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Diese
Erfindung betrifft eine Objektüberwachungsvorrichtung,
die eine Kamera umfasst.
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Die
japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 11-044837
offenbart eine automatische Fokussierungseinrichtung für eine Kamera.
Die Einrichtung in der japanischen Anmeldung 11-044837 umfasst einen
Brennpunktdetektor. Ein Bild eines Objekts wird wiederholt fotoelektrisch
in ein Objektbildsignal umgewandelt, das aus Pixeln entsprechenden
Signalen besteht. Der Brennpunktdetektor gibt das Objektbildsignal
an einen Bewegungsvorhersagerechner aus. Der Bewegungsvorhersagerechner
speichert das Objektbildsignal in einem internen Speicher.
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Bei
der Einrichtung der japanischen Anmeldung 11-044837 teilt ein Bewegungsbestimmungsteilabschnitt
das jüngste
von dem Brennpunktdetektor ausgegebene Objektbildsignal in Blöcke auf.
Der Bewegungsbestimmungsteilabschnitt greift auf das vorherige Objektbildsignal
zu, das in dem Speicher in dem Bewegungsvorhersagerechner gespeichert
ist. Der Bewegungsbestimmungsteilabschnitt teilt das vorherige Objektbildsignal
in Blöcke
auf. Der Bewegungsbestimmungsteilabschnitt wertet die Korrelation
zwischen dem neuesten Objektbildsignal und dem vorherigen Objektbildsignal
auf einer Block-für-Block-Übereinstimmungsbasis
aus. Der Bewegungsbestimmungsteilabschnitt informiert den Bewegungsvorhersagerechner über die ausgewertete
Korrelation. Der Bewegungsvorhersagerechner berechnet die von dem
Objekt in einer Richtung entlang der optischen Achse der Kameralinse
zurückgelegten
Länge auf
der Grundlage der ausgewerteten Korrelation. Ein Defokussierungsrechner
sagt in Ansprechen auf die berechnete zurückgelegte Länge die Distanz zwischen dem
Objekt und einer Kamera vorher, was zu einem vorbestimmten Zeitpunkt
nach dem gegenwärtigen
Moment stattfindet. Ein Sequenzcontroller steuert die Kameralinse
in Ansprechen auf die vorhergesagte Distanz an, um eine automatische
Fokussierungssteuerung zu realisieren.
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Das
US-Patent Nr. 5,777,690 offenbart eine Einrichtung zum Detektieren
von sich bewegenden Objekten. Die Einrichtung in dem US-Patent 5,777,690
umfasst eine Lichtflussextraktionseinheit zum Extrahieren von Lichtflüssen für die jeweiligen
lokalen Regionen in den gemessenen Bildern, eine Expansionspunkt-Berechnungseinheit
(FOE-Berechnungseinheit) zum Berechnen eines FOE einer durch die
extrahierten Lichtflüsse
verlängerten
geraden Linie und eine Detektionseinheit für sich bewegende Hindernisse
zum Analysieren einer temporären Änderung
des berechneten FOE, um das Vorhandensein des sich bewegenden Hindernisses
zu bewerten, wenn die temporäre
Positionsänderung
größer als
ein vorbestimmter Schwankungsumfang ist.
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Die
japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 5-332725
offenbart eine Vorrichtung, die eine Linse, eine Blende und einen
Bildwandler umfasst. Die Blende folgt der Linse unverzüglich. Der Bildwandler
folgt der Blende. Der Bildwandler ist relativ zu der Linse bewegbar.
Wenn sich der Bildwandler in einer Position befindet, bei der ein
Bild eines Objekts fokussiert ist, bleiben die Größe und Form
des Bilds unabhängig
von der Änderung
der Blende unverändert.
Andererseits, wenn sich der Bildwandler außerhalb einer solchen fokussierten
Position befindet, variieren die Größe und Form des Bilds gemäß einer Änderung
der Blende. In der Vorrichtung der japanischen Anmeldung 5-332725
wird ein von dem Bildwandler ausgegebenes Signal verarbeitet, während der Bildwandler
bewegt wird und die Blende verändert
wird. Genauer gesagt werden Komponenten des Bildsignals überwacht,
die in dem Bild Ränder
darstellen. Die Ränder
darstellenden Signalkomponenten werden beim Bestimmen verwendet,
ob sich die Größe und Form
des Bilds gemäß der Veränderung
der Blende ändert
oder nicht. Das Bestimmungsergebnis liefert eine Detektion einer
fokussierten Position für
den Bildwandler.
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A.
Pentland et al. berichtete eine einfache Echtzeitbereichskamera,
1989 IEEE, Seiten 256–260.
Die Kamera von Pentland umfasst einen einfachen Bildbereichssensor,
der auf der Messung eines Fokusfehlers basiert. Genauer gesagt wird
der Fokusfehler durch Vergleichen von zwei geometrisch identischen
Bildern gemessen, eines mit einer großen Öffnung, so dass Objekte außerhalb
der Brennebene verschwommen sind, mit einem Bild mit einer kleinen Öffnung,
bei dem alles scharf fokussiert ist. Die Bilder werden gleichzeitig
erfasst, so dass eine Szenenbewegung kein Problem ist, und werden
entlang der gleichen optischen Achse mit der gleichen Brennweite
erfasst, so dass es keine geometrische Verzerrung gibt.
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Es
gibt eine denkbare visuelle Überwachungsvorrichtung,
die keinen Stand der Technik für
diese Erfindung bildet. Die denkbare visuelle Überwachungsvorrichtung ist
mit einer Kamera versehen, die eine fotoelektrische Umwandlungseinrichtung,
eine Linse, die sich vor der fotoelektrischen Umwandlungseinrichtung
befindet, und einen Aktor zum Bewegen der Linse relativ zu der fotoelektrischen
Umwandlungseinrichtung umfasst. Durch die Linse gelangt Licht, bevor
es die fotoelektrische Umwandlungseinrichtung erreicht und daran ein
Bild einer Szene ausbildet, die sich vor der Kamera erstreckt. Die
fotoelektrische Umwandlungseinrichtung wandelt das Bild in ein entsprechendes
Videosignal um. Die fotoelektrische Umwandlungseinrichtung gibt
das Videosignal aus. Bei der denkbaren visuellen Überwachungsvorrichtung
ist der Aktor gesteuert, um die Distanz zwischen der Linse und der
fotoelektrischen Umwandlungseinrichtung zwischen drei verschiedenen
Werten periodisch und zyklisch zu verändern. Gemäß der Distanzveränderung
wird die Ebene, auf die die Kamera eingestellt ist, zwischen drei
separaten Positionen verändert
(erste, zweite und dritte fokussierte Position).
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Bei
der denkbaren visuellen Überwachungsvorrichtung
wird ein erster Speicher mit dem Videosignal geladen, das ein Bild
darstellt, welches vorliegt, wenn die erste fokussierte Position
eingenommen wird. Ein zweiter Speicher wird mit dem Videosignal
geladen, das ein Bild darstellt, welches vorliegt, wenn die zweite fokussierte
Position eingenommen wird. Ein dritter Speicher wird mit dem Videosignal
geladen, das ein Bild darstellt, welches vorliegt, wenn die dritte
fokussierte Position eingenommen wird. Die Videosignale in dem ersten,
zweiten und dritten Speicher werden analysiert, um ein gemeinsames
Objekt zu finden, das in den Bildern enthalten ist. Zusätzlich wird
der Fokusgrad für
das Objekt hinsichtlich jedes der Bilder berechnet. Die berechneten
Fokusgrade für
das Objekt werden verglichen, um zu bestimmen, welches der Bilder
dem besten Fokus entspricht. Die Position oder der Positionsbereich
des Objekts entlang einer optischen Achse der Kamera wird auf der
Grundlage der fokussierten Position ermittelt, die dem Bild mit
dem besten Fokus entspricht.
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Bei
der denkbaren visuellen Überwachungsvorrichtung
bleibt der Aktor ungeachtet dessen, ob sich ein betreffendes Objekt
bewegt oder feststehend ist, periodisch und zyklisch angesteuert.
Demgemäß hat die denkbare
visuelle Überwachungsvorrichtung
die Tendenz dazu, in hohem Maße
Energie zu verbrauchen.
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EP 0 908 846 A offenbart
eine Bildverarbeitungsvorrichtung, durch die ein sich bewegendes
Objekt detektiert werden kann und die Distanz des sich bewegenden
Objekts zu einer vorbestimmten Position gemessen werden kann.
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US 5 623 708 offenbart eine
Kamera mit einer Autofokus-Einstellungseinrichtung, die eine Bildebenenbewegungsgeschwindigkeit
verwendet, um sich bewegende Objekte zu detektieren.
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Es
ist ein Ziel dieser Erfindung, eine verbesserte Objektüberwachungsvorrichtung
bereitzustellen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Objektüberwachungsvorrichtung
vorgesehen, umfassend:
eine Kamera zum Erzeugen eines Videosignals
eines Bilds eines Objekts mit einer bewegbaren Linse, die unter
der Steuerung eines Controllers bewegt wird, um eine fokussierte
Position zu verändern,
und
ein erstes Mittel zum Umwandeln des Bilds, das durch durch
die Linse gelangendes Licht dargestellt wird, in das Videosignal;
einen
Bewegungsdetektor zum Detektieren eines sich bewegenden Objekts
in einem Bild, das durch das durch die Kamera erzeugte Videosignal
dargestellt wird; und
eine Ausgabeeinheit zum Ausgeben des
Videosignals, das ein Bild des durch den Bewegungsdetektor detektierten
sich bewegenden Objekts darstellt;
gekennzeichnet durch:
den
Controller, der angeordnet ist, um, wenn der Bewegungsdetektor ein
sich bewegendes Objekt detektiert, die fokussierte Position, auf
die die Kamera eingestellt ist, zwischen vorbestimmten Positionen,
die voneinander verschieden sind, zu verändern;
einen Prozessor
zum Detektieren von Fokusgraden von Bildern, die durch durch die
Kamera erzeugte Videosignale dargestellt werden, wenn die fokussierte
Position mit den jeweils vorbestimmten Positionen zusammenfällt, um
einen größten der
Fokusgrade zu bestimmen und um die Ausgabeeinheit zu steuern, um
das Videosignal auszugeben, das das Bild mit dem größten Fokusgrad
darstellt.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf beispielhafte
Ausführungsformen und
die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 ein
Blockdiagramm einer denkbaren visuellen Überwachungsvorrichtung ist,
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2 ein
Blockdiagramm einer Objektüberwachungsvorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
dieser Erfindung ist,
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3 eine
schematische perspektivische Ansicht eines Objekts und einer Kamera
von 2 ist,
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4, 5 und 6 Bilddiagramme
des Objekts in 3 sind, die erzeugt werden,
wenn die Kamera auf jeweilige verschiedene Positionen eingestellt
ist,
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7 eine
schematische perspektivische Ansicht von Eindringlingen und der
Kamera in 2 ist,
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8 ein
Blockdiagramm einer Objektüberwachungsvorrichtung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
dieser Erfindung ist,
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9 ein
Diagramm eines Frames, eines Blocks und einer DCT-Koeffizientenmatrix
ist,
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10 ein
Blockdiagramm einer Objektüberwachungsvorrichtung
gemäß einer
dritten Ausführungsform
dieser Erfindung ist,
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11 ein
Diagramm einer DCT-Koeffizientenmatrix und ein erstes Beispiel einer
darin festgelegten Bandregion (Fensterregion) ist,
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12 ein
Diagramm einer DCT-Koeffizientenmatrix und ein zweites Beispiel
der darin festgelegten Bandregion (Fensterregion) ist,
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13 ein
Blockdiagramm einer Objektüberwachungsvorrichtung
gemäß einer
vierten Ausführungsform
dieser Erfindung ist,
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14 ein
Diagramm eines Objekts, einer Linse und von Bildern des Objekts
ist, die jeweils an verschiedenen Projektionsebenen ausgebildet
sind,
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15 eine
schematische Teilansicht eines Kondensors von 13 ist,
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16 ein
Diagramm eines Expansions-Kontraktions-Elements von 13 ist,
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17 ein
Blockdiagramm eines Abschnitts einer Objektüberwachungsvorrichtung gemäß einer
fünften
Ausführungsform
dieser Erfindung ist,
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18 eine
schematische Draufsicht von ursprünglichen Linsen und einer Kombinationslinse
von 17 ist,
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19 ein
Blockdiagramm eines Abschnitts einer Objektüberwachungsvorrichtung gemäß einer sechsten
Ausführungsform
dieser Erfindung ist,
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20 ein
Blockdiagramm einer Objektüberwachungsvorrichtung
gemäß einer
siebten Ausführungsform
dieser Erfindung ist,
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21 ein
Diagramm eines mit der Objektüberwachungsvorrichtung
von 20 versehenen Fahrzeugs ist,
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22 ein
Blockdiagramm einer Objektüberwachungsvorrichtung
gemäß einer
achten Ausführungsform
dieser Erfindung ist,
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23 ein
Flussdiagramm eines Segments eines Programms für einen Signalprozessor von 22 ist,
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24 ein
Blockdiagramm einer Objektüberwachungsvorrichtung
gemäß einer
neunten Ausführungsform
dieser Erfindung ist,
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25 ein
Flussdiagramm eines Segments eines Programms für einen Signalprozessor von 24 ist,
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26 ein
Flussdiagramm eines Blocks von 25 ist.
