大きな動作電流を流して、光量 0M2で発光させる必要があり、これにより LEDの劣化が早まり寿命を L1に縮めていた。従って本発明は、 LEDの長寿命化を図ることができる照明制御装置を提供することを課題とする。 ' 発明の開示

上記の課題を解決するため、本発明は、図 11に示すように、従来例による光量変化特性 Aに基づく光量 0M2より低く、画像処理や被写体認識に必要な最低限度の一定の光量 0M1を維持するようにすれば、従来の LEDの寿命 L1より長い寿命 L2が得られるという特性 Bに着目して成されたものである。

このように、 LEDの光量を必要最低限度の一定レベルに保っためには、現在の光量を検出し、これをフィードバック制御する必要がある。

このため、本発明に係る照明制御措置は、 LEDを有する照明部と、該 LEDの出力光を受光する受光素子と、該受光素子の出力信号から該 LED の光量を計測する光量計測部と、該光量が、予め求めた被写体の認識に必要な最低限度の一定レベルになるように該照明部を制御する制御部と、を備えたことを特徴として · いる。

すなわち、照明部の LEDからの出力光を受光素子で受光し、この受光素子の出力信号から該 LEDの光量を光量計測部が検出し、この検出した光量が上記の必要最低限度の一定レベル 0M1 になるよう制御部が照明部を制御するものである。

このように LED の出力光量を受光素子によって検出し、これを光量計測部と制御部によりフィードパック制御をかけることにより、一定の LED光量になるように制御する方式の他、力メラで撮影した画像を処理することにより、画面上の明るさを算出してそれが被写体に対して一定の明るさになるようにフィードパック制御する方式も考えられる。

すなわち、本発明に係る照明制御装置は、 LEDを有する照明部と、該照明部によって照明された被写体を撮影するカメラと、該カメラからの出力画像を処理して該被写体の輝度を検出する画像処理部と、該輝度が、予め求めた被写体の画像認識に必要な最低限度の一定レベルになるように該照明部を制御する制御部と、で構成することもできる。

この場合には、照明部によって照明された被写体をカメラで撮影し、この力メラからの出力画像を画像処理部で処理することにより、その被写体の全体の輝度を検出すると共に、この輝度が図 11に示した、被写体の画像認識に必要な最低限度の一定レベルの光量 0M1 になるように制御部が照明部を制御するものである。なお、上記の画像処理部は、該被写体における文字ラベル部を検出することにより、その該輝度を検出することができる。

また、上記の画像処理部は、上記輝度の代わりに、該文字ラベル部の文字認識を行い、基準文字パターンとのマッチング率を検出し、該制御部は、該マツチング率が、予め求めた被写体の画像認識に必要な最低限度の一定レベルとなるように該照明部を制御することもできる。 '

さらに、上記の制御部は、該 LEDの動作電流値を制御することによって LED の光量を制御することができる。

'さらに、上記の制御部は、該動作電流値を増加した結果、その電流限界値に達したときには、 LEDが寿命に達していると考えられるので、アラーム通知を行うことができ、交換を促すことができる。

さらに、上記の照明部が該 LED を複数個有するとき、該制御部は、予め求めた被写体の画像認識に必要な最低限度の一定レベルになるように該 LED の点灯個数を増減することでも、動作電流の制御と同様に、 LEDの光量を制御することができる。

この場合においても該制御部は、該 LEDの点灯個数を増加した結果、上記の一定レベルが得られないと判定したときには、 LEDが寿命に達していると考えられるので、アラーム通知を行うことができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明に係る照明制御装置の実施例（1)を示した概略プロック図である。

図 2は、本発明に係る照明制御装置の実施例（1)における制御部による LED光量調整動作（1)を示したフローチャート図である。

図 3は、本発明に係る照明制御装置の各実施例において実行される LEDの光量変更処理（1)の動作を示したフローチヤ一ト図である。

図 4は、本発明に係る照明制御装置の各実施例において実行される LEDの光量変更処理 (2)の動作を示したフローチャート図である。

図 5は、本発明に係る照明制御装置の実施例 (2)を示した概略プロック図である。

図 6 は、本発明に係る照明制御装置の実施例 (2)の動作例（1)を示したフローチャート図である。

図 7は、図 6に示したフローチャートにおける制御部による LED光量調整動作 (2)を示したフローチャート図である。

図 8 は、本発明に係る照明制御装置の実施例 (2)の動作例 (2)を示したフローチャート図である。

図 9は、図 8に示したフローチャートにおける制御部による LED光量調整動作 (3)を示したフローチャート図である。

図 10は、従来の照明システムの概要図である。

図 11は、従来例及び本発明による LEDの光量変化特性を示したグラフ図である。符号の説明

1 照明部

2 制御装置

3 光量計測部

受光素子

5 カメラ

6 画像処理部

10 LED (発光ダイオード）

20 照明制御装置

図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。発明を実施するための最良の形態 '

