JP2004112190A

JP2004112190A - ビデオカメラ装置

Info

Publication number: JP2004112190A
Application number: JP2002270176A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Tomita; 冨田　光浩; Masami Onishi; 大西　正己
Original assignee: For A Co Ltd
Current assignee: For A Co Ltd
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】ＣＣＤを用いる撮像素子では、垂直走査方向の輝点の下側にスミアを生ずる。垂直走査方向に二つの輝点があった場合、この二つの輝点で挟まれるスミアの部分は、画像を反対側から走査した場合の撮像面と重なってスミアが生じてしまい、この垂直走査方向に複数の輝点が発生し画像の反対側から走査した画像と比較検出しても除去することはできない。
【解決手段】光学系で、被写体の撮像光を分岐して第一および第二の被写体像を結像する光学系を備え、それぞれの被写体像に対応して第一および第二の撮像素子を被写体像に対する相対的な垂直走査方向が互いに９０度回転した方向に走査させて、双方の画像データからスミアの発生部分を検出して、スミアの発生部分の画像データを他方のスミアのない画像データに置き換える。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤ撮像素子を用いたビデオカメラ装置に係り、撮像画面の高輝度部分下側に発生する縦筋状のスミアを除去する手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＣＤ撮像素子を用いたビデオカメラまたはスチールカメラ等のビデオカメラ装置は、下部に水平転送ＣＣＤを配列したＣＣＤ撮像素子（以下単に撮像素子という）の撮像面に、例えば正立した被写体は、レンズで上下逆の倒立被写体像として結像する。この被写体像の一部に高輝度に光る部分があると、撮像した画面の該高輝度に光る部分の画像（以下単に輝点という）の上および下側に白色信号が重畳された縦筋状偽信号であるスミアが発生する。
【０００３】
ＩＴ（インターライントランスファー型）撮像素子は、ＦＩＴ（フレームインターライントランスファー型）撮像素子に比較し、スミアは多いが高感度等の長所により多用されている。フォトダイオードの配列による各画素の信号電荷は、各画素に対応して垂直方向に配列された垂直転送ＣＣＤに一斉に移転され、転送ゲートパルス毎に順次下方に転送される。さらに、最下部の水平転送ＣＣＤにより画素単位で水平転送されて読み出し出力する垂直／水平の走査動作が行われる。
【０００４】
通常、輝点下側にスミアが発生するのは、撮像面に倒立被写体像が結像するからである。信号電荷の読み出しは、画面の最上部に対応する被写体像の最上部の信号電荷から順に前述のように転送されるが、高輝度に光る垂直転送ＣＣＤの部分を、前記輝点下側に相当する信号電荷が通過して転送されることによる。
【０００５】
ところで、交通違反、犯罪捜査または駐車管理などに自動車を撮影してナンバーを認知または画像解析により抽出するシステムがあるが、ナンバープレート画像は画面の一部分であっても該部分だけは正常画像である必要がある。しかし、車体曲面や窓などの反射光およびヘッドライトや尾灯光などは撮影画面で輝点となり、その下側にナンバープレートがあるとスミアの縦筋がこれを通過する。
【０００６】
輝点下側スミアの除去手段として、同一の被写体像に対し相対的な信号電荷の垂直転送、垂直走査方向が互いに反対側の第１、第２の撮像素子に基づくそれぞれの画像データに関し、一方のスミアが発生した部分の画像データを他方の対応するスミアのない画像データに置き換える技術が以下の特許文献で提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−３４４４２７号公報（特許第３１０８７０２号）
【特許文献２】特開平１１−０８８７７７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この特許文献１、２に記載された技術において、画面の垂直線上にある二つの輝点に挟まれた部分、上記の自動車の例では、前記二つの輝点に挟まれたナンバープレートの部分のスミアが除去されない場合があることを図５を参照して説明する。図５は、互いに反対方向の走査で撮影した被写体画像の図を示すものである。
【０００９】
撮像面の倒立被写体像で撮影した図５（ａ）の撮像面２２に対し、図５（ｂ）は正立被写体像で撮像した撮像画面３３であり、これらは前記特許文献１に記載の第１撮像素子および第２撮像素子による撮像画面に相当する。それぞれの撮像素子の垂直転送方向は同一であるが被写体像の上下に対する垂直走査方向は互いに反対となる。輝点２３、２４、２５に発生するスミアは、ナンバープレート画像２１の上下を基準として、図５（ａ）では下側、図５（ｂ）では上側に発生する。
