JP2001119683A - 画像センサ装置 - Google Patents

画像センサ装置

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JP2001119683A
JP2001119683A JP29766799A JP29766799A JP2001119683A JP 2001119683 A JP2001119683 A JP 2001119683A JP 29766799 A JP29766799 A JP 29766799A JP 29766799 A JP29766799 A JP 29766799A JP 2001119683 A JP2001119683 A JP 2001119683A
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image
histogram
density gradation
conversion unit
input
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JP29766799A
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Norio Saeki
規夫 佐伯
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Fujitsu General Ltd
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Fujitsu General Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 入力画像の明るさが変化しても出力画像の明
るさが変動しないようにし、背景画像の更新を不要に
し、コントラストを強調し、検出感度を向上し、異常判
定の精度を高める。 【解決手段】 カメラ1からの映像信号をA/D変換部
2でディジタル変換し、ヒストグラム変換部3の入力画
像バッファ4に記録し、同時にヒストグラム計算部5に
入力し輝度値のヒストグラムを作成し、変換部6でヒス
トグラムの濃度階調を拡張し、入力画像バッファよりの
画像を拡張された濃度階調に置換変換する。システムメ
モリ11よりのプログラムにて、CPU12で制御を行い、
変換部よりの基準(背景)画像を画像メモリ7に記録
し、画像処理部8で監視画像との差分や特徴量を演算
し、このデータを異常判定部9に転送し、閾値以上の場
合、警報処理部10により警報を発する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は入力映像信号の画像
データにより異常の検出・警報等を行う画像センサ装置
に係り、異常検出の前段の画像処理により、異常検出性
能を向上するものに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、異常の検出に、赤外線センサを用
いるものに代わり、テレビジョンカメラ(以降、カメラ
と略す)からの画像情報を使用した画像センサや画像監
視装置を用いるのが増えている。画像による監視は状況
を目で見ることができるという利点がある。異常の検出
方法は、画像上の物体の動きや明るさの変化を、入力画
像を基準となる画像と比較するものが基本で、例えば、
図4に示す如く、カメラ1からの映像信号をA/D変換
部2でディジタル信号に変換し、基準とする画像を画像
メモリ7に記録し、次に入力される画像(監視画像)と
画像メモリ7より読出した基準画像との差分を画像処理
部8で演算し、差分の大きさにより異常判定部9で異常
を判定し、警報処理部10を介し警報を出力するもので、
基準画像として背景画像を使用し、入力画像との差分を
求める背景差分方式か、基準画像として直前に取り込ん
だ画像を使用し、入力画像との差分を求めるフレーム間
差分方式が一般的であるが、背景差分方式は物体の滞留
や様々な速さの動きに対応できるため、フレーム間差分
方式に比べて適用範囲が大きい。しかし、この方式は、
過去に取り込んだ背景画像を使用するため、屋外、ある
いは物の動きや出入りのある環境下では、明るさが変化
するため、日照の変化や背景の動き(木が揺れる等)に
よっても異常が発生したものと判定してしまう。このた
め、異常検出処理とは別に背景更新処理が必要で、背景
更新処理には、入力画像による背景画像の置き換えとい
う単純な方法から、画像の各画素ごとに背景画像と入力
画像の平均処理を行うという複雑な方法まで、種々の方