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Nachstehend
wird für
ein besseres Verständnis
dieser Erfindung eine denkbare visuelle Überwachungsvorrichtung erläutert.
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Bezug
nehmend auf 1 umfasst eine denkbare visuelle Überwachungsvorrichtung
(nicht Stand der Technik für
diese Erfindung) eine Kamera 173. Die Kamera 173 weist
eine bewegbare Linse 171, einen elektrisch betriebenen
Aktor 172 und eine fotoelektrische Umwandlungseinrichtung 174 auf.
Die Linse 171 ist vor der fotoelektrischen Umwandlungseinrichtung 174 angeordnet.
Der Aktor 172 dient dazu, die Linse 171 relativ zu
der fotoelektrischen Umwandlungseinrichtung 174 zu bewegen.
Durch die Linse 171 gelangt Licht, bevor es die fotoelektrische
Umwandlungseinrichtung 174 erreicht und daran ein Bild
einer Szene ausbildet, die sich vor der Kamera 173 erstreckt.
Die fotoelektrische Umwandlungseinrichtung 174 wandelt
das Bild in ein entsprechendes Videosignal um. Die fotoelektrische
Umwandlungseinrichtung 174 gibt das Videosignal aus. Die fotoelektrische
Umwandlungseinrichtung 174 ist vom CCD-basierten Typ.
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Die
denkbare Vorrichtung von 1 umfasst ferner eine Signalverteilungseinrichtung 175,
einen Controller 176, einen ersten Speicher 177,
einen zweiten Speicher 178, einen dritten Speicher 179,
einen Signalprozessor 180 und eine Anzeige 181.
Die Signalverteilungseinrichtung 175 ist mit der fotoelektrischen
Umwandlungseinrichtung 174 in der Kamera 173 verbunden.
Zusätzlich
ist die Signalverteilungseinrichtung 175 mit dem Controller 176 und
den Speichern 177, 178 und 179 verbunden.
Der Controller 176 ist mit dem Aktor 172 in der
Kamera 173 verbunden. Der Signalprozessor 180 ist
mit den Speichern 177, 178 und 179 und
der Anzeige 181 verbunden.
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In
der denkbaren Vorrichtung von 1 umfasst
der Controller 176 einen Signalgenerator, der ein periodisches
Steuersignal erzeugt. Der Controller 176 gibt das erzeugte
Steuersignal an den Aktor 172 in der Kamera 173 aus.
Der Controller 176 gibt auch das Steuersignal an die Signalverteilungseinrichtung 175 aus.
In der Kamera 173 bewegt der Aktor 172 die Linse 171 in
Ansprechen auf das von dem Controller 176 zugeführte Steuersignal.
Genauer gesagt verändert
der Aktor 172 die Distanz zwischen der Linse 171 und
der fotoelektrischen Umwandlungseinrichtung 174 zwischen
drei verschiedenen Werten periodisch und zyklisch. Gemäß der Distanzveränderung
wird die Ebene, auf die die Kamera 173 eingestellt ist,
zwischen drei separaten Positionen (erste, zweite und dritte fokussierte
Position) verändert.
Die erste, zweite und dritte fokussierte Position sind gleich der
entferntesten, der mittleren bzw. der nächsten Position von der Kamera 173 aus
gesehen. Mindestens ein vollständiges
Bild (ein Frame) wird durch die fotoelektrische Umwandlungseinrichtung 174 jedes Mal
umgewandelt, wenn die erste, zweite oder dritte fokussierte Position
eingenommen wird.
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In
der denkbaren Vorrichtung von 1 empfängt die
Signalverteilungseinrichtung 175 das Videosignal von der
fotoelektrischen Umwandlungseinrichtung 174 in der Kamera 173.
Die Signalverteilungseinrichtung 175 erkennt, welche der
ersten, zweiten und dritten fokussierten Position momentan eingenommen
ist, indem auf das von dem Controller 176 zugeführte Steuersignal
Bezug genommen wird. Somit erkennt die Signalverteilungseinrichtung 175,
welcher der ersten, zweiten und dritten fokussierten Position ein
momentan durch das Videosignal dargestelltes Bild entspricht. Die
Signalverteilungseinrichtung 175 umfasst eine Speichersteuerungseinrichtung,
die in Ansprechen auf das von dem Controller 176 zugeführte Steuersignal
auf die Speicher 177, 178 und 179 einwirkt.
Wenn ein momentan durch das Videosignal dargestelltes Bild der ersten fokussierten
Position entspricht, speichert die Signalverteilungseinrichtung 175 das
Videosignal in den ersten Speicher 177. Wenn ein momentan
durch das Videosignal dargestelltes Bild der zweiten fokussierten
Position entspricht, speichert die Signalverteilungseinrichtung 175 das
Videosignal in den zweiten Speicher 178. Wenn ein momentan
durch das Videosignal dargestelltes Bild der dritten fokussierten
Position entspricht, speichert die Signalverteilungseinrichtung 175 das
Videosignal in den dritten Speicher 179.
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Bei
der denkbaren Vorrichtung von 1 arbeitet
der Signalprozessor 180 gemäß einem in seinem internen
ROM gespeicherten Programm. Das Programm ist entworfen, um dem Signalprozessor 180 zu
ermöglichen,
später
angeführte
Prozesse zu realisieren. Der Signalprozessor 180 greift
auf die Videosignale in den Speichern 177, 178 und 179 zu.
Der Signalprozessor 180 analysiert die Videosignale, um
ein gemeinsames Objekt zu finden, das in durch die Videosignale
dargestellten Bildern enthalten ist. Der Signalprozessor 180 berechnet
den Fokusgrad für
das Objekt unter Betrachtung jedes der Bilder auf einer Pixel-für-Pixel-Basis. Der
Signalprozessor 180 vergleicht die berechneten Fokusgrade
für das
Objekt und bestimmt in Ansprechen auf die Vergleichsergebnisse,
welches der Bilder dem besten Fokus entspricht. Der Signalprozessor 180 ermittelt
die Position oder den Positionsbereich des Objekts entlang einer
optischen Achse der Kamera 173 auf der Grundlage der fokussierten
Position entsprechend dem Bild mit dem besten Fokus.
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Bei
der denkbaren Vorrichtung von 1 bleibt
der Aktor 172 ungeachtet dessen, ob sich ein betreffendes
Objekt bewegt oder feststehend ist, periodisch und zyklisch angesteuert.
Demgemäß hat die
denkbare Vorrichtung die Tendenz dazu, in hohem Maße Energie
zu verbrauchen.
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Erste Ausführungsform
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2 zeigt
eine Objektüberwachungsvorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
dieser Erfindung. Die Vorrichtung von 2 umfasst
eine bewegbare Linse 1, einen elektrisch betriebenen Aktor 2 und eine
fotoelektrische Umwandlungseinrichtung 3, die in einer
Kamera oder einer Bilderfassungseinrichtung 4 vorgesehen
sind. Die Linse 1 befindet sich vor der fotoelektrischen
Umwandlungseinrichtung 3. Der Aktor 2 dient dazu,
die Linse 1 relativ zu der fotoelektrischen Umwandlungseinrichtung 3 zu
bewegen. Durch die Linse 1 gelangt Licht, bevor es die
fotoelektrische Umwandlungseinrichtung 3 erreicht und daran
ein Bild einer Szene ausbildet, die sich vor der Kamera 4 erstreckt.
Die fotoelektrische Umwandlungseinrichtung 3 wandelt das
Bild in ein entsprechendes Videosignal um. Die fotoelektrische Umwandlungseinrichtung 3 gibt
das Videosignal aus. Die fotoelektrische Umwandlungseinrichtung 3 realisiert
ein periodisches Absuchen, so dass das Videosignal eine Folge von
Frames darstellt. Die fotoelektrische Umwandlungseinrichtung 3 ist
beispielsweise vom CCD-basierten Typ.
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Die
Vorrichtung von 2 umfasst ferner eine Signalverteilungseinrichtung 5,
einen Bewegungsdetektor 6, einen Controller 7,
einen ersten Speicher 8, einen zweiten Speicher 9,
einen dritten Speicher 10, einen Signalprozessor 11 und
eine Anzeige 12. Die Signalverteilungseinrichtung 5 ist
mit der fotoelektrischen Umwandlungseinrichtung 3 in der
Kamera 4 verbunden. Zusätzlich
ist die Signalverteilungseinrichtung 5 mit dem Bewegungsdetektor 6,
dem Controller 7 und den Speichern 8, 9 und 10 verbunden.
Der Bewegungsdetektor 6 ist mit dem Controller 7 verbunden.
Der Controller 7 ist mit dem Aktor 2 in der Kamera 4 verbunden.
Zusätzlich
ist der Controller 7 mit dem Signalprozessor 11 verbunden.
Der Signalprozessor 11 ist mit den Speichern 8, 9 und 10 und
der Anzeige 12 verbunden.
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Der
Controller 7 umfasst einen Signalgenerator, der durch ein
von dem Bewegungsdetektor 6 zugeführtes Auslösesignal gestartet wird. Der
Signalgenerator wird durch ein von dem Bewegungsdetektor 6 zugeführtes Abschaltesignal
deaktiviert. Bei einem Start erzeugt der Signalgenerator ein periodisches
aktives Steuersignal. Der Controller 7 gibt das erzeugte
aktive Steuersignal an den Aktor 2 in der Kamera 4 aus.
Der Controller 7 gibt das aktive Steuersignal auch an die
Signalverteilungseinrichtung 5 und den Signalprozessor 11 aus.
Bei einer Deaktivierung durch ein von dem Bewegungsdetektor 6 zugeführtes Abschaltesignal
erzeugt der Signalgenerator in dem Controller 7 das aktive
Steuersignal nicht.
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Bei
einem Vorhandensein des von dem Controller 7 ausgegebenen
aktiven Steuersignals arbeitet die Kamera 4 wie folgt.
Der Aktor 2 bewegt die Linse 1 in Ansprechen auf
das aktive Steuersignal. Genauer gesagt verändert der Aktor 2 die
Distanz zwischen der Linse 1 und der fotoelektrischen Umwandlungseinrichtung 3 zwischen
drei verschiedenen Werten periodisch und zyklisch. Gemäß der Distanzveränderung
wird die Ebene, auf die Kamera 4 eingestellt ist, zwischen
drei separaten Positionen (erste, zweite und dritte fokussierte
Position) P1, P2 und P3 verändert.