【００１０】
輝点２３、２４はナンバープレート画像２１を挟む垂直線上にあって、図５（ａ）ではそれぞれの下側にスミア２６、２８が発生し、輝点２３、２４でスミア２７が二重に発生する。図５（ｂ）の輝点２４、２５はそれぞれ下側にスミア３４、３６が発生し、輝点２４、２３ではスミア３５が二重に発生する。
【００１１】
この場合、図５（ａ）のスミア２６は、図５（ｂ）にもスミア３４として存在し、この部分はスミアのない画像データに置き換えができず、図６に示すように二つの輝点に挟まれた部分のスミア２６は除去できない。
【００１２】
上述の自動車のナンバープレートの撮影例のような特殊目的の撮影でも、従来はテレビジョン標準方式用の例えば画素数が横６４０、縦４８０等の撮像素子が多く用いられてきたが、近年では高精細化の進歩により縦２０００、横１５００画素などにすることが多くなった。
【００１３】
ここで、自動車のナンバーは品川等限られた文字／数字等であり、画像処理での抽出は比較的容易であり、必ずしも該部分の画素数はそれほど精細ではなくてもよい。むしろ、自在に移動し、表示位置も一定ではないナンバープレートを撮影範囲の内に収めるためには広角撮影が望ましい。
【００１４】
例えば、従来の縦４８０画素を約３倍の縦１５００画素の高精細画素とすれば、約３倍の広角撮影でも画素精度を同等にできる。しかし、広角撮影は前記高輝度に光る部分が存在する自動車全体、さらには街灯、あるいは濡れた路面の反射などの範囲に及び、ナンバープレート画像が二つの輝点に挟まれる機会が多くなり、ナンバーを確実に検知すべきシステムの要請に応えることができない場合が生ずる。これは自動車撮影の場合だけではなく他の撮影においても同様の障害となる。
【００１５】
本発明は、このような背景においてなされたもので、撮影画面の輝点の下側に発生するスミアを除去し、さらに画面の垂直線上の二つの輝点に挟まれた部分に発生するスミアを除去して、画像情報の欠落が許されない重要な部分のスミアを防止することができるビデオカメラ装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
二つの撮像素子の被写体像に対する垂直走査方向を互いに９０度回転した方向にする。得られた二つの画像データについて見てみると、一つの撮像素子の撮影した画像の垂直走査方向に二つの輝点に挟まれたスミアが発生しても、他の撮像素子で撮影した画像の垂直方走査方向では、二つの輝点に挟まれたスミアにはならない。したがって、一方の画像にスミアが発生しても、他方の互いに対応する部分の画像データで置き換えることにより、輝点の下側に発生するスミアを除去することができる。特に、同一垂直走査方向に複数の輝点が発生した場合に生ずるスミアを除去できるので、画像情報の欠落が許さない重要な部分のスミアを防止することができる。
【００１７】
すなわち、本発明は、レンズと、このレンズの撮像光軸に基づく被写体の撮像光を分岐して第一および第二の被写体像を結像する光学系と、それぞれの被写体像に対応して被写体像に対する相対的な垂直走査方向が互い９０度回転した方向に走査される第一および第二の撮像素子と、この撮像素子が出力する双方の画像データを比較してスミアの発生部分を検出出力する比較検知手段と、この比較検知手段の検知出力により前記第一および第二の撮像素子が出力する画像データの一方のスミアの発生部分の画像データを他方の互いに対応する画像部分のスミアのない画像データに置き換えてスミアを除くデータ置換手段とを備えることを特徴とする。
【００１８】
なお、前記データ置換手段は、前記二つの撮像素子が出力する画像データのうち、共通する正方形の画面範囲の画像データを選択してデータ置換を行う手段を含むことができる。
【００１９】
また、比較検知手段、データ置換手段は、画像処理回路として実現できるし、情報処理装置にインストールしたソフトウェアとしてのプログラムとしてもその機能を実現できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図１ないし４の図面を参照して本発明の実施の一形態を説明する。図１は、本発明実施の形態の一例を示す撮影部のブロック構成図である。図２は画像データ処理部のブロック構成図である、図３は、互いに９０度異なる垂直走査方向で撮影した被写体画像の図である。図４は二つの輝点に挟まれた部分のスミアを除去した画像例を示す図である。
【００２１】
本発明のビデオカメラ装置の撮像部は、被写体１の光学像を結像するレンズ２と、この光学像４がその撮像面に結像される二つの撮像素子（ＣＣＤ撮像素子）６、７と、撮像素子６、７にレンズの撮像光軸に基づく撮像光を分岐して同一の被写体像４、５を得る光学系３と、撮像素子６、７の走査方向を互いに９０度回転した方向に制御するコントロール回路８、９と、撮像素子６、７の出力する映像信号が入力される信号処理回路１０、１１を備える。