法が提案されているが、現状では全ての場合に適用でき
る方法はなく、また、各手法についてもその更新のタイ
ミング、間隔、更新のパラメータ等の設定は、使用する
環境に応じて調整しなければならず、また、極端に明る
くなったり暗くなったりする環境では、画像入力を行う
カメラで自動感度制御機能が使用されるが、機能として
は不十分で、コントラストも低いという問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような点
に鑑み、太陽光の日照変化のような全体的で漸進的な明
るさの変化に対応でき、パラメータの調整を必要としな
い処理を行うことにより背景差分方式の精度を高め、か
つ、極度に明るくなったり暗くなったりする環境下でも
コントラストの高い画像が得られるようにし、画像セン
サの検出感度を向上させ、異常判定の精度を高めること
を目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の画像センサ装置では、監視領域を撮像する
カメラと、カメラよりの映像信号をディジタル信号に変
換するA/D変換部と、A/D変換部よりの画像の輝度
値のヒストグラムを変換し均一化を行うヒストグラム変
換部と、ヒストグラム変換部を介して入力される基準と
なる画像を記憶する画像メモリと、ヒストグラム変換部
を介して監視すべき画像を入力し、画像メモリより読出
した画像との差分処理および特徴量の演算等を行う画像
処理部と、画像処理部よりのデータに基づき異常を判定
する異常判定部と、異常判定部よりの信号に基づき警報
処理を行う警報処理部と、装置の制御プログラムを記憶
するシステムメモリと、システムメモリよりのプログラ
ムにより前記画像メモリ、画像処理部および異常判定部
を制御するCPUとから構成し、前記ヒストグラム変換
部を設けることにより、入力画像の明るさの変動による
異常判定の精度の低下を抑止するようにする。
【0005】前記ヒストグラム変換部は、入力画像の各
画素の輝度値を計数しヒストグラムを作成するヒストグ
ラム計算部と、ヒストグラム計算部で作成されたヒスト
グラムの濃度階調を予め設定した濃度階調に拡張し、入
力画像の濃度階調を前記拡張された濃度階調に置き換え
変換する変換部とで構成する。
【0006】そして、前記変換部にて、入力画像の輝度
値のヒストグラムの、濃度階調の下限を拡張された濃度
階調の下限とし、濃度階調の上限を拡張された濃度階調
の上限として置き換えを行い、入力画像の濃度階調を変
換するようにする。
【0007】または、前記ヒストグラム計算部にて入力
画像の全輝度値を計数し、前記変換部にて、ヒストグラ
ム計算部よりのデータが予め設定したヒストグラムの濃
度階調において平坦な輝度値となるように変換するよう
にする。すなわち、変換部は、入力画像の濃度階調の中
心が予め設定されたヒストグラムの濃度階調の中心とな
るように変換を行い、入力画像の明るさが変化した場合
に明るさの変化のない画像を出力するようにする。
【0008】なお、前記変換部にて、ヒストグラム計算
部で作成されたヒストグラムの濃度階調を予め設定した
濃度階調に拡張するためのルックアップテーブルを作成
し、入力画像の各画素の輝度値を前記ルックアップテー
ブルを用いて変換するようにしてもよい。
【0009】また、変換部の前段にA/D変換部よりの
画像を記憶する入力画像バッファを設け、入力画像バッ
ファより読出した画像を変換部に入力するようにしても
よい。
【0010】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態を実施例に基づ
き図面を参照して説明する。図1は本発明による画像セ
ンサ装置の一実施例の要部ブロック図である。図におい
て、1は監視領域を撮像するカメラ、2はカメラ1より
の映像信号をディジタル信号に変換するA/D変換部、
3はA/D変換部よりの画像の輝度値のヒストグラムを
変換し均一化を行うヒストグラム変換部で、ヒストグラ
ム変換部3は、入力画像を一旦記録する入力画像バッフ
ァ4と、入力画像の各画素の輝度値を計数しヒストグラ
ムを作成するヒストグラム計算部5と、ヒストグラム計
算部5で作成されたヒストグラムの濃度階調を予め設定
した濃度階調に拡張し、入力画像の濃度階調を拡張され
た濃度階調に置き換え変換する変換部6とで構成する。
7はヒストグラム変換部3を介して入力される基準とな
る画像を記憶する画像メモリ、8は、ヒストグラム変換
部3を介して監視すべき画像を入力し、画像メモリ7よ
り読出した画像との差分処理および特徴量の演算等を行