Es ist in 3 gezeigt, dass die erste, zweite
und dritte fokussierte Position P1, P2 und P3 gleich der entferntesten,
der mittleren bzw. der nächsten
Position von der Kamera 4 aus gesehen sind. Jedes Mal,
wenn die erste, zweite oder dritte fokussierte Position P1, P2 und
P3 eingenommen wird, wird mindestens ein vollständiges Bild (ein Frame) durch
die fotoelektrische Umwandlungseinrichtung 3 umgewandelt.
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Einer
der drei verschiedenen Werte der Distanz zwischen der Linse 1 und
der fotoelektrischen Umwandlungseinrichtung 3 ist als ein
Anfangswert oder ein normaler Wert spezifiziert. Bei Nichtvorhandensein des
von dem Controller 7 ausgegebenen aktiven Steuersignals
bleibt die Distanz zwischen der Linse 1 und der fotoelektrischen
Umwandlungseinrichtung 3 gleich dem Anfangswert (dem normalen
Wert). Demgemäß bleibt bei
Nichtvorhandensein des aktiven Steuersignals die erste, zweite oder
dritte fokussierte Position P1, P2 und P3, die der anfänglichen
Distanz zwischen der Linse 1 und der fotoelektrischen Umwandlungseinrichtung 3 entspricht,
weiterhin eingenommen. Diese erste, zweite oder dritte fokussierte
Position P1, P2 und P3 wird auch als die anfängliche fokussierte Position
oder die normale fokussierte Position bezeichnet. Vorzugsweise wird
die zweite fokussierte Position P2 als die anfängliche fokussierte Position
verwendet. Um zu ermöglichen, dass
die anfängliche
fokussierte Position bei Nichtvorhandensein des aktiven Steuersignals
eingenommen wird, ist der Aktor 2 mit einem Rückkehrmechanismus
oder einem Selbstpositionierungsmechanismus versehen. In dem Fall,
in dem das von dem Controller 7 ausgegebene aktive Steuersignal
weiterhin nicht vorhanden ist, d.h. in dem Fall, in dem die anfängliche
fokussierte Position weiterhin eingenommen bleibt, wandelt die fotoelektrische
Umwandlungseinrichtung 3 ein daran ausgebildetes Bild periodisch
in ein Videosignal um.
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Die
Signalverteilungseinrichtung 5 empfängt das Videosignal von der
fotoelektrischen Umwandlungseinrichtung 3 in der Kamera 4.
Die Signal verteilungseinrichtung 5 führt das Videosignal zu dem
Bewegungsdetektor 6. Der Bewegungsdetektor 6 dient
dazu, eine Objektbewegung in einem Strom von Bildern zu detektieren,
die durch das Videosignal dargestellt sind. Wenn die Einrichtung 6 eine
Objektbewegung detektiert, gibt die Einrichtung 6 ein die
detektierte Objektbewegung darstellendes Signal als ein Auslösesignal
an den Controller 7 aus. Bei Nichtvorhandensein einer detektierten
Objektbewegung gibt der Bewegungsdetektor 6 kein Auslösesignal
an den Controller 7 aus. Wenn eine detektierte Objektbewegung
verschwindet, gibt der Bewegungsdetektor 6 ein Abschaltesignal
an den Controller 7 aus.
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Beispielsweise
umfasst die Signalverteilungseinrichtung 5 einen programmierbaren
Signalprozessor. In diesem Fall arbeitet die Signalverteilungseinrichtung 5 gemäß einem
in ihrem internen ROM gespeicherten Programm. Das Programm ist entworfen,
um der Signalverteilungseinrichtung 5 zu ermöglichen,
später
erläuterte
Prozesse zu realisieren. Die Signalverteilungseinrichtung 5 erkennt,
welche der ersten, zweiten und dritten Position P1, P2 und P3 momentan
eingenommen ist, indem auf das von dem Controller 7 zugeführte aktive Steuersignal
Bezug genommen wird. Somit erkennt die Signalverteilungseinrichtung 5,
welcher der ersten, zweiten und dritten fokussierten Position P1,
P2 und P3 ein momentan durch das Videosignal dargestelltes Bild
entspricht. Die Signalverteilungseinrichtung 5 umfasst
eine Speichersteuereinrichtung, die in Ansprechen auf das von dem
Controller 7 zugeführte
aktive Steuersignal auf die Speicher 8, 9 und 10 einwirkt.
In dem Fall, in dem die erste, zweite und dritte fokussierte Position
P1, P2 und P3 periodisch und zyklisch abwechselnd eingenommen werden,
arbeitet die Signalverteilungseinrichtung 5 wie folgt.
Wenn ein momentan durch das Videosignal dargestelltes Bild der ersten
fokussierten Position P1 entspricht, speichert die Signalverteilungseinrichtung 5 das
Videosignal in den ersten Speicher 8. Wenn ein momentan
durch das Videosignal dargestelltes Bild der zweiten fokussierten
Position P2 entspricht, speichert die Signalverteilungseinrichtung 5 das
Videosignal in den zweiten Speicher 9. Wenn ein momentan
durch das Videosignal dargestelltes Bild der dritten fokussierten
Position P3 entspricht, speichert die Signalverteilungseinrichtung 5 das
Videosignal in den dritten Speicher 10. Andererseits speichert
die Signalverteilungseinrichtung 5 in dem Fall, in dem
die anfängliche
fokussierte Position (die zweite fokussierte Position P2) weiterhin
eingenommen bleibt, das Videosignal in keinen der Speicher 8, 9 und 10.
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Da
die erste, zweite und dritte fokussierte Position P1, P2 und P3
von der Kamera 4 um jeweilige verschiedene Distanzen beabstandet
sind, bildet ein realer Bereich mit gleicher Größe Regionen von Bildern mit verschiedener
Größe, die
durch Videosignale dargestellt sind, die der ersten, zweiten und
dritten fokussierten Position P1, P2 und P3 entsprechen. Die Signalverteilungseinrichtung 5 kompensiert
solch eine Bildgrößenschwankung.
Genauer gesagt unterzieht die Signalverteilungseinrichtung 5,
wenn ein momentan durch das Videosignal dargestelltes Bild der ersten
fokussierten Position P1 entspricht, das Videosignal einer Bildgrößenkorrektur,
um eine Gleichheit zu einer Bildgröße bereitzustellen, die der
zweiten fokussierten Position P2 entspricht. Dann speichert die
Signalverteilungseinrichtung 5 das sich aus der Korrektur
ergebende Videosignal in den ersten Speicher 8. Wenn ein
momentan durch das Videosignal dargestelltes Bild der dritten fokussierten Position
P3 entspricht, unterzieht die Signalverteilungseinrichtung 5 das
Videosignal einer Bildgrößenkorrektur,
um eine Gleichheit zu einer Bildgröße bereitzustellen, die der
zweiten fokussierten Position P2 entspricht. Dann speichert die
Signalverteilungseinrichtung 5 das sich aus der Korrektur
ergebende Videosignal in den dritten Speicher 10.
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Beispielsweise
ist der Signalprozessor 11 vom programmierbaren Typ. In
diesem Fall arbeitet der Signalprozessor 11 gemäß einem
in seinem internen ROM gespeicherten Programm. Das Programm ist
entworfen, um dem Signalprozessor 11 zu ermöglichen,
später
angeführte
Prozesse zu realisieren. Der Signalprozessor 11 bestimmt,
ob das aktive Steuersignal von dem Controller 7 ausgegeben
wird oder nicht. Mit anderen Worten bestimmt der Signalprozessor 11,
ob die erste, zweite und dritte fokussierte Position P1, P2 und
P3 periodisch und zyklisch abwechselnd eingenommen werden oder nicht,
und bestimmt somit, ob die anfängliche
fokussierte Position (die zweite fokussierte Position P2) weiterhin
eingenommen bleibt oder nicht. In dem Fall, in dem die erste, zweite
und dritte fokussierte Position P1, P2 und P3 periodisch und zyklisch
abwechselnd eingenommen werden, greift der Signalprozessor 11 auf
die Videosignale in den Speichern 8, 9 und 10 zu.
Der Signalprozessor 11 analysiert die Videosignale, um
ein in den durch die Videosignale dargestellten Bildern enthaltenes
gemeinsames Objekt zu finden. Der Signalprozessor 11 berechnet
den Fokusgrad für
das Objekt in Bezug auf jedes der Bilder auf einer Pixel-für-Pixel-Basis. Der Signalprozessor 11 vergleicht
die berechneten Fokusgrade für
das Objekt und bestimmt in Ansprechen auf die Vergleichsergebnisse,
welches der Bilder dem besten Fokus entspricht. Der Signalprozessor 11 überträgt das Videosignal,
das das Bild mit dem besten Fokus darstellt, von dem in Beziehung
stehenden Speicher (dem Speicher 8, 9 und 10)
an die Anzeige 12. Der Signalprozessor 11 steuert
die Anzeige 12, um das durch das übertragene Videosignal dargestellte Bild
mit dem besten Fokus anzugeben. Andererseits greift der Signalprozessor 11 in
dem Fall, in dem die anfängliche
fokussierte Position (die zweite fokussierte Position P2) weiterhin
eingenommen bleibt, auf keinen der Speicher 8, 9 und 10 zu.
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Bezug
nehmend auf 3 hat ein sich bewegendes Objekt 22 gerade
die zweite fokussierte Position P2 erreicht. In diesem Fall enthält, wie
es in
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5 gezeigt
ist, ein durch das Videosignal, das der zweiten fokussierten Position
P2 entspricht, dargestellter Frame ein Bild des Objekts 22,
das fokussiert ist. Andererseits enthält, wie in 4 gezeigt
ist, ein durch das Videosignal, das der ersten fokussierten Position
P2 entspricht, dargestellter Frame ein unscharfes Bild des Objekts 22. Ähnlich enthält, wie
in 6 gezeigt, ein durch das Videosignal, das der
dritten fokussierten Position P3 entspricht, dargestellter Frame
ein unscharfes Bild des Objekts 22.
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Bezug
nehmend auf 7 gelangen Eindringlinge 31 und 32 in
das Sichtfeld 33 der Kamera 4. Wenn der Bewegungsdetektor 6 eine
Bewegung von mindestens einem der Eindringlinge 31 und 32 detektiert,
gibt die Einrichtung 6 ein Auslösesignal an den Controller 7 aus.
Der Controller 7 erzeugt in Ansprechen auf das Auslösesignal
ein aktives Steuersignal und gibt das erzeugte aktive Steuersignal
an den Aktor 2, die Signalverteilungseinrichtung 5 und
den Signalprozessor 11 aus. Als ein Ergebnis wird die Kamera 4 in
dem Modus betrieben, in dem die erste, zweite und dritte fokussierte
Position P1, P2 und P3 periodisch und zyklisch abwechselnd eingenommen
werden. Zusätzlich
verteilt die Einrichtung 5 ein Videosignal an die Speicher 8, 9 und 10.
Ferner realisiert der Signalprozessor 11 die zuvor angeführte Signalverarbeitung.
Somit wählt
der Signalprozessor 11 das Bild mit dem besten Fokus aus
drei verschiedenen Bildern aus, die der ersten, zweiten und dritten
Position P1, P2 und P3 entsprechen, und bestimmt dieses. Der Signalprozessor 11 überträgt das Videosignal,
das das Bild mit dem besten Fokus darstellt, von dem in Beziehung
stehenden Speicher (dem Speicher 8, 9 oder 10)
an die Anzeige 12. Der Signalprozessor 11 steuert
die Anzeige 12, um das Bild mit dem besten Fokus anzugeben,
das durch das übertragene
Videosignal angezeigt wird. Als ein Ergebnis wird ein Bild des betreffenden
Eindringlings an der Anzeige 12 angezeigt.
