JP4012995B2 - Image capturing apparatus and method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像撮像装置および方法に関し、特に、可視光の光軸と同一の光軸で、不可視光の画像を得ることができるようにした画像撮像装置および方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、森などにおいて、そこに生活する動物をビデオカメラで撮影し、観測する場合、所定の位置に餌を配置し、その餌を食べる動物を撮影することができる位置にビデオカメラを配置する。そして、そのビデオカメラにより、無人の状態で連続的に撮影を行う。このようにすると、その餌を動物が食べに来たとき、その動物が餌を食べるときの様子を撮影することができる。
【0003】
しかしながら、無人の状態で、撮影を連続的に行うようにするため、ほとんどの画像は、動物が撮影されていない無駄な画像となってしまうことになる。
【0004】
そこで、例えば、画像に動きがあったとき、画像の記録を開始するようにすることができる。このようにすれば、一般的に、動物は動き回るので、動物を確実に、効率的に撮影することができる。
【0005】
しかしながら、動きを検出して、画像の記録を開始するようにすると、例えば、風などにより、木々が揺れたり、落ち葉が飛んだような場合にも、記録が行われてしまうようなことがある。
【0006】
そこで、例えば、赤外線ビデオカメラを用いることも考えられる。しかしながら、赤外線ビデオカメラで撮像した画像は、通常の可視光による画像に較べて不鮮明であり、被写体を子細に観察することが困難となる。
【0007】
このようなことから、可視光によるビデオカメラと赤外線ビデオカメラの2台を用意し、赤外線ビデオカメラで動物が撮像されたとき、可視光のビデオカメラで動物の画像の記録を開始するようにすることも考えられる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように、赤外線ビデオカメラと可視光のビデオカメラとを用いるようにすると、両者の光軸が異なり、正確に対応する画像を取り込むことが困難である課題があった。
【0009】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、同一の光軸上の可視光の画像と不可視光の画像とを取り込むことができるようにするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の画像撮像装置は、赤外線又は紫外線を不可視光として被写体に照射する不可視光照射手段と、入射された光から、可視光と不可視光とを分離する分離手段と、分離された可視光を受光する可視光受光手段と、分離された不可視光を受光する不可視光受光手段と、前記可視光受光手段と不可視光受光手段より出力された画像信号を出力する出力手段と、前記不可視光の画像信号から被写体の位置を判定し、前記被写体の位置に対応する前記可視光の画像信号から、前記被写体が登録されている被写体かどうかを判定する処理手段とを備えることを特徴とする。
【0011】
請求項2に記載の画像撮像方法は、赤外線又は紫外線を不可視光として被写体に照射する不可視光照射ステップと、入射された光から、可視光と不可視光とを分離する分離ステップと、分離された可視光を受光する可視光受光ステップと、分離された不可視光を受光する不可視光受光ステップと、前記可視光受光ステップと不可視光受光ステップで受光された結果得られた画像信号を出力する出力ステップと、前記不可視光の画像信号から被写体の位置を判定し、前記被写体の位置に対応する前記可視光の画像信号から、前記被写体が登録されている被写体かどうかを判定するステップとを備えることを特徴とする。
【0012】
請求項1に記載の画像撮像装置および請求項2に記載の画像撮像方法においては、入射された光から、可視光と不可視光が分離される。そして、分離された可視光と不可視光がそれぞれ受光され、対応する画像信号が出力され、不可視光の画像信号から被写体の位置が判定され、被写体の位置に対応する可視光の画像信号から、被写体が登録されている被写体かどうかが判定される。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、特許請求の範囲に記載の発明の各手段と以下の実施の形態との対応関係を明らかにするために、各手段の後の括弧内に、対応する実施の形態(但し一例)を付加して本発明の特徴を記述すると、次のようになる。但し勿論この記載は、各手段を記載したものに限定することを意味するものではない。
【0014】
請求項1に記載の画像撮像装置は、赤外線又は紫外線を不可視光として被写体に照射する不可視光照射手段(例えば、図1の赤外線照射装置21)と、入射された光から、可視光と不可視光とを分離する分離手段(例えば、図1のコールドミラー11)と、分離された可視光を受光する可視光受光手段(例えば、図1のCCD15,16,17)と、分離された不可視光を受光する不可視光受光手段(例えば、図1のCCD14)と、可視光受光手段と不可視光受光手段より出力された画像信号を出力する出力手段(例えば、図1の符号化器18)と、不可視光の画像信号から被写体の位置を判定し、被写体の位置に対応する可視光の画像信号から、被写体が登録されている被写体かどうかを判定する処理手段(例えば、図1の処理装置2)を備えることを特徴とする。
【0016】
図1は、本発明の画像撮像装置の構成例を示すブロック図である。この画像撮像装置は、基本的に、撮像部1と赤外線照射装置21とにより構成されている。赤外線照射装置21は、赤外線発生装置31とスリット光生成装置32とにより構成されている。赤外線発生装置31は、赤外線を発生し、スリット光生成装置32に入射させる。スリット光生成装置32は、赤外線発生装置31より入射された赤外線を、そのまま被写体に向けて照射するか、あるいは、所定のパターンに対応するスリット光に変換して、被写体に照射するようになされている。
