JP2005311798A - Imaging device and imaging method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、走行中の車両から撮影対象を撮影する装置に関し、特に新交通システムなどにおける軌道周辺構造物の画像を撮影する場合に用いて好適な撮像装置および撮像方法に関するものである。 The present invention relates to an apparatus that captures an object to be photographed from a traveling vehicle, and more particularly to an imaging apparatus and an imaging method that are suitable for use when capturing an image of a structure around a track in a new traffic system or the like.
固体撮像素子を用いたテレビカメラ等の画像入力装置においては、被写体の照度の変化に対応するために露光制御を実行している。すなわち、例えば、固体撮像素子の光入射面側に液晶フィルタを配設して、この液晶フィルタの光透過率を上記固体撮像素子の映像出力レベルに応じて変化させ、さらに、被写体の照度が上記液晶フィルタの光透過率可変範囲を超えて増大した場合に、上記固体撮像素子の電荷蓄積時間を短縮することが実施されている(例えば、特許文献1参照)。
しかし、上記従来技術は、フィードバック制御に基づく露光制御であるので、画像入力手段を走行中の車両に配設した場合、露光制御の遅れのために、被写体の照度変化に応じた適正な露光が実現できないという問題を有している。 However, since the above prior art is exposure control based on feedback control, when the image input means is disposed in a traveling vehicle, an appropriate exposure according to a change in illuminance of the subject is caused due to a delay in exposure control. It has a problem that it cannot be realized.
本発明の目的は、このような状況に鑑み、撮影対象の明るさに対応する適切な露光時間を設定して、走行する車両からその撮影対象の画像を適正に撮影することができる撮像装置および撮像方法を提供することにある。 In view of such a situation, an object of the present invention is to set an appropriate exposure time corresponding to the brightness of a shooting target, and to appropriately capture an image of the shooting target from a traveling vehicle, and It is to provide an imaging method.
本発明に係る撮像装置は、走行中の車両から撮影対象を適切な露光時間で撮影するために、前記車両の走行方向前方側および後方側にそれぞれに配設した第1および第2の画像入力手段と、前記第1の画像入力装置によって撮影された前記撮影対象の画像の明るさを検出する明るさ検出手段と、前記画像の明るさに基づいて、その画像の撮影位置における第2の画像入力装置の最適露光時間を設定する最適露光時間設定手段と、前記第2の画像入力装置が前記第1の画像入力装置の撮影位置に到達するタイミングで、前記最適露光時間を前記第2の画像入力装置に対する露光時間として指示する露光時間指示手段と、を備えている。 The imaging apparatus according to the present invention includes first and second image inputs arranged on the front side and the rear side in the running direction of the vehicle, respectively, in order to take an image of a shooting target from the running vehicle with an appropriate exposure time. Means, brightness detection means for detecting the brightness of the image to be photographed by the first image input device, and a second image at the photographing position of the image based on the brightness of the image. Optimal exposure time setting means for setting an optimal exposure time of the input device, and the optimal exposure time at the timing when the second image input device reaches the photographing position of the first image input device. Exposure time instructing means for instructing as an exposure time for the input device.
前記撮影対象が前記車両の走行方向に断続的に存在するリニアモータ用リアクションプレートの溶接部である場合においては、前記溶接部の明るさをその周辺の明るさよりも明るくするよう照明する照明手段が更に設けられ、前記明るさ検出手段は、前記第1の画像入力装置によって撮影された前記溶接部およびその周辺の画像の輝度に基づいて、前記溶接部の範囲を検出する溶接部範囲検出手段と、前記溶接部の範囲の明るさを前記撮影対象の明るさとして算出する演算手段と、を備えることができる。 In the case where the subject to be photographed is a welded portion of a reaction plate for a linear motor that is intermittently present in the traveling direction of the vehicle, illumination means for illuminating the welded portion so that the brightness of the welded portion is brighter than the surrounding brightness. The brightness detection means is further provided, wherein the brightness detection means detects a range of the welded portion based on the brightness of the welded portion photographed by the first image input device and the surrounding image. And calculating means for calculating the brightness of the range of the welded portion as the brightness of the photographing object.