-
Die
Position des betreffenden Eindringlings kann in Ansprechen darauf
geschätzt
werden, welcher der ersten, zweiten und dritten fokussierten Position
P1, P2 und P3 das Bild mit dem besten Fokus entspricht. In diesem
Fall ist es vorzuziehen, dass der Signalprozessor 11 das
Videosignal, das das Bild mit dem besten Fokus darstellt, nur von
dem in Beziehung stehenden Speicher (Speicher 8, 9 oder 10)
an die Anzeige 12 überträgt, wenn
der betreffende Eindringling (der Eindringling 31 in 7)
einen spezifizierten Bereich "A" betritt, der an
der zweiten fokussierten Position P2 zentriert ist. Somit wird nur,
wenn der betreffende Eindringling den spezifizierten Bereich "A" betritt, ein Bild hiervon an der Anzeige 12 angezeigt.
-
Zweite Ausführungsform
-
8 zeigt
eine Objektüberwachungsvorrichtung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
dieser Erfindung. Die Vorrichtung von 8 ist der
Vorrichtung von 2 bis auf später aufgeführte Konstruktionsveränderungen ähnlich.
-
Die
Vorrichtung von 8 umfasst einen Signalprozessor 41,
einen Signalgenerator 42, Speicher 43, 44, 45 und 46,
einen Signalprozessor 47, eine Anzeige 48, ein
Signalprozessor 49 und einen Speicher 50. Der Signalprozessor 41 ist
mit den Speichern 8, 9 und 10 verbunden.
Zusätzlich
ist der Signalprozessor 41 mit dem Signalgenerator 42,
den Speichern 43, 44, 45 und 46 und
dem Signalprozessor 49 verbunden. Der Signalgenerator 42 ist
mit dem Signalprozessor 47 verbunden. Der Signalprozessor 47 ist
mit den Speichern 8, 9 und 10 verbunden.
Zusätzlich
ist der Signalprozessor 47 mit den Speichern 43, 44, 45, 46 und 50,
der Anzeige 48 und dem Signalgenerator 49 verbunden.
-
In
der Vorrichtung von 8 ist es vorzuziehen, dass der
Controller 6 kontinuierlich aktiv ist. Somit wird die Kamera 4 fortwährend in
dem Modus betrieben, in dem die erste, zweite und dritte fokussierte
Position P1, P2 und P3 periodisch und zyklisch abwechselnd eingenommen
werden. Die Signalverteilungseinrichtung 5 lädt den Speicher 8 mit
einem Videosignal, das der ersten fokussierten Position P1 entspricht.
Die Signalverteilungseinrichtung 5 lädt den Speicher 9 mit
einem Videosignal, das der zweiten fokussierten Position P2 entspricht.
Die Signalverteilungseinrichtung 5 lädt den Speicher 10 mit
einem Videosignal, das der dritten fokussierten Position P3 entspricht.
-
Wie
in 9 gezeigt, wird ein durch jedes der Videosignale
in den Speichern 8, 9 und 10 dargestellter Frame 51 in
mehrere Blöcke 52 geteilt,
die jeweils 8 mal 8 Pixel aufweisen. Der Signalgenerator 49 umfasst einen
Taktsignalgenerator und einen Zähler,
der auf das Ausgangssignal von dem Taktsignalgenerator anspricht.
Der Zähler
erzeugt ein periodisch aktualisiertes Blockadressensignal. Das Blockadressensignal
bezeichnet einen von den Blöcken,
die einen Frame bilden. Der bezeichnete Block wird periodisch von
einem zu einem anderen verändert,
so dass alle Blöcke,
die einen Frame bilden, sequentiell abgesucht werden. Der Signalgenerator 49 gibt
das Blockadressensignal an die Signalprozessoren 41 und 47 aus.
-
Beispielsweise
ist der Signalprozessor 41 vom programmierbaren Typ. In
diesem Fall arbeitet der Signalprozessor 41 gemäß einem
in seinem internen ROM gespeicherten Programm. Das Programm ist
entworfen, um dem Signalprozessor 41 zu ermöglichen,
später
angeführte
Prozesse zu realisieren. Der Signalprozessor 41 verwendet
den Speicher 43, um die Prozesse zu realisieren. Beispielsweise
ist der Signalprozessor 47 vom programmierbaren Typ. In
diesem Fall arbeitet der Signalprozessor 47 gemäß einem
in seinem internen ROM gespeicherten Programm. Das Programm ist
entworfen, um dem Signalprozessor 47 zu ermöglichen,
später
angeführte
Prozesse zu realisieren.
-
Der
Signalprozessor
41 liest in Ansprechen auf das Blockadressensignal
einen Abschnitt des Videosignals von dem Speicher
8 aus.
Genauer gesagt entspricht der ausgelesene Videosignalabschnitt dem
durch das Blockadressensignal bezeichneten Block. Der Signalprozessor
41 unterzieht
den dem Block entsprechenden Videosignalabschnitt gemäß der folgenden
Gleichung einer DCT (diskreten Kosinustransformation).
wobei
f(x, y) den dem Block entsprechenden Videosignalabschnitt auf einer
Pixel-für-Pixel-Basis
bezeichnet. Die DCT liefert 64 DCT-Koeffizienten A
nm,
die wie in
9 gezeigt in einer 8-mal-8-Matrix
54 angeordnet
sind. In der Matrix
54 entspricht ein DCT-Koeffizient,
der sich an der obersten Position ganz links befindet, einer DC-Signalkomponente.
Ein DCT-Koeffizient an einer Position, die näher an der untersten Position
ganz rechts liegt, entspricht einer AC-Signalkomponente höher Frequenz.
Eine variable und verschiebbare Fensterregion (eine variable und
verschiebbare Bandregion), die einem bewegbaren Frequenzband entspricht,
wird in der Matrix festgelegt. Dieser Prozess entspricht dem Betrieb
des Signalgenerators
42. In
9 ist die
Fensterregion (die Bandregion) als der schraffierte Bereich in der
Matrix
54 dargestellt. Genauer gesagt werden in der Matrix
54 zwei parallele
schräge
Linien LA56 und LB57 festgelegt. Die DCT-Koeffizienten an den Positionen auf
den Linien LA56 und LB57 und die DCT-Koeffizienten an den Positionen
zwischen den Linien LA56 und LB57 bilden die Bandregion (die Fensterregion).
Die Linien LA56 und LB57 werden aus 14 parallelen schrägen Linien
ausgewählt,
die in der Matrix
54 in
9 als gestrichelte
Linien gezeigt sind. Um die Bandregion zu variieren und zu verschieben,
werden die ausgewählten
Linien LA56 und LB57 verändert.
Demgemäß ist die Breite
der Bandregion variabel, während
die zentrale Position dieser verschiebbar ist. Der Signalprozessor
41 empfängt ein
Signal von dem Signalgenerator
42, das eine momentane Bandregion
angibt. Der Signalprozessor
41 summiert die Quadrate der
DCT-Koeffizienten an Positionen in der momentanen Bandregion gemäß der folgenden
Gleichung.
S = Σ(Anm)2 (60) -
Der
Signalprozessor 41 verwendet "S1" als
eine Angabe des Summierungsergebnisses. Der Signalprozessor 41 speichert
Daten, die das Summierungsergebnis S1 darstellen, in den Speicher 44.
-
Der
Signalprozessor 41 realisiert eine Signalverarbeitung für das Videosignal
in dem Speicher 9 und das Videosignal in dem Speicher 10,
die der oben erläuterten
Verarbeitung für
das Videosignal in dem Speicher 8 ähnlich ist. In Bezug auf das
Videosignal in dem Speicher 9 speichert der Signalprozessor 41 Daten,
die ein Summierungsergebnis S2 darstellen, in den Speicher 45.
In Bezug auf das Videosignal in dem Speicher 10 speichert
der Signalprozessor 41 Daten, die ein Summierungsergebnis
S3 darstellen, in den Speicher 46.
-
Der
Signalprozessor
47 liest die Daten, die die Summierungsergebnisse
S1, S2 und S3 darstellen, aus den Speichern
44,
45 und
46 aus.
Der Signalprozessor
47 berechnet die Varianz T der Summierungsergebnisse
S1, S2 und S3 gemäß der folgenden
Gleichung.
wobei
S0 einen Mittelwert der Summierungsergebnisse S1, S2 und S3 bezeichnet.
Der Signalprozessor
47 speichert Daten, die die berechnete
Varianz T darstellen, in den Speicher
50. Der Signalprozessor
47 wird durch
den Signalgenerator
42 über
die momentane Bandregion informiert.
-
Der
Signalprozessor 47 speichert Daten, die die momentane Bandregion
darstellen, in den Speicher 50. Der Signalprozessor 47 kann
Daten, die die momentane Bandregion darstellen, in den Speicher 43 speichern.
Dann gibt der Signalprozessor 47 ein Änderungsanforderungssignal
an den Signalgenerator 42 aus.
-
Der
Signalgenerator 42 aktualisiert sein Ausgangssignal in
Ansprechen auf das Änderungsanforderungssignal,
wodurch die Bandregion variiert oder verschoben wird, um eine neue
Bandregion festzulegen. Die Signalprozessoren 41 und 47 wiederholen
die zuvor angeführte
Signalverarbeitung für
die neue Bandregion (die momentane Bandregion). Der Signalprozessor 47 berechnet
eine neue Varianz T(neu). Der Signalprozessor 47 liest
die Daten, die die vorherige Varianz T(alt) darstellen, aus dem
Speicher 50 aus. Der Signalprozessor 47 vergleicht
die neue Varianz T(neu) und die vorherige Varianz T(alt) miteinander.
Wenn die neue Varianz T(neu) größer als
die vorherige Varianz T(alt) ist, ersetzt der Signalprozes sor 47 die
Daten der vorherigen Varianz T(alt) in dem Speicher 50 durch
Daten der neuen Varianz T(neu), um die Varianzdaten in dem Speicher 50 zu
aktualisieren. Zusätzlich
ersetzt der Signalprozessor 47 die Daten der vorherigen
Bandregion in dem Speicher 50 durch Daten der neuen Bandregion
(der momentanen Bandregion), um die Bandregiondaten in dem Speicher 50 zu
aktualisieren. In dem Fall, in dem die Bandregiondaten in dem Speicher 43 gespeichert sind,
ersetzt der Signalprozessor 47 die Daten der vorherigen
Bandregion in dem Speicher 43 durch Daten der neuen Bandregion
(der momentanen Bandregion), um die Bandregiondaten in dem Speicher 43 zu
aktualisieren. Andererseits aktualisiert, wenn die neue Varianz
T(neu) gleich oder kleiner der vorherigen Varianz T(alt) ist, der
Signalprozessor 47 die Varianzdaten in dem Speicher 50 und
die Bandregiondaten in dem Speicher 50 (oder dem Speicher 43)
nicht. Somit bleiben die Daten der vorherigen Varianz und die Daten
der vorherigen Bandregion in diesem Fall in dem Speicher 50 (oder
den Speichern 43 und 50) wie sie sind. Dann gibt
der Signalprozessor 47 ein Änderungsanforderungssignal
an den Signalgenerator 42 aus.
-
Die
Signalprozessoren 41 und 47 wiederholen die zuvor
angeführte
Signalverarbeitung, während
die durch das Ausgangssignal des Signalgenerators 42 dargestellte
Bandregion (die Fensterregion) verschoben und variiert wird. Wenn
die ausgewählte
Bandregion zwischen allen möglichen
Bandregionen verändert
wurde, sind Daten der größten Varianz
in dem Speicher 50 vorhanden und sind auch Daten der Bandregion,
die der größten Varianz
entspricht, in dem Speicher 50 (oder dem Speicher 43)
vorhanden. Der Signalprozessor 41 greift auf den Speicher 50 (oder
den Speicher 43) zu und erhält die Information der Bandregion
mit der größten Varianz.
Der Signalprozessor 41 erhält die Summierungsergebnisse
S1, S2 und S3 für
die Bandregion mit der größten Varianz.
Der Signalprozessor 41 speichert die Daten des Summierungsergebnisses
S1, die Daten des Summierungsergebnisses S2 und die Daten des Summierungsergebnisses
S3 in die Speicher 44, 45 bzw. 46. Der
Signalprozessor 47 liest die Daten der Summierungsergebnisse
S1, S2 und S3 aus den Speichern 44, 45 und 46 aus.