【0017】
撮像部1には、被写体からの光がコールドミラー11に入射されるようになされている。コールドミラー11は、入射された光から、不可視光としての赤外線と可視光とを分離し、赤外線を反射して、CCD14に入射させるようになされている。コールドミラー11を透過した可視光は、ダイクロイックミラー12に入射されるようになされている。ダイクロイックミラー12は、入射された可視光から、赤の光の成分を反射し、CCD15に入射させるとともに、赤の成分より波長の短い成分を透過して、後段のダイクロイックミラー13に入射させるようになされている。
【0018】
ダイクロイックミラー13は、入射された可視光のうち、波長の長い緑の成分を反射し、CDD16に入射させるとともに、緑の成分より波長の短い青の成分を透過し、CCD17に入射させるようになされている。
【0019】
CCD14乃至17は、それぞれ入射された光に対応する画像信号を生成し、符号化器18に出力している。符号化器18は、入力された画像信号をD/A変換し、さらに所定の符号に符号化し、例えばパーソナルコンピュータなどにより構成される処理装置2に出力するようになされている。処理装置2は、入力された画像データを処理するとともに、その画像データをモニタ3に出力し、表示させるようになされている。
【0020】
次に、図2のフローチャートを参照して、例えば、この画像撮像装置を監視システムに用いた場合の処理動作について説明する。
【0021】
最初に、ステップS1において、赤外線画像を取り込む処理が実行される。すなわち、赤外線照射装置21の赤外線発生装置31は、赤外線を発生する。スリット光生成装置32は、いまの場合、赤外線発生装置31より出射された赤外線を、そのまま(スリット光にせず)被写体に向けて(監視すべき位置に向けて)照射する。
【0022】
被写体(監視すべき位置)からの光は、撮像部1に入射される。撮像部1への入射光のうち、赤外線は、コールドミラー11により反射され、CCD14に入射される。CCD14は、入射された赤外線の画像を光電変換し、画像信号に変換して、符号化器18に出力する。符号化器18は、入力された画像信号を符号化し、処理装置2に出力する。いま、例えば、監視すべき位置に人がいる場合には、例えば図3に示すような赤外線画像が処理装置2に取り込まれる。
【0023】
次に、ステップS2において、処理装置2は、被写体の顔の位置を判定する処理を行う。すなわち、赤外線による画像は、温度の高い部分と温度の低い部分との境界が、比較的鮮明に区分された画像となる。人の顔(人体)は、周囲の壁などに較べて温度が高いため、処理装置2は、この赤外線画像から、人の顔の位置を、周囲の壁などの画像と容易かつ明確に識別することができる。
【0024】
次に、ステップS3に進み、処理装置2は、可視光画像を取り込む処理を実行する。すなわち、被写体からの光のうち、可視光は、コールドミラー11を透過し、ダイクロイックミラー12に入射される。入射された可視光のうち、赤の成分は、ダイクロイックミラー12で反射され、CCD15に入射される。また、赤の成分より波長の短い緑の成分と青の成分は、ダイクロイックミラー12を透過し、ダイクロイックミラー13に入射される。そして、ダイクロイックミラー13は、緑の成分を反射して、CCD16に入射させ、青の成分を透過して、CCD17に入射させる。CCD15,16,17より出力された、それぞれ赤、緑および青の成分の画像信号は、符号化器18に入力され、符号化される。そして、符号化されたR,G,Bの画像データが、それぞれ処理装置2に供給される。これにより、例えば図4に示すような可視光の画像が処理装置2に取り込まれる。
【0025】
この図4に示す可視光の画像は、図3に示す赤外線の画像と同一の光軸上の画像であるから、両者の画像は、正確に対応した画像となっている。そこで、処理装置2は、ステップS4に進み、ステップS3で取り込んだ可視光の画像から、人物判定処理を実行する。すなわち、処理装置2は、ステップS2の判定処理で、顔(人体)の画像と判定された画素に対応する可視光の画素による画像を、予め登録されているデータベース上の顔の画像と比較し、いま取り込まれた画像が、どの人物の画像であるのかを判定する。そして、例えば、いま取り込まれた画像がデータベース上に登録されている人物の画像である場合には、ドアのロックを解除するなどの処理を行う。いま取り込まれた画像がデータベース上に登録されていない人物の画像である場合には、その画像を記憶するが、ドアのロックは解除しないようにする。
【0026】
なお、ステップS3における可視光の画像取り込み処理は、ステップS1における赤外線の画像の取り込み処理と、実際には同一のタイミングで取り込むことが可能である。
【0027】
次に、図5のフローチャートを参照して、画像を合成する場合の処理例について説明する。最初に、ステップS11において、処理装置2は、赤外線画像を取り込む処理を実行する。この処理は、図2のステップS1における場合と同様の処理となる。このようにして、例えば、図6に示すように、遠くの山を背景にした人物の赤外線画像が取り込まれる。但し、このとき、赤外線照射装置21のスリット光生成装置32は、赤外線発生装置31より発生された赤外線を所定のパターンのスリット光にして、被写体に照射する。処理装置2は、このようにして、所定のパターンのスリット光に基づく画像を取り込んだとき、例えば、時系列空間コード化法あるいはスキャン式符号化法に基づいて、各画像の各画素の撮像部1からの距離を演算する。この距離の演算方法については、例えば「電子情報通信学会論文誌D−II Vol.J76−D−II No.8 pp.1528−1535 1993年8月」に、「スキャン式符号化法による小型高速レンジファインダ」として紹介されている。
【0028】
次に、ステップS12に進み、処理装置2は、各画素の撮像部1からの距離をヒストグラムにする処理を実行する。これにより、例えば図7に示すようなヒストグラムが作成される。
【0029】