前記溶接部の範囲の明るさは、下記式にしたがって算出することできる。
本発明に係る撮像方法は、走行中の車両から撮影対象を適切な露光時間で撮影するために、前記車両の走行方向前方側および後方側にそれぞれに第1および第2の画像入力手段を配設するステップと、前記第1の画像入力装置によって前記撮影対象を撮影するステップと、前記第1の画像入力装置によって撮影された画像の明るさを算出するステップと、前記画像の明るさに基づいて、その撮影位置での第2の画像入力装置の最適露光時間を設定するステップと、前記第2の画像入力装置が前記第1の画像入力装置の撮影位置に到達するタイミングで、第2の画像入力装置の露光時間を前記最適露光時間に設定するステップと、を含んでいる。 In the imaging method according to the present invention, first and second image input means are arranged on the front side and the rear side in the running direction of the vehicle, respectively, in order to take an image of the shooting target from the running vehicle with an appropriate exposure time. Based on the brightness of the image, the step of photographing the photographing object by the first image input device, the step of calculating the brightness of the image photographed by the first image input device, And setting the optimum exposure time of the second image input device at the photographing position, and at a timing when the second image input device reaches the photographing position of the first image input device. Setting the exposure time of the image input device to the optimum exposure time.
前記撮影対象が前記車両の走行方向に断続的に存在するリニアモータ用リアクションプレートの溶接部である場合においては、前記溶接部の明るさをその周辺の明るさよりも明るくするよう照明するステップが更に付加され、前記画像の明るさを算出するステップは、前記第1の画像入力装置によって撮影された前記溶接部およびその周辺の画像の輝度に基づいて、前記溶接部の範囲を検出するステップと、前記溶接部の範囲の明るさを前記撮影対象の明るさとして算出するステップと、を含むこむことができる。この場合、前記溶接部の範囲の明るさは、上記の式にしたがって算出することができる。 In the case where the object to be photographed is a welded portion of a reaction plate for a linear motor that is intermittently present in the traveling direction of the vehicle, the step of illuminating the welded portion so that the brightness of the welded portion is brighter than the surrounding brightness. The step of adding and calculating the brightness of the image includes detecting the range of the weld based on the brightness of the image of the weld and its surroundings photographed by the first image input device; Calculating the brightness of the range of the weld as the brightness of the object to be photographed. In this case, the brightness of the range of the welded portion can be calculated according to the above formula.
本発明によれば、撮影対象の明るさに対応する適切な露光時間を設定して、走行する車両からその撮影対象の画像を適正に撮影することができる。従って、本発明は、新交通システムなどの軌道周辺構造物、例えば、リニアモータ用リアクションプレートの溶接部や、トンネルの内壁表面部等の画像を撮影する手段として極めて有効なものである。 According to the present invention, it is possible to set an appropriate exposure time corresponding to the brightness of an object to be imaged and appropriately capture an image of the object to be imaged from a traveling vehicle. Therefore, the present invention is extremely effective as a means for photographing an image of a track peripheral structure such as a new traffic system, for example, a welded portion of a reaction plate for a linear motor or a surface portion of an inner wall of a tunnel.