Der Signalprozessor 47 vergleicht die Summierungsergebnisse
S1, S2 und S3, um das größte der Summierungsergebnisse
S1, S2 und S3 zu finden. Wenn das Summierungsergebnis S1 das größte ist,
liest der Signalprozessor 47 in Ansprechen auf das Blockadressensignal
einen Abschnitt des Videosignals von dem Speicher 8 aus.
Wenn das Summierungsergebnis S2 das größte ist, liest der Signalprozessor 47 in
Ansprechen auf das Blockadressensignal einen Abschnitt des Videosignals
von dem Speicher 9 aus. Wenn das Summierungsergebnis S3
das größte ist,
liest der Signalprozessor 47 in Ansprechen auf das Blockadressensignal einen
Abschnitt des Videosignals von dem Speicher 10 aus. Genauer
gesagt entspricht der ausgelesene Videosignalabschnitt dem durch
das Blockadressensignal bezeichneten Block. Der Signalprozessor 47 speichert den
ausgelesenen Videosignalabschnitt in einen Speicher in der Anzeige 48.
Auf diese Weise wird der Videosignalabschnitt in dem Speicher 8,
der Videosignalabschnitt in dem Speicher 9 oder der Videosignalabschnitt in
dem Speicher 10, der dem bezeichneten Block und dem größten der
Summierungsergebnisse S1, S2 und S3 entspricht, ausgewählt, bevor
er an den Speicher in der Anzeige 48 übertragen wird.
-
Danach
aktualisiert der Signalgenerator 49 das Blockadressensignal,
um den bezeichneten Block auf den nächsten zu verändern. Die
Signalprozessoren 41 und 47 wiederholen die zuvor
angeführte
Signalverarbeitung, während
der bezeichnete Block periodisch von einem auf einen anderen geändert wird.
Wenn alle Blöcke,
die einen Frame bilden, abgesucht wurden, wird der Speicher in der
Anzeige 48 mit einem vollständigen Satz von einem Block
entsprechenden Videosignalabschnitten geladen, der einem Frame entspricht.
Die Anzeige 48 zeigt ein durch den vollständigen Satz der
einem Block entsprechenden Videosignalabschnitte dargestelltes Bild
an.
-
Im
Allgemeinen sind DCT-Koeffizienten, die höheren Frequenzen entsprechen,
größer, wenn
sich der Fokusgrad für
ein Objekt in einem durch das in Beziehung stehende Videosignal
dargestellten Bild erhöht. Demgemäß gibt das
Summierungsergebnis S1 den Fokusgrad für ein Objekt in einem Teilbild
an, das durch den in Beziehung stehenden einem Block entsprechenden
Videosignalabschnitt in dem Speicher 8 dargestellt ist. Ähnlich gibt
das Summierungsergebnis S2 den Fokusgrad für ein Objekt in einem Teilbild
an, das durch den in Beziehung stehenden einem Block entsprechenden
Videosignalabschnitt in dem Speicher 9 dargestellt ist.
Außerdem
gibt das Summierungsergebnis S3 den Fokusgrad für ein Objekt in einem Teilbild
an, das durch den in Beziehung stehenden einem Block entsprechenden
Videosignalabschnitt in dem Speicher 10 dargestellt ist.
Das größte der
Summierungsergebnisse S1, S2 und S3 entspricht dem besten Fokus.
Demgemäß wird für jeden
der Blöcke,
die einen Frame bilden, der Videosignalabschnitt mit dem besten
Fokus aus den einem Block entsprechenden Signalabschnitten in den
Speichern 8, 9 und 10 ausgewählt und
dann an den Speicher in der Anzeige 48 übertragen. Als ein Ergebnis
wird das Bild mit dem besten Fokus durch die Anzeige 48 angezeigt.
In der DCT-Koeffizientenmatrix ist die Bandregion, bei der die Varianz
T den Spitzenwert erreicht, für
eine genaue Auswertung der Fokusgrade auf der Grundlage der Summierungsergebnisse
S1, S2 und S3 geeignet.
-
Dritte Ausführungsform
-
10 zeigt
eine Objektüberwachungsvorrichtung
gemäß einer
dritten Ausführungsform
dieser Erfindung. Die Vorrichtung von 10 ist
bis auf später
aufgeführte
Konstruktionsveränderungen
der Vorrichtung von 8 ähnlich.
-
Die
Vorrichtung von 10 umfasst anstatt dem Signalgenerator 42 (siehe 8)
einen Signalgenerator 42A. Die Vorrichtung von 10 umfasst
eine Eingabeeinrichtung 61 und einen Speicher 62,
die mit dem Signalgenerator 42A verbunden sind.
-
Der
Speicher 62 speichert Daten, die mehrere verschiedene Muster
einer Fensterregion (einer Bandregion) darstellen. Die Eingabeeinrichtung 61 kann
durch einen Benutzer bedient werden. Die Eingabeeinrichtung 61 gibt
bei einer Bedienung durch einen Benutzer ein Musterauswahlsignal
an den Signalgenerator 42A aus. Der Signalgenerator 42A liest
ein Datenstück
aus dem Speicher 62 aus, das ein durch das Musterauswahlsignal
bezeichnetes Muster darstellt. Somit wählt der Signalgenerator 42A gemäß dem Musterauswahlsignal
eines aus den verschiedenen Mustern aus. Der Signalgenerator 42A legt
eine momentane Fensterregion (eine momentane Bandregion) des ausgewählten Musters
fest. Der Signalgenerator 42A erzeugt ein Signal, das die
momentane Fensterregion (die momentane Bandregion) darstellt. Der
Signalgenerator 42A gibt das Fensterregionsignal an die
Signalprozessoren 41 und 47 aus. Der Signalgenerator 42A aktualisiert
sein Ausgangssignal in Ansprechen auf ein von dem Signalprozessor 47 zugeführtes Änderungsanforderungssignal, wodurch
die Fensterregion verschoben oder variiert wird, um eine neue Fensterregion
festzulegen.
-
11 zeigt
ein erstes Beispiel des Musters der Fensterregion (der Bandregion) 71,
das durch den Signalgenerator 42A geliefert wird. Das Muster
in 11 entspricht einer vertikalen Linie oder einer
Spalte in einer DCT-Koeffizientenmatrix.
In diesem Fall wird die Fensterregion 71 während des Absuchens
der DCT-Koeffizientenmatrix von der Spalte ganz links zu der Spalte
ganz rechts verschoben. Das Muster in 11 ist beispielsweise
für Objekte
geeignet, die zu einem hohen Grad in einer vertikalen Richtung optisch
veränderbar sind,
beispielsweise Objekte mit horizontalen Streifen. Wenn der Benutzer
an solchen Objekten interessiert ist, bedient der Benutzer die Eingabeeinrichtung 61,
um das Muster in 11 auszuwählen.
-
12 zeigt
ein zweites Beispiel des Musters der Fensterregion (der Bandregion) 72,
das durch den Signalgenerator 42A geliefert wird. Das Muster
in 12 entspricht einer horizontalen Linie oder einer
Zeile in einer DCT-Koeffizientenmatrix.
In diesem Fall wird die Fensterregion 72 während des
Absuchens der DCT-Koeffizientenmatrix von der obersten Zeile zu
der untersten Zeile verschoben. Das Muster in 12 ist für Objekte
geeignet, die zu einem hohen Grad in einer horizontalen Richtung
optisch veränderbar
sind, beispielsweise Objekte mit vertikalen Streifen. Wenn der Benutzer
an solchen Objekten interessiert ist, bedient der Benutzer die Eingabeeinrichtung 61,
um das Muster in 12 auszuwählen.
-
Vierte Ausführungsform
-
13 zeigt
eine Objektüberwachungsvorrichtung
gemäß einer
vierten Ausführungsform
dieser Erfindung. Die Vorrichtung von 13 ist
der Vorrichtung von 2 bis auf später aufgeführte Konstruktionsveränderungen ähnlich.
-
Die
Vorrichtung von 13 umfasst anstatt der Kamera 4 (siehe 2)
eine Kamera 4A. Die Kamera 4A weist Kondensoren 81,
Expansions-Kontraktions-Elemente 82 und
eine CCD-basierte fotoelektrische Umwandlungseinrichtung 83 auf.
Die Kondensoren 81 sind in einem Gitter oder einer Matrix
angeordnet. Die Kondensoren 81 sind durch die Expansions-Kontraktions-Elemente 82 verbunden.
Die Vorrichtung von 13 umfasst eine Ansteuereinrichtung 84 für die Extraktions-Kontraktions-Elemente 82.
Die Ansteuereinrichtung 84 ist mit dem Controller 7 verbunden.
-
Mit
Bezug auf 14 ist eine Linse 91 von
einem Objekt 92 getrennt. Die Linse 91 weist einen
Brennpunkt F99 auf, der sich auf der optischen Achse 100 hiervon
erstreckt. Es werden drei verschiedenen Projektionsebenen 93, 94 und 95 betrachtet,
die sich von dem Brennpunkt F99 nach hinten erstrecken und die in
dieser Reihenfolge angeordnet sind. Ein erster Lichtstrahl, der
von dem Objekt 92 ankommt und parallel zu der optischen
Achse 100 ist, gelangt durch die Linse 91, bevor
er durch den Brennpunkt F99 gelangt. Ein zweiter Lichtstrahl, der
von dem Objekt 92 zu dem Mittelpunkt der Linse 91 hin
ankommt, verläuft
geradeaus. An einer Position, an der sich der erste Lichtstrahl
und der zweite Lichtstrahl schneiden, wird ein Bild des Objekts 92 ausgebildet.
In 14 fällt
die Schnittposition mit der Projektionsebene 94 zusammen.
Demgemäß ist an
der Projektionsebene 94 ein Bild 97 des Objekts 92 fokussiert.
Andererseits sind die Bilder 96 und 98 des Objekts 92 an
den Projektionsebenen 93 und 95, die sich vor
und hinter der Projektionsebene 94 erstrecken, unscharf, während sie
an den Schnittpunkten zwischen den Projektionsebenen 93 und 95 und
der geraden Linie, die durch das Objekt 92 und den Mittelpunkt
der Linse 91 führt,
zentriert sind. Somit wird an einer Projektionsebene, die näher an dem
Brennpunkt F99 liegt, ein kleineres Bild des Objekts 92 ausgebildet.
Daher variiert die Bildgröße dementsprechend,
welche der Projektionsebenen 93, 94 und 95 hergenommen
wird. Somit variiert die Bildgröße dementsprechend,
welche der ersten, zweiten und dritten fokussierten Position P1,
P2 und P3 hergenommen wird. Die Vorrichtung von 13 weist
eine Struktur auf, die die Bildgrößen schwankung kompensiert.
Die Kompensationsstruktur wird nachstehend beschrieben.
-
Wie
in 15 gezeigt umfasst der Kondensor 81 eine
Linse 101, ein Prisma 102 und ein Lichtleitkabel 103.
Durch die Linse 101 konzentriertes Licht wird durch das
Prisma 102 an das Lichtleitkabel 103 übertragen. Das
Licht wird entlang dem Lichtleitkabel 103 verbreitet, bevor
es ein entsprechendes Segment, beispielsweise ein entsprechendes
Pixelsegment, der fotoelektrischen Umwandlungseinrichtung 83 (13)
erreicht.
-
Wie
in 16 gezeigt umfasst das Expansions-Kontraktions-Element 82 eine
Feder 111, ein Formgedächtnislegierungselement 112,
eine Heizeinrichtung 113 und Verbindungseinrichtungen 114A und 114B.
Die Verbindungseinrichtungen 114A und 114B sind
jeweils mit benachbarten Kondensoren 81 gekoppelt. Die
Feder 111 und das Formgedächtnislegierungselement 112 sind
zwischen den Verbindungseinrichtungen 114A und 114B vorgesehen.
Die Heizeinrichtung 113 gehört zu dem Formgedächtnislegierungselement 112.