図7に示すヒストグラムは、図6に示す画像の各画素のヒストグラムであるから、各画素は、撮像部1に近い位置に位置する人物の画像(前景)の画素と、遠い位置に位置する山の画像(背景)とに大きく分類される。処理装置2は、ステップS13において、例えば図7において、距離LRより近い位置の画像を前景の画素として分離し、それより遠い位置の画素を背景の画素として分離する。
【0030】
以上のようにして、前景と背景が分離されたとき、ステップS14に進み、処理装置2は、画像を合成する処理を実行する。例えば、図8に示すように、前景(人物)と背景(山)の間に、木の画像を配置合成する処理を行う。このように合成された画像においては、木は、山より前に位置するため、木の後方の山の画像の一部は、木により隠れるように処理され、木の画像の一部は、それより前に位置する人物の画像により、その一部が隠れるように処理される。
【0031】
図9は、さらに他の処理例を表している。この図9のフローチャートにおけるステップS21乃至S23の処理は、図5のステップS11乃至S13の処理と同様の処理であるので、その説明は省略する。すなわち、これらの処理により、図5における場合と同様に、前景と背景を分離する。
【0032】
次に、ステップS24に進み、処理装置2は、背景を基準にして、手振れ補正処理を実行する。すなわち、例えば図6に示すような画像を取り込んでいる場合には、背景としての山に着目して、手振れがあったか否かを判定する。そして、手振れがあったと判定された場合には、それに対応する補正処理を行う。その結果、背景と前景の面積比が手振れ補正に影響を与えることが少なくなり、手振れを正確に補正することが可能となる。
【0033】
また、背景までの距離に応じた処理を選択することにより、さらに正確に手振れを補正することが可能となる。
【0034】
この他、撮像部1における画角、画面上の所定の2点間の距離、およびその2点の撮像部1からの距離から、撮像した被写体の実際の大きさを演算することができる。その結果、例えば、モニタ3の実際の大きさがわかれば、モニタ3に対して、実物大で被写体を表示させることができる。これにより、例えば、テレビショッピングやインターネットなどを介した通信販売において、視聴者に対して実際の商品を実物大で表示し、よりリアリティに富んだ情報を視聴者に提供することが可能となる。
【0035】
なお、このとき、撮影時に、撮影者は、視聴者の見ている画面の大きさを考慮する必要は全くない。
【0036】
さらに、各画素毎の撮像部1からの距離をより精密に測定することにより、被写体の立体的な形状を処理装置2に取り込むことができる。これにより、例えば、コンピュータグラフィックスやバーチャルリアリティの空間において、被写体を表示させることができる。
【0037】
なお、上記実施の形態においては、時系列空間コード化法あるいはスキャン式符号化法により距離を測定するようにしたが、その他の方法により距離を測定することも可能である。
【0038】
また、不可視光としては、赤外線以外に、紫外線を用いることも可能である。
【0039】
この他、本発明は、可視光の画像の被写体の温度をリアルタイムで計測したり、応力を計測したり、動体を効率的に記録したり、危険物を察知したりする場合に適用することができる。
【0040】
【発明の効果】
以上の如く、請求項1に記載の画像撮像装置および請求項2に記載の画像撮像方法によれば、入射された光から、可視光と不可視光を分離し、それぞれを受光して、対応する画像信号を出力するようにしたので、同一の光軸の可視光と不可視光の画像を取り込むことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【図2】図1の画像撮像装置の処理例を示すフローチャートである。
【図3】赤外線画像を説明する図である。
【図4】可視光画像を説明する図である。
【図5】図1の画像撮像装置の他の処理例を示すフローチャートである。
【図6】前景と背景を説明する図である。
【図7】前景と背景のヒストグラムを説明する図である。
【図8】画像の合成を説明する図である。
【図9】図1の画像撮像装置のさらに他の処理例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 撮像部, 2 処理装置, 3 モニタ, 11 コールドミラー, 12,13 ダイクロイックミラー, 14乃至17 CCD, 18 符号化器, 21 赤外線照射装置, 31 赤外線発生装置, 32 スリット光生成装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image capturing apparatus and method, and more particularly, to an image capturing apparatus and method capable of obtaining an invisible light image with the same optical axis as that of visible light.
[0002]
[Prior art]
For example, when photographing and observing animals living in a forest or the like with a video camera, food is arranged at a predetermined position, and the video camera is arranged at a position where an animal that eats the food can be photographed. The video camera continuously shoots in an unattended state. In this way, when the animal comes to eat the food, it is possible to photograph the situation when the animal eats the food.