以下,図面を参照しながら、本発明の実施の形態ついて説明する。図1は、本発明に係る撮像装置を上方から見た模式図である。この模式図から明らかなように、この実施の形態の撮像装置は、レール1上を走行する車両3に搭載されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view of an imaging apparatus according to the present invention as viewed from above. As is apparent from this schematic diagram, the imaging apparatus of this embodiment is mounted on a
この撮像装置において、画像入力装置5および7は、撮影対象9を撮影するために車両3の走行方向前方側および後方側にそれぞれ配設されている。画像入力装置5には、例えばCCDカメラが使用され、また画像入力装置7には、例えば露光時間の制御が可能なCCDカメラが使用される。
明るさ算出装置11は、画像入力装置5によって撮影された画像の明るさを算出するものであり、例えば画像入力ボードを搭載したパーソナルコンピュータで構成することができる。
車両位置検出装置13は、車両3の走行位置を検出するために設けられている。この車両位置検出装置13は、例えば車両3の車輪(図示せず)の回転に伴って作動するロータリエンコーダと、地上子(図示せず)からの情報を受信する機器などで構成される。
露光時間制御装置15は、後述するように、明るさ算出装置11および車両位置検出装置13の各出力に基づいて、画像入力装置7の露光時間を最適に設定するものであり、シーケンサなどによって構成される。
In this imaging apparatus, the image input devices 5 and 7 are disposed on the front side and the rear side in the traveling direction of the
The
The vehicle
As will be described later, the exposure
画像入力装置5,7の配置間隔は、車両3の走行速度、該画像入力装置5,7のフレームレートなどを勘案して適宜設定することができる。例えば、車両3の走行速度が10km/h、画像入力装置7,9のフレームレートが30frame/sである場合には、画像入力装置7,9の間隔が40cm程度に設定される。
The arrangement interval of the image input devices 5 and 7 can be appropriately set in consideration of the traveling speed of the
図2は、リニアモータのリアクションプレート17を示している。アルミニウム等で形成されたこのリアクションプレート17は、図1に示した各レール1間に該レール1の長手方向に沿う形態で設けられている。図2のX−X断面図である図3に示すように、リアクションプレート17は、台座19の上に配設され、その両サイドには台座19に固定するための溶接部21がその長手方向に沿って間欠的に形成されている。
FIG. 2 shows the
図1に示す撮影対象9が上記リアクションプレート17の溶接部21である場合には、図3に示すような姿勢で画像入力装置5,7および照明用光源23が配置される。すなわち、画像入力装置5,7は、上記溶接部21を斜め上方から視野に入れるように配置され、また、照明用光源23は、その光軸がリアクションプレート17の上面および台座19に直交するように配置される。
上記のように画像入力装置5および照明用光源23を配置すれば、該画像入力装置5が図4に示すような画像、つまり、リアクションプレート17の側面の明るさがその周辺に比して著しく低い画像を撮影する。
When the photographing object 9 shown in FIG. 1 is the
If the image input device 5 and the illumination light source 23 are arranged as described above, the image input device 5 has an image as shown in FIG. 4, that is, the brightness of the side surface of the
ここで、図4に示す画像から、溶接部の範囲を検出する方法について説明する。
車両3の機械的特性、画像入力装置5,7の光学的特性などに基づいて、リアクションプレートの上面と側面の境界B1が存在する範囲R1が決定される。そこで、範囲R1において、水平方向に輝度を投影した後、垂直方向に輝度差分を取って、その差分が最大となる位置を境界B1とする。リアクションプレートの厚さを一定と見做せば、境界B1から該リアクションプレートの側面と台座との境界B2に至る距離は一定であるので、境界B1の位置に基づいて境界B2の位置を決定する。
Here, a method for detecting the range of the welded portion from the image shown in FIG. 4 will be described.