Die Heizeinrichtung 113 ist elektrisch mit der Ansteuereinrichtung 84 (siehe 13)
verbunden. Die Feder 111 zwingt die Verbindungseinrichtungen 114A und 114B in
Richtung zueinander. Das Formgedächtnislegierungselement 112 zwingt
die Verbindungseinrichtungen 114A und 114B in
Richtung voneinander weg, wenn es durch die Heizeinrichtung 113 erwärmt wird.
-
Wieder
Bezug nehmend auf 13 empfängt die Ansteuereinrichtung 84 ein
aktives Steuersignal von dem Controller 7. Die Ansteuereinrichtung 84 erkennt,
welche der ersten, zweiten und dritten fokussierten Position P1,
P2 und P3 momentan eingenommen ist, indem auf das aktive Steuersignal
Bezug genommen wird. Die Ansteuereinrichtung 84 steuert
die Heizeinrichtungen 113 in den Expansions-Kontraktions-Elementen 82 in
Anspre chen auf das von dem Controller 7 gelieferte aktive
Steuersignal, d.h. in Ansprechen darauf, welche der ersten, zweiten
und dritten fokussierten Position P1, P2 und P3 momentan eingenommen
ist. Wenn die Heizeinrichtungen 113 in den Expansions-Kontraktions-Elementen 82 durch
die Ansteuereinrichtung 84 aktiviert oder deaktiviert werden,
verändern
sich die Distanzen zwischen den Kondensoren 81, und somit
variiert die effektive Größe eines
an der fotoelektrischen Umwandlungseinrichtung 83 ausgebildeten
Bilds. Die Steuerung der Heizeinrichtungen 113 durch die
Ansteuereinrichtung 84 ist entworfen, um die zuvor erwähnte Bildgrößenschwankung
zu kompensieren, die durch eine Änderung
zwischen der ersten, zweiten und dritten fokussierten Position P1,
P2 und P3 verursacht werden würde.
-
In
der Vorrichtung von 13 ist es nicht notwendig, dass
die Signalverteilungseinrichtung 5 für die Bildgrößenschwankung
eine Kompensation ausführt.
-
Fünfte Ausführungsform
-
17 zeigt
einen Abschnitt einer Objektüberwachungsvorrichtung
gemäß einer
fünften
Ausführungsform
dieser Erfindung. Die Vorrichtung von 17 ist
der Vorrichtung von 2 oder 8 bis auf
später
aufgeführte
Konstruktionsveränderungen ähnlich.
-
Die
Vorrichtung von 17 umfasst statt der Kamera 4 (siehe 2 oder 8)
eine Kamera 4B. Die Kamera 4B weist eine Kombinationslinse 121,
Trennwände 122A und 122B,
Kondensoren 123A, 123B und 123C und eine
fotoelektrische Umwandlungseinrichtung 3B auf.
-
Die
Kombinationslinse 121 besteht aus Segmenten 121A, 121B und 121C.
Wie in 18 gezeigt, gibt es ursprüngliche
Linsen 131, 132 und 133 mit jeweils verschiedenen
Brennweiten. Die Mittelabschnitte der ursprünglichen Linsen 131, 132 und 133 werden
ausgeschnitten. Die Mittelabschnitte der ursprünglichen Linsen 131, 132 und 133 werden
zu der Kombinationslinse 121 kombiniert. Genauer gesagt
werden die Segmente 121A, 121B und 12C der
Kombinationslinse 121 durch die Mittelabschnitte der ursprünglichen
Linsen 131, 132 bzw. 133 ausgebildet.
-
Die
Trennwände 122A und 122B trennen
optische Pfade voneinander, die sich zwischen der Kombinationslinse 121 und
den Kondensoren 123A, 123B und 123C erstrecken.
Die Kondensoren 123A, 123B und 123C sind
optisch mit einem ersten, zweiten bzw. dritten Segment der fotoelektrischen
Umwandlungseinrichtung 3B gekoppelt. Das erste, zweite
und dritte Segment der fotoelektrischen Umwandlungseinrichtung 3B sind
mit dem ersten, zweiten bzw. dritten Speicher 8, 9 bzw. 10 verbunden.
-
Licht,
das durch das Segment 121A der Kombinationslinse 121 gelangt,
tritt in den Kondensor 123A ein und erreicht dann das erste
Segment der fotoelektrischen Umwandlungseinrichtung 3B und
bildet daran ein Bild aus. Das erste Segment der fotoelektrischen
Umwandlungseinrichtung 3B wandelt das Bild in ein entsprechendes
Videosignal um, das in den Speicher 8 gespeichert wird.
-
Licht,
das durch das Segment 121B der Kombinationslinse 121 gelangt,
tritt in den Kondensor 123B ein und erreicht dann das zweite
Segment der fotoelektrischen Umwandlungseinrichtung 3B und
bildet daran ein Bild aus. Das zweite Segment der fotoelektrischen
Umwandlungseinrichtung 3B wandelt das Bild in ein entsprechendes
Videosignal um, das in den Speicher 9 gespeichert wird.
-
Licht,
das durch das Segment 121C der Kombinationslinse 121 gelangt,
tritt in den Kondensor 123C ein und erreicht dann das dritte
Segment der fotoelektrischen Umwandlungseinrichtung 3B und
bildet daran ein Bild aus. Das dritte Segment der fotoelektrischen
Umwandlungseinrichtung 3B wandelt das Bild in ein entsprechendes
Videosignal um, das dann in den Speicher 10 gespeichert
wird.
-
Es
ist nicht notwendig, dass die Vorrichtung von 17 die
Linsenposition periodisch und zyklisch verändert.
-
Sechste Ausführunhsform
-
19 zeigt
einen Abschnitt einer Objektüberwachungsvorrichtung
gemäß einer
sechsten Ausführungsform
dieser Erfindung. Die Vorrichtung von 19 ist
der Vorrichtung von 17 bis auf später aufgeführte Konstruktionsveränderungen ähnlich.
-
Die
Vorrichtung von 19 umfasst eine Lichtempfangseinheit 143,
in der die Kombinationslinse 121 vorgesehen ist. Die Lichtempfangseinheit 143 enthält auch
die Trennwände 122A und 122B und
die Kondensoren 123A, 123B und 123C (siehe 17).
Ein Lichtleitkabel 141 verbindet die Lichtempfangseinheit 143 mit einer
Detektionseinheit 142. Genauer gesagt sind die Ausgangsenden
der Kondensoren in der Lichtempfangseinheit 143 optisch
mit Einlassenden des Lichtleitkabels 141 gekoppelt. Auslassenden
des Lichtleitkabels 141 sind optisch mit der fotoelektrischen
Umwandlungseinrichtung 3B gekoppelt, die an der Detektionseinheit 142 vorgesehen
ist. Das erste, zweite und dritte Segment der fotoelektrischen Umwandlungseinrichtung 3B sind mit
dem ersten, zweiten und dritten Speicher 8, 9 und 10 verbunden,
die jeweils in der Detektionseinheit 142 vorgesehen sind.
-
Da
die Detektionseinheit 142 und die Lichtempfangseinheit 143 durch
das Lichtleitkabel 141 verbunden sind, ist es möglich, die
Einheiten 142 und 143 an Positionen anzuordnen,
die sehr weit voneinander entfernt sind.
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Siebte Ausführungsform
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20 zeigt
eine Objektüberwachungsvorrichtung
gemäß einer
siebten Ausführungsform
dieser Erfindung. Die Vorrichtung von 20 ist
der Vorrichtung von 19 bis auf später aufgeführte Konstruktionsveränderungen ähnlich.
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Die
Vorrichtung von 20 umfasst mehrere Lichtleitkabel 141(1), 141(2),
... und 141(N), mehrere Detektionseinheiten 142(1), 142(2),
... und 142(N) und mehrere Lichtempfangseinheiten 143(1), 143(2),
... und 143(N), wobei "N" eine vorbestimmte
natürliche
Zahl bezeichnet, beispielsweise B. Die Detektionseinheiten 142(1), 142(2),
... und 142(N) sind jeweils durch die Lichtleitkabel 141(1), 141(2),
... und 141(N) mit den Lichtempfangseinheiten 143(1), 143(2),
... und 143(N) verbunden.
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Von
den Detektionseinheiten 142(1), 142(2), ... und 142(N) ausgegebene
Videosignale werden durch eine Bildkombinationseinrichtung 151 zu
einem Mehrfachbild-Videosignal kombiniert. Das Mehrfachbild-Videosignal
wird durch eine Mehrfachbildanzeige 152 angezeigt.
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Wie
in 21 gezeigt, werden die Lichtempfangseinheiten 143(1), 143(2),
... und 143(N) an einem Fahrzeug 180 angebracht,
um die Umgebung des Fahrzeugs 180 zu überwachen, d.h. die Umgebung
eines durch den Kör per
des Fahrzeugs 180 definierten Rechtecks. Die Bildkombinationseinrichtung 151 und
die Mehrfachbildanzeige 152 sind in dem Fahrzeug 180 angeordnet.
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Achte Ausführungsform
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22 zeigt
eine Objektüberwachungsvorrichtung
gemäß einer
achten Ausführungsform
dieser Erfindung. Die Vorrichtung von 22 umfasst
eine bewegbare Linse 201, einen elektrisch betriebenen
Aktor 202 und eine fotoelektrische Umwandlungseinrichtung 203,
die in einer Kamera oder einer Bilderfassungseinrichtung 204 vorgesehen
sind. Die Linse 201 befindet sich vor der fotoelektrischen
Umwandlungseinrichtung 203. Der Aktor 202 dient
dazu, die Linse 201 relativ zu der fotoelektrischen Umwandlungseinrichtung 203 zu
bewegen. Durch die Linse 201 gelangt Licht, bevor es die
fotoelektrische Umwandlungseinrichtung 203 erreicht und daran
ein Bild einer Szene ausbildet, die sich vor der Kamera 204 erstreckt.
Die fotoelektrische Umwandlungseinrichtung 203 wandelt
das Bild in ein entsprechendes Videosignal um. Die fotoelektrische
Umwandlungseinrichtung 203 gibt das Videosignal aus. Die
fotoelektrische Umwandlungseinrichtung 203 realisiert ein
periodisches Absuchen, so dass das Videosignal eine Folge von Frames
darstellt. Die fotoelektrische Umwandlungseinrichtung 203 ist
beispielsweise vom CCD-basierten Typ.
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Die
Vorrichtung von 22 umfasst ferner einen Signalprozessor 210,
eine Anzeige 212 und eine Bedieneinheit 214. Der
Signalprozessor 210 umfasst eine Kombination aus einem
Eingabe/Ausgabe-Port 210A, einem Verarbeitungsteilabschnitt 210B,
einem ROM 210C und einem RAM 210D. Der Signalprozessor 210 arbeitet
gemäß einem
in dem ROM 210C gespeicherten Programm.
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Der
Eingabe/Ausgabe-Port 210A in dem Signalprozessor 210 ist
mit der fotoelektrischen Umwandlungseinrichtung 203 verbunden.
Der Eingabe/Ausgabe-Port 210A empfängt das Videosignal von der
fotoelektrischen Umwandlungseinrichtung 203. Wie es später deutlich
gemacht wird, verarbeitet die Einrichtung 210 das empfangene
Videosignal.
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Der
Eingabe/Ausgabe-Port 210A in dem Signalprozessor 210 ist
mit dem Aktor 202 verbunden. Der Eingabe/Ausgabe-Port 210A gibt
ein Ansteuerungssignal an den Aktor 202 aus. Wie es später deutlich
gemacht wird, steuert der Signalprozessor 210 den Aktor 202.
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Der
Eingabe/Ausgabe-Port 210A in dem Signalprozessor 210 ist
mit der Anzeige 212 verbunden. Wie es später deutlich
gemacht wird, gibt der Eingabe/Ausgabe-Port 210A ein sich
aus einer Verarbeitung ergebendes Videosignal an die Anzeige 212 aus.
Das sich aus einer Verarbeitung ergebende Videosignal wird durch
die Anzeige 212 visualisiert. Der Signalcontroller 210 kann
die Anzeige 212 steuern.