【００２２】
また、ビデオカメラ装置の画像データ処理部は、それぞれの撮像素子６、７が撮像した映像信号が入力される信号処理回路１０、１１から出力される信号をＡＤ変換するＡＤ変換回路１４、１５、ディジタル信号の処理を行うデータ処理回路１６、１７、対応する二つの画像データを比較してスミアを検出するに比較検出器１８と、この比較検出器１８の出力により、スミアの発生部分の画像データを他方の互いに対応する部分のスミアにない画像データに置き換えてスミアを除去するデータ置換回路１９とを備える。
【００２３】
次にこの本発明実施の形態での動作を図１ないし４を参照して説明する。
【００２４】
レンズ２の撮像光軸に基づく被写体１の撮像光は、光学系３のプリズムまたはハーフミラー等の透過光および反射光により複数の撮像光軸に分岐され、第一および第二のそれぞれ同じ光学像である被写体像４、５が第一および第二の撮像素子であるそれぞれの撮像素子６、７の撮像面に結像する。
【００２５】
撮像素子６、７は、コントロール回路８、９でそれぞれ制御される垂直／水平の走査作用により、被写体像４、５に基づく各画素の信号電荷は順次下方に転送されてそれぞれの撮像信号として出力し、信号処理回路１０、１１で増幅等の処理がされ、端子１２、１３に出力される。
【００２６】
通常、ビデオモニタ画面は上から下に、左から右に走査され、通常のビデオカメラの例えば正立した被写体が上下逆の倒立被写体像として結像する撮像素子の垂直／水平の走査作用は、該ビデオモニタ画面の走査方向に対応している。
【００２７】
いま、被写体像４、５は、その上下方向に対する左右方向の関係は正常に結像されるものとし、本実施例の被写体像４に対する撮像素子６の走査方向の方向関係は、上記通常のビデオカメラと同様とする。
【００２８】
ここで、撮像素子６、７は、前記被写体像に対する相対的な垂直走査方向が互いに９０度回転した方向とする。すなわち、被写体像４に対する撮像素子６の垂直走査は同方向としたとき、被写体像５の垂直方向に対する撮像素子７の垂直走査方向は９０度回転したものとなる。
【００２９】
この場合、撮像素子の各画素間は水平／垂直の配列距離が等しい正方配列とする。また、通常、撮像面の水平／垂直比は４：３など長方形の場合が多い。
【００３０】
図２において、端子１２、１３から入力される撮像信号はそれぞれＡＤ変換回路でディジタル信号の画像データとなり、さらにメモリを備えたデータ処理回路１６、１７で二つの画像データの対応する画素の比較を可能とする処理を行って、それぞれデータ置換回路１９および比較検知器１８に入力される。
【００３１】
いま、前記垂直走査方向を９０度回転して設けた撮像素子７に基づく画像データは、データ処理回路１７により、前記通常の走査方向で撮像した撮像素子６の画像データに互いに対応する画像データに変換されて出力される。この場合、撮像素子６、７の画素が正方配列でない場合でも、その配列の縦横比を勘案して変換を施すことで、画素ごとに対応できるように変換できる。
【００３２】
撮像面が長方形の場合、それぞれの画像データに係る共通の撮像範囲は、例えばそれぞれの撮像面の中心軸で互いに９０度回転したとき、それぞれの撮像面中央の最大正方形である縦横比１：１の部分に結像した被写体像であり、後述する図４の実線で示す撮像画面に相当するものである。
【００３３】
ここで、比較検知器１８は、撮像素子６、７に基づく双方の画像データに係りスミアが発生した部分の検知信号を出力し、この出力により、データ置換回路１９は、双方の画像データの一方のスミアが発生した部分の画像データを他方の互いに対応する部分のスミアの無い画像データに置き換えてスミアを除去する。
【００３４】
すなわち、データ処理回路１６、１７の出力の互いに対応する画像データごとにスミアが重畳されたデータレベルの増加分を減算等の比較によりスミアを検出する。たとえば、検知出力の出力レベルがスミアの存在により正の場合は、撮像素子６の画像データにスミアが存在するとして、データ処理回路１７の画像データが選択され、同様に出力レベルが負または零のときは、データ処理回路１６の画像データが選択されて出力端子２０に出力される。
【００３５】
データ処理回路１６、１７は双方の画像データについて、互いに共通する画面範囲の画像データを選択する選択処理手段を有する。撮像面が長方形の場合、データ処理回路１６、１７の互いに対応する共通データ部分は縦横比１：１の最大正方形の部分に結像した被写体像の範囲であり、データ処理回路１６、１７は、画像データをこの最大正方形の部分の範囲を選択して処理する。
【００３６】
これにより、データ置換回路１９の出力は、互いに対応する共通データ部分の画像データとして、画面範囲を図４の実線で示すように最大正方形の部分とするか、あるいは、点線で示す撮像面全体を画面範囲とし、スミアの除去可能範囲を最大正方形の部分のみとすることもできる。
【００３７】