う画像処理部、9は画像処理部8よりのデータに基づき
異常を判定する異常判定部、10は異常判定部9よりの信
号に基づき警報処理を行う警報処理部、11は装置の制御
プログラムを記憶するシステムメモリ、12はシステムメ
モリ11よりのプログラムにより画像メモリ7、画像処理
部8および異常判定部9等を制御するCPUである。
【0011】次に、本発明による画像センサ装置の動作
を説明する。カメラ1で撮像された監視領域の映像信号
は、A/D変換部2でディジタル信号に変換され、ヒス
トグラム変換部3に入力し、入力画像バッファ4に記録
し、同時にヒストグラム計算部5に入力し、入力画像の
各画素の輝度値を計数し、ヒストグラムを作成する。図
2の(イ)および(ロ)は入力画像のヒストグラムの例
で、(イ)は入力画像が暗く、濃度階調が比較的低い領
域に分布している場合、(ロ)は入力画像が明るく、濃
度階調が比較的高い領域に分布している場合である。ヒ
ストグラム計算部5で作成されたヒストグラムのデータ
は変換部6に転送され、変換部6では、転送されたヒス
トグラムの濃度階調a1〜b1(イの場合)またはa2〜b2
(ロの場合)を、図2(ハ)に示す予め設定した濃度階
調a′〜b′に拡張する。図2のZ1、Z2、Z′はそれぞ
れ濃度階調a1〜b1、a2〜b2、a′〜b′に存在する輝度
値(濃度値)を表し、ヒストグラムの変換(拡張)式は
次に示す如くである。すなわち、 Z′=(b′−a′)÷(b1−a1)×(Z1−a1)+a′ または、 Z′=(b′−a′)÷(b2−a2)×(Z2−a2)+a′ である。そして、入力画像バッファ4より読出した画像
の濃度階調a1〜b1またはa2〜b2を、拡張された濃度階調
a′〜b′に置き換え変換する。このように、濃度階調
が拡張されるので、入力画像のコントラストが強調さ
れ、全体的な明るさの変化が抑制される。なお、変換部
6にて、ヒストグラム計算部5で作成されたヒストグラ
ムの濃度階調を予め設定した濃度階調に拡張するための
ルックアップテーブルを作成し、入力画像の各画素の輝
度値をルックアップテーブルを用いて変換するようにし
てもよい。
【0012】または、ヒストグラム計算部5で入力画像
の全輝度値を計数し、変換部6により、ヒストグラム計
算部5よりのデータ、すなわち、図3(イ)に示す濃度
階調a1〜b1または(ロ)の濃度階調a2〜b2を、図3
(ハ)に示す予め設定したヒストグラムの濃度階調a′
〜b′で平坦な輝度値となるように変換してもよい。こ
の場合、平坦化されたヒストグラムの頻度値hは、
(ハ)の面積(全画素数)Scが、(イ)の面積Sa、また
は(ロ)の面積Sbと等しいときの値となる。この変換
は、入力画像の濃度階調の重心(平均値)Z1またはZ2
が、予め設定されたヒストグラムの濃度階調の重心 Z′
となるように変換するもので、この平坦化により画像の
コントラストが強調され、濃度階調の重心が常に濃度階
調の中心となるので、入力画像の明るさが変化しても出
力画像は明るさが変化しないものとなる。
【0013】そして、システムメモリ11よりのプログラ
ムにより、CPU12を介し、ヒストグラム変換部3で変
換された基準とする画像(背景画像)を画像メモリ7に
記録し、以降に入力される監視画像を画像処理部8に入
力し、画像メモリ7より読出した基準画像との差分の演
算および特徴量(差の生じた面積)の演算等を行い、こ
のデータを異常判定部9に転送し、異常判定部9にて、
差分の大きさあるいは特徴量が所定の閾値より大きい場
合、異常が生じたものと判定し、警報処理部10に信号を
送出し、警報表示を点灯し、あるいは警報音を発する。
上述のように、入力画像の輝度値のヒストグラムを変換
することにより、入力画像の明るさが変化しても出力画
像の明るさの変動が抑えられ、かつ、コントラストが強
調されるので、画像の検出感度が向上し、異常判定の精
度が向上する。
【0014】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明による画
像センサ装置によれば、入力画像の輝度値のヒストグラ
ムを均一化するので、入力画像の明るさが変化した場合
に出力画像の明るさの変動が抑えられるので、基準とな
る背景画像の更新が不要となり、また、コントラストが
強調されるので、異常の検出感度が向上し、異常判定の
精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による画像センサ装置の一実施例の要部
ブロック図である。
【図2】濃度階調変換の説明図である。
【図3】ヒストグラム平坦化の説明図である。