[0003]
However, since shooting is continuously performed in an unattended state, most images are useless images in which animals are not shot.
[0004]
Therefore, for example, when there is a motion in the image, it is possible to start recording the image. In this way, since the animal generally moves around, the animal can be photographed reliably and efficiently.
[0005]
However, if motion is detected and image recording is started, recording may occur even when trees are shaken or fallen leaves are flying due to wind, for example. .
[0006]
Therefore, for example, it is conceivable to use an infrared video camera. However, an image captured by an infrared video camera is unclear compared to a normal visible light image, and it is difficult to observe the subject in detail.
[0007]
For this reason, two cameras, a visible light video camera and an infrared video camera, are prepared, and when an animal is imaged by the infrared video camera, recording of the animal image is started by the visible light video camera. It is also possible.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, when an infrared video camera and a visible light video camera are used as described above, there is a problem that the optical axes of the two are different and it is difficult to accurately capture the corresponding image.
[0009]
The present invention has been made in view of such a situation, and makes it possible to capture a visible light image and an invisible light image on the same optical axis.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The image pickup apparatus according to
[0011]
The image capturing method according to
[0012]
In the image capturing apparatus according to
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below, but in order to clarify the correspondence between each means of the invention described in the claims and the following embodiments, in parentheses after each means, The features of the present invention will be described with the corresponding embodiment (however, an example) added. However, of course, this description does not mean that each means is limited to the description.
[0014]
The image pickup apparatus according to
[0016]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an image pickup apparatus of the present invention. This image pickup apparatus basically includes an
[0017]
Light from the subject is incident on the cold mirror 11 in the
[0018]
The
[0019]
The
[0020]
Next, with reference to a flowchart of FIG. 2, for example, a processing operation when this image pickup apparatus is used in a monitoring system will be described.