図３（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ撮像素子６、７に基づく撮像画面２２、３２を示している。輝点２３、２４はナンバープレート画像２１を挟んで垂直方向に並んでおり、輝点２５は別の輝点である。輝点２３、２４、２５のスミアは、図３（ｃ）の撮像画面２２では下方に発生し、図３（ｄ）の撮像画面３２では、垂直走査、すなわち、信号電荷の転送方向が９０度回転しているので、スミアは水平方向に発生する。白色データが重畳されたスミアは通常画像より明るいので、画像レベルの小さい方を選択すればスミアのない画像となる。
【００３８】
このように、それぞれの撮像素子６、７に基づく画像データについてスミアが発生した部分を比較検知器１８で検出し、当該スミアの部分の画像データを他方の互いに対応する部分のスミアのない画像データに置き換えてスミアを除去でき、輝点２３、２４に挟まれた部分に発生するスミアの場合でも、同様に除去できる。図４にスミアを除去した図２の出力端子２０に出力される画像データに基づく最大正方形の部分画像を実線で示す。
【００３９】
なお、図１の光学系３を、例えばハーフミラー１枚等の簡易型とすると、被写体像４に対する被写体像５の上下に対する左右方向の関係が逆になる場合があるが、これに基づく画像データをデータ処理回路１７でその左右関係を修正する処理を施すことも可能である。
【００４０】
また、画像データ処理部において、データ処理回路１６、１７、比較検知器１８、データ置換回路１９を回路として説明したが、汎用の情報処理装置の演算手段でこれらの回路の機能を実行させることができ、その場合には情報処理装置にインストールしたプログラムを実行することよって当該データ処理機能、比較検出機能、データ置換機能を実現できる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明のビデオカメラ装置は、第一および第二の撮像素子を被写体像に対する相対的な垂直走査方向が互いに９０度回転した方向で撮像して生成したそれぞれの画像データのスミアが発生した部分を検出し、一方のスミアが発生した部分の画像データを他方の互いに対応する部分の画像データに置き換えてスミアを除去することにより、撮像画面の輝点の下側に発生するスミアを除去し、さらに画面の垂直線上の二つの輝点に挟まれた部分に発生するスミアであっても除去できる。特に、画像情報の欠落が許されない重要な部分のスミアを防止することができ、ナンバープレートその他の情報収集に利用できる。
【００４２】
また、上記の効果に加えて、光学系で通常に結像した被写体像を通常の走査方向で撮像する一方の撮像素子に対し、垂直走査方向が９０度回転した方向の他方の撮像素子による画像データを一方の撮像素子の走査方向による画像データに対応させる変換手段を有することにより、通常に結像および走査して撮影した画面に発生したスミアを除去可能なビデオカメラ装置を提供できる。
【００４３】
また、それぞれのデータ処理回路は互いに共通した画面範囲の画像データの選択処理手段を有するので、画面範囲を最大正方形の部分とするか、あるいは撮像画面全体を画面範囲として、スミア除去可能範囲のみを前記最大正方形の部分とするビデオカメラ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明一実施形態の撮影部のブロック構成図。
【図２】本発明一実施形態の画像データ処理部のブロック構成図。
【図３】互いに９０度異なる垂直走査方向で撮影した被写体画像の図。
【図４】二つの輝点に挟まれた部分のスミアを説明する図。
【図５】互いに反対方向の走査で撮影した被写体画像の図。
【図６】二つの輝点に挟まれた部分のスミアを説明する図。
【符号の説明】
１　被写体
２　レンズ
３　光学系
４、５　被写体像
６、７　撮像素子
８、９　コントロール回路
１０、１１　信号処理回路
１２、１３　端子
１４、１５　ＡＤ変換回路
１６、１７　データ処理回路
１８　比較検知器
１９　データ置換回路
２０　出力端子
２１　ナンバープレート画像
２２、３２、３３　　　　撮像画面
２３、２４、２５　輝点
２６、２７、２８、２９、３０、３１、３４、３５、３６　スミア

Claims

レンズと、このレンズの撮像光軸に基づく被写体の撮像光を分岐して第一および第二の被写体像を結像する光学系と、それぞれの被写体像に対応して被写体像に対する相対的な垂直走査方向が互い９０度回転した方向に走査される第一および第二の撮像素子と、この撮像素子が出力する双方の画像データを比較してスミアの発生部分を検出出力する比較検知手段と、この比較検知手段の検知出力により前記第一および第二の撮像素子が出力する画像データの一方のスミアの発生部分の画像データを他方の互いに対応する画像部分のスミアのない画像データに置き換えてスミアを除くデータ置換手段とを備えるビデオカメラ装置。
前記データ置換手段は、前記二つの撮像素子が出力する画像データのうち、共通する正方形の画面範囲の画像データを選択してデータ置換を行う手段を含む請求項１記載のビデオカメラ装置。