【図4】従来の画像センサ装置の一例の要部ブロック図
である。
【符号の説明】
1 カメラ 2 A/D変換部 3 ヒストグラム変換部 4 入力画像バッファ 5 ヒストグラム計算部 6 変換部 7 画像メモリ 8 画像処理部 9 異常判定部 10 警報処理部 11 システムメモリ 12 CPU
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G08B 25/00 510 H04N 5/225 C H04N 5/225 G06F 15/62 380 Fターム(参考) 5B057 AA19 BA02 BA28 CA08 CA12 CB08 CB12 CC01 CE11 DA15 DC23 5C022 AA01 5C054 AA01 EB05 FC00 FC03 GA04 GB01 HA18 5C084 AA01 AA06 BB04 BB32 CC19 DD11 EE01 EE02 GG42 GG43 GG56 GG78 HH10 5C087 AA02 AA03 AA08 AA19 DD05 DD11 EE05 EE08 EE14 FF30 GG02 GG19 GG21 GG31

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 監視領域を撮像するテレビジョンカメラ
    と、テレビジョンカメラよりの映像信号をディジタル信
    号に変換するA/D変換部と、A/D変換部よりの画像
    の輝度値のヒストグラムを変換し均一化を行うヒストグ
    ラム変換部と、ヒストグラム変換部を介して入力される
    基準となる画像を記憶する画像メモリと、前記ヒストグ
    ラム変換部を介して監視すべき画像を入力し、画像メモ
    リより読出した画像との差分処理および特徴量の演算等
    を行う画像処理部と、画像処理部よりのデータに基づき
    異常を判定する異常判定部と、異常判定部よりの信号に
    基づき警報処理を行う警報処理部と、装置の制御プログ
    ラムを記憶するシステムメモリと、システムメモリより
    のプログラムにより前記画像メモリ、画像処理部および
    異常判定部を制御するCPUとからなり、前記ヒストグ
    ラム変換部を設けることにより、入力画像の明るさの変
    動による異常判定の精度の低下を抑止するようにした画
    像センサ装置。
  2. 【請求項2】 前記ヒストグラム変換部は、入力画像の
    各画素の輝度値を計数しヒストグラムを作成するヒスト
    グラム計算部と、ヒストグラム計算部で作成されたヒス
    トグラムの濃度階調を予め設定した濃度階調に拡張し、
    入力画像の濃度階調を前記拡張された濃度階調に置き換
    え変換する変換部とで構成した請求項1記載の画像セン
    サ装置。
  3. 【請求項3】 前記変換部にて、入力画像の輝度値のヒ
    ストグラムの、濃度階調の下限を前記拡張された濃度階
    調の下限とし、濃度階調の上限を拡張された濃度階調の
    上限として置き換えを行い、入力画像の濃度階調を変換
    するものでなる請求項2記載の画像センサ装置。
  4. 【請求項4】 前記ヒストグラム計算部にて入力画像の
    全輝度値を計数し、前記変換部にて、ヒストグラム計算
    部よりのデータが予め設定したヒストグラムの濃度階調
    において平坦な輝度値となるように変換するものでなる
    請求項2記載の画像センサ装置。
  5. 【請求項5】 前記変換部は、入力画像の濃度階調の中
    心が予め設定されたヒストグラムの濃度階調の中心とな
    るように変換を行い、入力画像の明るさが変化した場合
    に明るさの変化のない画像を出力するものでなる請求項
    4記載の画像センサ装置。
  6. 【請求項6】 前記変換部にて、前記ヒストグラム計算
    部で作成されたヒストグラムの濃度階調を予め設定した
    濃度階調に拡張するためのルックアップテーブルを作成
    し、入力画像の各画素の輝度値を前記ルックアップテー
    ブルを用いて変換するようにした請求項2、3、4また
    は5記載の画像センサ装置。
  7. 【請求項7】 前記変換部の前段に前記A/D変換部よ
    りの画像を記憶する入力画像バッファを設け、入力画像
    バッファより読出した画像を前記変換部に入力するよう
    にした請求項2、3、4、5または6記載の画像センサ
    装置。
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