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Der
Eingabe/Ausgabe-Port 210A in dem Signalprozessor 210 ist
mit der Bedieneinheit 214 verbunden. Die Bedieneinheit 214 kann
durch einen Benutzer betätigt
werden. Die Bedieneinheit 214 gibt bei einer Betätigung durch
den Benutzer ein Anschaltesignal oder ein Abschaltesignal an den
Eingabe/Ausgabe-Port 210A aus.
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Der
Aktor 202 kann die Position der Linse 201 relativ
zu der fotoelektrischen Umwandlungseinrichtung 203 zwischen
drei verschiedenen Positionen verändern. Somit kann der Aktor 202 die
Distanz zwischen der Linse 201 und der fotoelektrischen
Umwandlungseinrichtung 203 zwischen drei verschiedenen
Werten verändern.
Gemäß der Distanzveränderung
wird die Ebene, auf die die Kamera 204 eingestellt ist,
zwischen drei separaten Positionen (erste, zweite und dritte fokussierte
Position) P1, P2 und P3 verändert.
Die erste, zweite und dritte fokussierte Position P1, P2 und P3
sind gleich der entferntesten, der mittleren bzw. der nächsten Position
von der Kamera 204 aus gesehen.
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Wie
zuvor erwähnt,
arbeitet der Signalprozessor 210 gemäß einem Programm. 23 ist
ein Flussdiagramm eines Segments des Programms, das in Ansprechen
auf ein von der Bedieneinheit 214 zugeführtes Anschaltesignal gestartet
wird.
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Wie
in 23 gezeigt, steuert der erste Schritt 301 des
Programmsegments den Aktor 202, so dass die zweite fokussierte
Position P2 eingenommen wird.
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Ein
Schritt 302, der Schritt 301 folgt, verarbeitet
das von der fotoelektrischen Umwandlungseinrichtung 203 zugeführte Videosignal.
Genauer gesagt unterzieht Schritt 302 das Videosignal einem
Bewegungsdetektionsprozess. Beispielsweise basiert der Bewegungsdetektionsprozess
auf einem Vergleich zwischen zwei aufeinander folgenden Frames,
die durch das Videosignal dargestellt sind.
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Ein
Schritt 303, der Schritt 302 folgt, bestimmt,
ob ein sich bewegendes Objekt in einem durch das Videosignal dargestellten
Bild vorhanden oder nicht vorhanden ist. Wenn kein sich bewegendes
Objekt vorhanden ist, springt das Programm von Schritt 303 zu
einem Schritt 314. Andernfalls rückt das Programm von Schritt 303 zu
einem Schritt 304 vor.
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Schritt 304 speichert
ein einem Frame entsprechendes Segment des Videosignals in einem
zweiten Bereich in dem RAM 210D.
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Ein
Schritt 305, der Schritt 304 folgt, steuert den
Aktor 202 derart, dass die dritte fokussierte Position P3
eingenommen wird.
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Ein
Schritt 306, der Schritt 305 folgt, unterzieht
ein einem Frame entsprechendes Segment des Videosignals einer Bildgrößenkorrektur,
um ein sich aus einer Korrektur ergebendes Videosignal zu erzeugen.
Die Bildgrößenkorrektur
ist entworfen, um eine Bildgröße gleich
jener bereitzustellen, die der zweiten fokussierten Position P2
entspricht.
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Ein
Schritt 307, der Schritt 306 folgt, speichert
ein einem Frame entsprechendes Segment des sich aus einer Korrektur
ergebenden Videosignals in einen dritten Bereich in dem RAM 210D.
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Ein
Schritt 308, der Schritt 306 folgt, steuert den
Aktor 202 derart, dass die erste fokussierte Position P1
eingenommen wird.
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Ein
Schritt 309, der Schritt 308 folgt, unterzieht
ein einem Frame entsprechendes Segment des Videosignals einer Bildgrößenkorrektur,
um ein sich aus einer Korrektur ergebendes Videosignal zu erzeugen.
Die Bildgrößenkorrektur
ist entworfen, um eine Bildgröße bereitzustellen,
die gleich jener ist, die der zweiten fokussierten Position P2 entspricht.
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Ein
Schritt 310, der Schritt 309 folgt, speichert
ein einem Frame entsprechendes Segment des sich aus der Korrektur
ergebenden Videosignals in einen ersten Bereich in dem RAM 210D.
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Ein
Schritt 311, der Schritt 310 folgt, liest die
Videosignale aus dem ersten, zweiten und dritten Bereich in dem
RAM 210D aus, um auf diese Weise dargestellte Bilder zu
erhalten. Schritt 311 berechnet die Fokusgrade für das sich
bewegende Objekt hinsichtlich der jeweiligen Bilder. Die Berechnung
der Fokusgrade kann in der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung
eine Technik verwenden, die auf der Ausführung einer DCT und der Summierung
von DCT-Koeffizienten basiert.
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Ein
Schritt 312, der Schritt 311 folgt, vergleicht
die berechneten Fokusgrade miteinander und bestimmt in Ansprechen
auf die Vergleichsergebnisse, welches der Bilder dem besten Fokus
entspricht.
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Ein
Schritt 313, der Schritt 312 folgt, gibt das Videosignal,
das das Bild mit dem besten Fokus darstellt, an die Anzeige 212 aus.
Schritt 313 steuert die Anzeige 212, um das durch
das Videosignal dargestellte Bild mit dem besten Fokus anzugeben.
Nach Schritt 313 rückt
das Programm zu Schritt 314 vor.
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Schritt 314 bestimmt,
ob ein Abschaltesignal von der Bedieneinheit 214 zugeführt wird
oder nicht. Wenn ein Abschaltesignal von der Bedieneinheit 214 zugeführt wird,
verlässt
das Programm Schritt 314, und dann endet der momentane
Ausführungszyklus
des Programmsegments. Andernfalls springt das Programm von Schritt 314 zu
Schritt 301 zurück.
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Neunte Ausführungsform
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24 zeigt
eine Objektüberwachungsvorrichtung
gemäß einer
neunten Ausführungsform
dieser Erfindung. Die Vorrichtung von 24 umfasst
eine bewegbare Linse 401, einen elektrisch betriebenen
Aktor 402 und eine fotoelektrische Umwandlungseinrichtung 403,
die in einer Kamera oder einer Bilderfassungseinrichtung 404 vorgesehen
sind. Die Linse 401 befindet sich vor der fotoelektrischen
Umwandlungseinrichtung 403. Der Aktor 402 dient
dazu, die Linse 401 relativ zu der fotoelektrischen Umwandlungseinrichtung 403 zu bewegen.
Durch die Linse 401 gelangt Licht, bevor es die fotoelektrische
Umwandlungseinrichtung 403 erreicht und daran ein Bild
einer Szene ausbildet, die sich vor der Kamera 404 erstreckt.
Die fotoelektrische Umwandlungseinrichtung 403 wandelt
das Bild in ein entsprechendes Videosignal um. Die fotoelektrische
Umwandlungseinrichtung 403 gibt das Videosignal aus. Die
fotoelektrische Umwandlungseinrichtung realisiert ein periodisches
Absuchen, so dass das Videosignal eine Folge von Frames darstellt.
Die fotoelektrische Umwandlungseinrichtung 403 ist beispielsweise
vom CCD-basierten Typ.
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Die
Vorrichtung von 24 umfasst ferner einen Signalprozessor 410,
eine Anzeige 412 und eine Bedieneinheit 414. Der
Signalprozessor 410 umfasst eine Kombination aus einem
Eingabe/Ausgabe-Port 410A, einem Verarbeitungsteilabschnitt 410B,
einem ROM 410C und einem RAM 410D. Der Signalprozessor 410 arbeitet
gemäß einem
in dem ROM 410C gespeicherten Programm.
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Der
Eingabe/Ausgabe-Port 410A in dem Signalprozessor 410 ist
mit der fotoelektrischen Umwandlungseinrichtung 403 verbunden.
Der Eingabe/Ausgabe-Port 410A empfängt das Videosignal von der
fotoelektrischen Umwandlungseinrichtung 403. Wie es später deutlich
gemacht wird, verarbeitet die Einrichtung 410 das empfangene
Videosignal.
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Der
Eingabe/Ausgabe-Port 410A in dem Signalprozessor 410 ist
mit dem Aktor 402 verbunden. Der Eingabe/Ausgabe-Port 410A gibt
ein Ansteuerungssignal an den Aktor 402 aus. Wie es später deutlich
gemacht wird, steuert der Signalprozessor 410 den Aktor 402.
-
Der
Eingabe/Ausgabe-Port 410A in dem Signalprozessor 410 ist
mit der Anzeige 412 verbunden. Wie es später deutlich
gemacht wird, gibt der Eingabe/Ausgabe-Port 410A ein sich
aus einer Verarbeitung ergebendes Videosignal an die Anzeige 412 aus.
Das sich aus einer Verarbeitung ergebende Videosignal wird durch
die Anzeige 412 visualisiert. Der Signalprozessor 410 kann
die Anzeige 412 steuern.
-
Der
Eingabe/Ausgabe-Port 410A in dem Signalprozessor 410 ist
mit der Bedieneinheit 414 verbunden. Die Bedieneinheit 414 kann
durch einen Benutzer betätigt
werden. Die Bedieneinheit 414 gibt bei einer Betätigung durch
den Benutzer ein Anschaltesignal oder ein Abschaltesignal an den
Eingabe/Ausgabe-Port 410A aus.
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Der
Aktor 402 kann die Position der Linse 401 relativ
zu der fotoelektrischen Umwandlungseinrichtung 403 zwischen
drei verschiedenen Positionen verändern. Somit kann der Aktor 402 die
Distanz zwischen der Linse 401 und der fotoelektrischen
Umwandlungseinrichtung 403 zwischen drei verschiedenen
Werten ändern.
Gemäß der Distanzveränderung
wird die Ebene, auf die die Kamera 404 eingestellt ist,
zwischen drei separaten Positionen (erste, zweite und dritte fokussierte
Position) P1, P2 und P3 verändert.
Die erste, zweite und dritte fokussierte Position P1, P2 und P3
sind gleich der entferntesten, der mittleren bzw. der nächsten Position
von der Kamera 404 aus gesehen.
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Wie
zuvor erwähnt,
arbeitet der Signalprozessor 410 gemäß einem Programm. 25 ist
ein Flussdiagramm eines Segments des Programms, das in Ansprechen
auf ein von der Bedieneinheit 414 zugeführtes Anschaltesignal gestartet
wird.
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Wie
in 25 gezeigt, steuert ein erster Schritt 501 des
Programmsegments den Aktor 402, so dass die erste fokussierte
Position P1 eingenommen wird.
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Ein
Schritt 502, der Schritt 501 folgt, unterzieht
ein einem Frame entsprechendes Segment des Videosignals einer Bildgrößenkorrektur,
um ein sich aus einer Korrektur ergebendes Videosignal zu erzeugen.
Die Bildgrößenkorrektur
ist entworfen, um eine Bildgröße bereitzustellen,
die gleich jener ist, die der zweiten fokussierten Position P2 entspricht.
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Ein
Schritt 503, der Schritt 502 folgt, speichert
ein einem Frame entsprechendes Segment des sich aus der Korrektur
ergebenden Videosignals in einen ersten Bereich in dem RAM 410D.
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Ein
Schritt 504, der Schritt 503 folgt, steuert den
Aktor 402 derart, dass die zweite fokussierte Position P1
eingenommen wird.
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Ein
Schritt 505, der Schritt 504 folgt, speichert
ein einem Frame entsprechendes Segment des Videosignals in einen
zweiten Bereich in dem RAM 410D.
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Ein
Schritt 506, der Schritt 505 folgt, steuert den
Aktor 402 derart, dass die dritte fokussierte Position P1
eingenommen wird.
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Ein
Schritt 507, der Schritt 506 folgt, unterzieht
ein einem Frame entsprechendes Segment des Videosignals einer Bildgrößenkorrektur,
um ein sich aus einer Korrektur ergebendes Videosignal zu erzeugen.