実施例（1)

図 1は本発明に係る照明制御装置の実施例（1)を示しており、この照明制御装置 20は、 LED10を備えた照明部 1と、この照明部 1を制御する制御部 2と、この制御部 2に対して計測した光量を与える光量計測部 3と、 LED10の前面に設けられて LED10の出力光を受光して、その出力信号を光量計測部 3に与えるフォトダイオードなどの受光素子 4とで構成されている。

図 2は、図 1に示した本発明に係る照明制御装置 20の実施例（1)における制御部 2による LED10に対する光量調整動作 (1)を概略的に示したものである。すなわち、制御部 2は、受光素子 4の出力信号から光量計測部 3が計測した

LED10の発光光量 Lpを入力する（図 2のステップ Sl)。そして、この光量 Lpを、図 11に示した、予め求めた被写体の認識に必要な最低限度の光量 0M1に対応した閾値 Lsとの差分を求め、これを Dpとする（同 S2)。そして、この差分 Dpに基づいて LED10の光量変更処理を実行する（同 S3)。

図 3及ぴ図 4は、図 2のステップ S3に示した LED10の光量変更処理の具体例を示したものである。

まず図 3に示した LEDの光量変更処理（1)においては、まず図 2のステップ S2 で求めた差分 Dpが "正"、 "負"、又は "0" のいずれかであるかを判定す（図 3 のステップ Sll)。この結果、 Dp=0であれば、 LED10の光量は適正であるので、何もせずに処理を終了するが、 Dpが正であれば LED10の出力光が明る過ぎるので、これを暗くするために、 LED10の動作電流 I を一定値 Isだけ減少させる（同

S12) ₀

また、 Dpが負であれば、まず動作電流 I ^が増量可能であるか否かをチエツクする（同 S13)。すなわち、現在の動作電流値 I_LEDに対して所定値 Isだけ増量した場合に LEDの動作電流として限界値に達しているか否かを判定する。

この結果、電流限界値に達していなければ、すなわち LED10 の光量を増加させることが可能であれば動作電流値 I_LEDを所定値 Isだけ増量させる（同 S14)力 S、増量不可能であれば、 LED10はこれ以上明るく出来ないことを示しており、 LED10 の寿命であると判断してアラーム通知を行う（同 S15)。

図 4に示した LEDの光量変更処理 (2)においては、図 3の光量変更処理（1)が LED10の動作電流値を制御するものであるのに対し、 LED10の点灯個数を制御しようとするものである。

すなわち、図 1に示した LED10が複数個の LEDで構成されている場合、上記の図 3に示したステップ S11と同様に、この図 4においても同じくステップ S11 を経由した後、 Dpが正であれば、 LED10の点灯個数を予め定めた k (kは 1以上の正の整数）個だけ減少させて LED10の光量を減少させる。

また、 Dpが負である場合には、（全 LED— k) 個が点灯済みであるか否かを判定し（同 S17)、未だ k個分の点灯が可能である場合には、 LED10の点灯個数を所定の k個だけ追加する（同 S18)。そうでない場合には、 LED10の光量が増加できないことを示しており、寿命に達したと判定できるので、図 3 の場合と同様にアラーム通知を行う（同 S15)。

実施例 (2)

図 5 は、本発明に係る照明制御装置の実施例 (2)示している。この実施例 (2) では、照明制御装置 20は、図 1に示したように LED10に対して受光素子 4を設けるのではなく、この LED10によって照射された被写体を撮影するカメラ 5と、このカメラ 5の出力信号を画像処理して光量計測部 3に与える画像処理部 6を設けている点が、実施例（1)と異なっている。

図 6は、図 5に示した実施例（2)の動作例（1)を示したものであり、この動作例（1)の場合は、ベルトコンベア上を流れる行き先表示ラベルが貼られた荷物 (被写体）を監視する場合を例にとってあり、被写体の文字ラベル部を検出し、その輝度に基づレ、て LEDの光量調整を行おうとするものである。

まず、装置が起動 (装置の電源をオン)すると、各プロックの初期化を行う、（図 6 のステップ S21)。その後、その後は電源をオフするまで以下の処理を繰り返す。

次に、画像処理部 6はカメラ 5の出力画像に基づき、動きのある物体（動体）の検出を試みる（同 S22)。この結果、動体がない場合はステップ S22に戻るが、動体が見つかった場合はステップ S24に進み、ここでその動体の特徴検出を行 5。

すなわち、その動体の特徴が本システムで対象とする荷物と判定されなければ、ステップ S22に戻るが、対象とする荷物と判定された場合にはステップ S26 へ進んでその動体に設けられている文字ラベル部（行き先表示板）に相当する部分の検出を試み、見つからなければステップ S22 に戻って処理を繰り返すが、見つかった場合には、この文字ラベル部の全画素の輝度の平均値を計算し、これを Kmとする（同 S28)。