[0021]
First, in step S1, processing for capturing an infrared image is executed. That is, the
[0022]
Light from the subject (position to be monitored) enters the
[0023]
Next, in step S2, the
[0024]
Next, it progresses to step S3 and the
[0025]
The visible light image shown in FIG. 4 is an image on the same optical axis as that of the infrared image shown in FIG. 3, and thus both images are precisely corresponding images. Therefore, the
[0026]
The visible light image capturing process in step S3 can actually be captured at the same timing as the infrared image capturing process in step S1.
[0027]
Next, an example of processing when images are combined will be described with reference to the flowchart of FIG. First, in step S11, the
[0028]
Next, it progresses to step S12 and the
[0029]
Since the histogram shown in FIG. 7 is a histogram of each pixel of the image shown in FIG. 6, each pixel is a pixel of a person image (foreground) located at a position close to the
[0030]
When the foreground and the background are separated as described above, the process proceeds to step S14, and the
[0031]
FIG. 9 shows still another processing example. The processing in steps S21 to S23 in the flowchart of FIG. 9 is the same as the processing in steps S11 to S13 in FIG. That is, by these processes, the foreground and the background are separated as in the case of FIG.
[0032]
Next, proceeding to step S24, the
[0033]
Further, by selecting a process according to the distance to the background, it is possible to correct camera shake more accurately.
[0034]
In addition, the actual size of the imaged subject can be calculated from the angle of view in the
[0035]
At this time, at the time of shooting, the photographer need not consider the size of the screen viewed by the viewer.
[0036]
Furthermore, the three-dimensional shape of the subject can be taken into the
[0037]
In the above embodiment, the distance is measured by the time-series space coding method or the scan-type coding method, but the distance can also be measured by other methods.
[0038]
Further, as the invisible light, ultraviolet rays can be used in addition to infrared rays.
[0039]
In addition, the present invention can be applied to the case where the temperature of a subject in a visible light image is measured in real time, the stress is measured, a moving object is efficiently recorded, or a dangerous object is detected. it can.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the image pickup device of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an image pickup apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a processing example of the image capturing apparatus in FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram illustrating an infrared image.
FIG. 4 is a diagram illustrating a visible light image.
FIG. 5 is a flowchart illustrating another example of processing of the image capturing apparatus in FIG. 1;
FIG. 6 is a diagram illustrating a foreground and a background.
FIG. 7 is a diagram for explaining foreground and background histograms;
FIG. 8 is a diagram for explaining image composition;
FIG. 9 is a flowchart illustrating still another processing example of the image capturing apparatus in FIG. 1;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
入射された光から、可視光と不可視光とを分離する分離手段と、
分離された可視光を受光する可視光受光手段と、
分離された不可視光を受光する不可視光受光手段と、
前記可視光受光手段と不可視光受光手段より出力された画像信号を出力する出力手段と、
前記不可視光の画像信号から被写体の位置を判定し、前記被写体の位置に対応する前記可視光の画像信号から、前記被写体が登録されている被写体かどうかを判定する処理手段と
を備えることを特徴とする画像撮像装置。Invisible light irradiation means for irradiating a subject with infrared or ultraviolet light as invisible light ;
Separation means for separating visible light and invisible light from incident light;
Visible light receiving means for receiving the separated visible light;
Invisible light receiving means for receiving the separated invisible light; and
An output means for outputting an image signal output from the visible light receiving means and the invisible light receiving means;
Processing means for determining a position of a subject from the invisible light image signal and determining whether the subject is a registered subject from the visible light image signal corresponding to the position of the subject. An image pickup apparatus.
入射された光から、可視光と不可視光とを分離する分離ステップと、
分離された可視光を受光する可視光受光ステップと、
分離された不可視光を受光する不可視光受光ステップと、
前記可視光受光ステップと不可視光受光ステップで受光された結果得られた画像信号を出力する出力ステップと、
前記不可視光の画像信号から被写体の位置を判定し、前記被写体の位置に対応する前記可視光の画像信号から、前記被写体が登録されている被写体かどうかを判定するステップと
を備えることを特徴とする画像撮像方法。An invisible light irradiation step of irradiating the subject with infrared or ultraviolet light as invisible light ;
A separation step of separating visible light and invisible light from incident light;
A visible light receiving step for receiving the separated visible light;
An invisible light receiving step for receiving the separated invisible light;
An output step of outputting an image signal obtained as a result of light reception in the visible light reception step and the invisible light reception step;
Determining the position of a subject from the invisible light image signal, and determining whether the subject is a registered subject from the visible light image signal corresponding to the position of the subject. Image capturing method.
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