Die Bildgrößenkorrektur
ist entworfen, um eine Bildgröße gleich
jener bereitzustellen, die der zweiten fokussierten Position P2
entspricht.
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Ein
Schritt 508, der Schritt 507 folgt, speichert
ein einem Frame entsprechendes Segment des sich aus einer Korrektur
ergebenden Videosignals in einen dritten Bereich in dem RAM 410D.
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Schritt 508 folgt
ein Signalverarbeitungsblock 509. Nach dem Block 509 rückt das
Programm zu einem Schritt 510 vor.
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Schritt 510 bestimmt,
ob ein Abschaltesignal von der Bedieneinheit 414 zugeführt wird
oder nicht. Wenn das Abschaltesignal von der Bedieneinheit 414 zugeführt wird,
verlässt
das Programm Schritt 510, und dann endet der momentane
Ausführungszyklus
des Programmsegments. Andernfalls springt das Programm von Schritt 510 zu
Schritt 501 zurück.
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Wie
in 26 gezeigt, weist der Signalverarbeitungsblock 509 einen
ersten Schritt 601 auf, der Schritt 508 folgt
(siehe 25). Schritt 601 initialisiert
Werte J, K und L mit "1". Zusätzlich initialisiert
Schritt 601 einen Wert Tmax mit "0".
Der Wert Tmax bezeichnet eine maximale Varianz. Der Wert J bezeichnet
einen von Blöcken,
die einen Frame bilden. Genauer gesagt sind Blöcken, die einen Frame bilden,
jeweils verschiedene Werte J (1, 2, 3,... und J0) zugeordnet. Demgemäß bezeichnet
einer der Werte J einen der Blöcke.
Der Wert K bezeichnet einen des ersten, zweiten und dritten Bereichs
in dem RAM 410D oder eines der Videosignale in dem ersten,
zweiten und dritten Bereich in dem RAM 410D. Genauer gesagt
ist der Wert K, der "1" ist, dem ersten
Bereich in dem RAM 410D oder dem Videosignal in dem ersten
Bereich in dem RAM 410D zugeordnet. Der Wert K, der gleich "2" ist, ist dem zweiten Bereich in dem
RAM 410D oder dem Videosignal in dem zweiten Bereich in
dem RAM 410D zugeordnet. Der Wert K, der gleich "3" ist, ist dem dritten Bereich in dem
RAM 410D oder dem Videosignal in dem dritten Bereich in
dem RAM 410D zugeordnet. Der Wert L bezeichnet eine von verschiedenen
Fensterregionen in einer DCT-Koeffizientenmatrix. Die Fensterregionen
weisen verschiedene Positionen und Größen auf. Die Fensterregionen
entsprechen jeweils verschiedenen Frequenzbändern. Genauer gesagt sind
den Fensterregionen jeweils verschiedene Werte L (1, 2, 3, ... und
L0) zugeordnet. Demge mäß bezeichnet
einer der Werte L eine der Fensterregionen als ein ausgewähltes Fenster.
Hier bezeichnet L0 einen Wert, der gleich der Gesamtanzahl der Fensterregionen
ist. Nach Schritt 601 rückt
das Programm zu einem Schritt 602 vor.
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Schritt 602 liest
einen Abschnitt des Videosignals aus dem ersten, zweiten oder dritten
Bereich in dem RAM 410D aus, der mit dem Wert K bezeichnet
ist. Genauer gesagt ist der erste Bereich in dem RAM 410D bezeichnet,
wenn der Wert K "1" ist. Der zweite
Bereich in dem RAM 410D ist bezeichnet, wenn der Wert K "2" ist. Der dritte Bereich in dem RAM 410D ist
bezeichnet, wenn der Wert K "3" ist. Der ausgelesene
Videosignalabschnitt entspricht dem durch den Wert J bezeichneten
Block.
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Ein
Schritt 603, der Schritt 602 folgt, unterzieht
den einem Block entsprechenden Videosignalabschnitt einer DCT (diskreten
Kosinustransformation) gemäß den vorher
angegebenen Gleichungen (58), (59A) und (59B).
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Ein
Schritt 604, der Schritt 603 folgt, legt eine
Bandregion (eine Fensterregion) in der DCT-Koeffizientenmatrix fest,
die durch den Wert L bezeichnet ist. Schritt 604 summiert
die Quadrate von DCT-Koeffizienten in der Bandregion entsprechend
der zuvor angegebenen Gleichung (60). Somit erhält Schritt 604 das
Summierungsergebnis S(K).
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Ein
Schritt 605, der Schritt 604 folgt, inkrementiert
den Wert K um "1". Ein Schritt 606,
der Schritt 605 folgt, bestimmt, ob der Wert K "3" übersteigt
oder nicht. Wenn der Wert K "3" übersteigt, rückt das
Programm von Schritt 606 zu einem Schritt 607 vor.
Andernfalls springt das Programm von Schritt 606 zu Schritt 602 zurück.
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Als
ein Ergebnis werden die Summierungsergebnisse S(1), S(2) und S(3)
durch Schritt 604 erzeugt.
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Schritt 607 berechnet
die Varianz T(L) der Summierungsergebnisse S(1), S(2) und S(3) gemäß der zuvor
angegebenen Gleichung (61).
-
Ein
Schritt 608, der Schritt 607 folgt, vergleicht
die berechnete Varianz T(L) mit einer maximalen Varianz Tmax. Es
sei angemerkt, dass der Anfangswert der maximalen Varianz Tmax "0" ist. Wenn die berechnete Varianz T(L)
größer als
die maximale Varianz Tmax ist, rückt
das Programm von Schritt 608 zu einem Schritt 609 vor.
Andernfalls springt das Programm von Schritt 608 zu einem
Schritt 610.
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Schritt 609 aktualisiert
die maximale Varianz Tmax. Schritt 609 aktualisiert auch
eine Zahl Lmax, die der maximalen Varianz Tmax entspricht. Die Zahl
Lmax gibt die Bandregion mit der größten Varianz an. Genauer gesagt
gleicht Schritt 609 die maximale Varianz Tmax mit der berechneten
Varianz T(L) ab. Schritt 609 gleicht die Zahl Lmax mit
dem Wert L ab. Nach Schritt 609 rückt das Programm zu Schritt 610 vor.
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Schritt 610 inkrementiert
den Wert L um "1". Ein Schritt 611,
der Schritt 610 folgt, setzt den Wert K auf "1" zurück.
Ein Schritt 612, der Schritt 611 folgt, bestimmt,
ob der Wert L eine vorbestimmte Zahl L0 übersteigt oder nicht. Wenn
der Wert L die vorbestimmte Zahl L0 übersteigt, rückt das
Programm von Schritt 612 zu einem Schritt 613 vor.
Andernfalls springt das Programm von Schritt 612 zu Schritt 602 zurück.
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Schritt 613 erhält von dem
Wert Lmax eine Information über
die Bandregion mit der größten Varianz. Schritt 613 fragt
die Summierungsergebnisse S(1), S(2) und S(3) für die Bandregion mit der größten Varianz ab.
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Ein
Schritt 614, der Schritt 613 folgt, vergleicht
die abgefragten Summierungsergebnisse S(1), S(2) und S(3) und findet
somit die größten der
Summierungsergebnisse S(1), S(2) und (S3).
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Ein
Schritt 615, der Schritt 614 folgt, liest einen
Abschnitt des Videosignals von dem ersten, dem zweiten oder dem
dritten Bereich in dem RAM 410D aus, der dem größten Summierungsergebnis
entspricht. Genauer gesagt liest Schritt 615 einen Abschnitt
des Videosignals aus dem ersten Bereich in dem RAM 410D aus,
wenn das Summierungsergebnis S(1) das größte ist. Schritt 615 liest
einen Abschnitt des Videosignals aus dem zweiten Bereich in dem
RAM 410D aus, wenn das Summierungsergebnis S(2) das größte ist.
Schritt 615 liest einen Abschnitt des Videosignals aus
dem dritten Bereich in dem RAM 410D aus, wenn das Summierungsergebnis
S(3) das größte ist.
Der ausgelesene Abschnitt des Videosignals entspricht dem durch
die Blockzahl J bezeichneten Block. Schritt 615 gibt den
ausgelesenen Videosignalabschnitt an die Anzeige 412 aus
und speichert ihn in einen Speicher in der Anzeige 412.
-
Ein
Schritt 616 inkrementiert den Wert J um "1". Ein Schritt 617, der Schritt 616 folgt,
setzt den Wert L auf "1" zurück. Ein
Schritt 618, der Schritt 617 folgt, bestimmt,
ob der Wert J eine vorbestimmte Zahl J0 übersteigt oder nicht. Wenn
der Wert J die vorbestimmte Zahl J0 übersteigt, rückt das
Programm von Schritt 618 zu Schritt 510 (siehe 25)
vor. Andernfalls springt das Programm von Schritt 618 zu
Schritt 602 zurück.
-
Wie
aus der vorherigen Beschreibung zu verstehen ist, wird der Videosignalabschnitt
in dem ersten Bereich in dem RAM 410D, der Videosignalabschnitt
in dem zweiten Bereich in dem RAM 410D oder der Videosignalab schnitt
in dem dritten Bereich in dem RAM 410D, der dem bezeichneten
Block und dem größten der
Summierungsergebnisse S(1), S(2) und S(3) entspricht, vor einer Übertragung
an den Speicher in der Anzeige 412 ausgewählt.
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Nachfolgend
wird der bezeichnete Block auf den nächsten geändert. Die zuvor erwähnte Signalverarbeitung
wird wiederholt, während
der bezeichnete Block periodisch von einem zu einem anderen geändert wird.
Wenn alle Blöcke,
die einen Frame bilden, abgesucht worden sind, wird der Speicher
in der Anzeige 412 mit einem vollständigen Satz von einem Block
entsprechenden Videosignalabschnitten geladen, der einem Frame entspricht.
Die Anzeige 412 zeigt ein durch den vollständigen Satz
der einem Block entsprechenden Videosignalabschnitte dargestelltes
Bild an.
-
Im
Allgemeinen sind DCT-Koeffizienten, die höheren Frequenzen entsprechen,
größer, wenn
sich der Fokusgrad für
ein Objekt in einem durch das in Beziehung stehende Videosignal
dargestellten Bild erhöht. Demgemäß gibt das
Summierungsergebnis S(1) den Fokusgrad für ein Objekt in einem Teilbild
an, das durch den in Beziehung stehenden einem Block entsprechenden
Videosignalabschnitt in dem ersten Bereich in dem RAM 410D dargestellt
ist. Ähnlich
gibt das Summierungsergebnis S(2) den Fokusgrad für ein Objekt
in einem Teilbild an, das durch den in Beziehung stehenden einem
Block entsprechenden Videosignalabschnitt in dem zweiten Bereich
in dem RAM 410D dargestellt ist. Außerdem gibt das Summierungsergebnis
S(3) den Fokusgrad für
ein Objekt in einem Teilbild an, das durch den in Beziehung stehenden
einem Block entsprechenden Videosignalabschnitt in dem dritten Bereich
in dem RAM 410D dargestellt ist. Das größte der Summierungsergebnisse
S(1), S(2) und S(3) entspricht dem besten Fokus. Demgemäß wird für jeden
der Blöcke,
die einen Frame bilden, der Videosignalabschnitt mit dem besten
Fokus aus den einem Block entsprechenden Signalabschnitten in dem
ersten, zweiten und dritten Bereich in dem RAM 410D ausgewählt und
dann an den Speicher in der Anzeige 412 übertragen.
Als ein Ergebnis wird das Bild mit dem besten Fokus durch die Anzeige 412 angezeigt.
In der DCT-Koeffizientenmatrix ist die Bandregion, bei der die Varianz
T einen Spitzenwert erreicht, für
eine genaue Auswertung der Fokusgrade auf der Grundlage der Summierungsergebnisse
S(1), S(2) und S(3) geeignet.