そして、このようにして求めた Kmに基づいて LED10の光量調整を制御部 2が実行する（同 S29)。この LEDの光量調整は、図 7にその一例が示されている。すなわち、図 7において、制御部 2は、図 6のステップ S28で求めた Φ均輝度 Kmと、図 11に示した画像処理、被写体認識に必要な最低限度の光量 0M1に対応する閾値 Ksとの差を求め、これを図 2のステップ S2と同様に Dpとする（図 7のステップ S31)。

この後、 LEDの光量変更処理を実行する（同 S32)。この光量変更処理は図 3及ぴ図 4にそれぞれ示した光量変更処理（1)及び (2)を実行すればよい。

図 8は、図 5に示した本発明に係る照明制御装置 20の実施例 (2)による動作例（2)を示している。

この動作例 (2)と図 6に示した動作例（1)との違いは、図 6におけるステップ S28の代わりに、図 8に示すようにステップ S41〜S45を用いている点である。すなわち、'ステップ S27 において文字ラベル部が検出できた場合、その中の文字抽出を試み（図 8のステップ S41)、文字の抽出が終了しない間は、まずその文字の認識 (パターンマツチング）を実行し（同 S43)、この文字認識した文字と予め用意した基準文字パターンとのマッチング (合致)率 Mnを求める（同 S44)。そして、このようなステップ S41〜S44を文字抽出が終了するまで繰り返す。そして、文字抽出が終了した場合には、ステップ S42からステップ S45に進み、ステップ S44で求めたマッチング率 Mnの平均値を求め、これを Mmとする（同 S45)。

そして、このようにして求めた平均マッチング率 Mmを用いて LEDの光量調整を制御部 2が実行する（同 S29)。

このステップ S29における光量調整における動作例が図 9に示されている。すなわち、ステップ S45で求めたマッチング率の平均値 Mmから、図 11に示した画像処理又は被写体認識に必要な最低限度の光量 0M1に相当する閾値 Msを減算し、この値を Dpとする（図 9のステップ S⁵1)。

そして、このようにして求めた差分 Dpに基づいて、 LED10の光量変更処理を実行する（同 S52)。この光量変更処理は、やはり図 3及び図 4にそれぞれ示した光量変更処理（1)及ぴ (2)を用いれば良い。

以上説明したように本発明に係る照明制御装置によれば、照明部の LED に対して設けた受光素子の出力信号により照明部にフィードパック制御することにより一定の明るさになるようにする力、或いはカメラで撮影した映像を画像処理することにより画面上の明るさを算出し、これを一定の明るさになるように照明部にフィードバック制御するか、さらには、撮影した映像内の文字認識時の認識率を元に照明部にフィードバック制御するように構成したので、 LEDを必要最低限度の光量で一定に点灯させることが出来るので、 LEDの長寿命化を実現することが出来る。

また、 LEDの光量をフィードバックする過程で直接的又は間接的に現在の LED の光量を知ることが出来るので、 LEDの交換タイミングを知ることが可能となる。

Claims

請求の範囲

1 . LEDを有する照明部と、

該 LEDの出力光を受光する受光素子と、

該受光素子の出力信号から該 LEDの光量を計測する光量計測部と、

該光量が、予め求めた被写体の認識に必要な最低限度の一定レベルになるように該照明部を制御する制御部と、

を備えたことを特徴とする照明制御装置。

2 . LEDを有する照明部と、

該照明部によつて照明された被写体を撮影する力メラと、

該カメラからの出力画像を処理して該被写体の輝度を検出する画像処理部と、該輝度が、予め求めた被写体の画像認識に必要な最低限度の一定レベルになるように該照明部を制御する制御部と、 '

を備えたことを特徴とする照明制御装置。

3 . 請求の範囲' 2において、

該画像処理部は、該被写体における文字ラベル部を検出することにより、その輝度を検出することを特徴とする照明制御装置。

4 . 請求の範囲 3において、

該画像処理部が、該輝度の代わりに、該文字ラベル部の文字認識を行い、基準文字パターンとのマッチング率を検出し、該制御部は、該マッチング率が、予め求めた被写体の画像認識に必要な最低限度の一定レベルになるように該照明部を制御することを特徴とする照明制御装置。

5 . 請求の範囲 1から 4のいずれか 1つにおいて、

該制御部は、該 LEDの動作電流値を制御することを特徴とした照明制御装置。

6 . 請求の範囲 5において、

該制御部は、該動作電流値を増加した結果、その電流限界値に達したときにはアラーム通知を行うことを特徴とする照明制御装置。

7 . 請求の範囲 1から 4のいずれか 1つにおいて、

該照明部が、該 LED を複数個有し、該制御部は、該一定レベルになるように該 LEDの点灯個数を増減することを特徴とする照明制御装置。

8 . 請求の範囲 7において、

該制御部は、該 LED の点灯個数を増加しても該一定レベルにならないと判定したとき、ァラーム通知を行うことを特徴とする照明制御装置。