Based on the mechanical characteristics of the
次に、境界B2の上部における水平方向(図4のA−A方向)の輝度変化に基づいて、溶接部の水平方向の範囲RHを決定する。上記水平方向の輝度は、図5に示すように、リアクションプレート17の側面部では小さく、溶接部21では大きくなる。そこで、輝度閾値αを定め、この閾値αよりも輝度が大きい個所を溶接部の水平方向の範囲RHとして検出する。また、溶接部21の垂直方向の幅を一定と見做せば、この溶接部21の垂直方向の範囲RVが決定される。上記範囲RHと範囲RVの論理積を溶接部21の範囲とする。
Next, the horizontal range RH of the welded portion is determined based on the luminance change in the horizontal direction (the AA direction in FIG. 4) at the upper portion of the boundary B2. As shown in FIG. 5, the luminance in the horizontal direction is small at the side surface portion of the
以下、本発明に係る撮像装置の動作を説明する。図6(a)は、位置Pに画像入力装置5が位置した状態を示している。このとき、画像入力装置5により得られる画像は、例えば図9に示すように、0〜255の範囲内のある輝度を持った画素を縦横に配列した構成を持つ。
前記明るさ算出装置11(図1参照)は、図9の画像における溶接部の範囲21’を上記の手法で検出し、この範囲21’の明るさを算出する。この溶接部範囲の明るさiは、次式に基づいて算出される。
The brightness calculation device 11 (see FIG. 1) detects the
前記露光時間制御装置15は、明るさ算出装置11によって算出された上記溶接部範囲21’の明るさと、前記車両位置検出装置13によって検出される車両3の位置とに基づいて、位置Pにおける画像入力装置7の最適な露光時間を設定し、これを保持する。また、露光時間制御装置15は、車両位置検出装置13から送られてくる車両位置情報を常に監視し、画像入力装置7が位置Pの直前位置に到達するまで車両3の位置が変化したときに、上記保持していた露光時間、つまり、位置Pにおける画像入力装置7の最適な露光時間をこの画像入力装置7に指示する。
The exposure
図7は、前記露光時間制御装置15の構成の具体例を示している。同図において、明るさ−露光時間変換部151は、前記明るさ算出装置11から送られてくる前記溶接部範囲21’の明るさを示す情報に基づいて、該溶接部範囲21’の明るさを画像入力装置7の最適な露光時間に変換する。
この明るさ−露光時間変換部151における上記変換処理は、図10に示すような変換テーブル、つまり、上記溶接部範囲21’の明るさが大きいときに短い露光時間を対応させ、この明るさが小さいときに長い露光時間を対応させる変換テーブルを用いて実行される。なお、図10に示す関係は、実験またはシミュレーションによって予め得ることができる。
FIG. 7 shows a specific example of the configuration of the exposure
The above-described conversion process in the brightness-exposure
位置変換部152は、前記車両位置検出装置13から送られてくる車両位置情報を画像入力装置5の位置の情報に変換するものである。この位置変換部152での変換に際しては、該画像入力装置5の撮影に要する時間や、明るさ算出装置11が明るさの算出に要する時間が考慮される。位置変換部153は、上記車両位置情報を画像入力装置7の位置の情報に変換するものである。位置変換部152,153から出力される位置の情報は、露光時間送出部154に与えられる。
The
このように構成された露光時間制御部15では、前記溶接部範囲21’の明るさを示す情報が送られてきたときに、明るさ−露光時間変換部の出力である最適露光時間と、変換部152の出力である画像入力装置5の位置が位置−露光時間対応テーブル155に書き込まれる。そして、変換部153の出力である画像入力装置7の位置が位置−露光時間対応テーブル155上のいずれかの位置に近づいたタイミングで、その位置に対応する露光時間が位置−露光時間対応テーブル15から読み出される。このテーブル15から読み出された露光時間の情報は、前記画像入力装置7に対する露光時間情報として該画像入力装置7に指示され、これによって、この画像入力装置7の露光時間が前記リアクションプレート17の溶接部21を撮影するのに最適な露光時間となるように制御される。
In the exposure
上述するように、この実施の形態に係る撮像装置によれば、先行する画像入力装置5の画像出力に基づいて撮影対象である上記溶接部21の明るさを算出し、この明るさに対する最適露光時間が後続の画像入力装置7に設定されるので、走行する車両において適切な露光時間で溶接部21の画像を撮影することができる。
As described above, according to the imaging apparatus according to the present embodiment, the brightness of the welded
上記実施の形態は、リアクションプレート17の溶接部21の撮影に適用されているが、本発明は、他の撮影対象、例えばトンネルの内表面の撮影にも適用可能である。この場合、画像入力装置5で撮影される画像の明るさは、例えばその画像を構成する各画素の輝度値の平均を取ることによって得ることができる。
Although the said embodiment is applied to imaging | photography of the
ここで、図8に示すように、錆、汚れ等による光反射阻害部9aが撮影対象9に存在している場合の露光制御について考察する。
光反射阻害部9の画像を適正に撮影するためには、図8(a)に点線で示すように、光反射阻害部9の撮影時における露光時間を他の部位を撮影するときの露光時間より長くする必要がある。露光制御を行わない場合には、図8(a)に実線で示したように、上記他の部位を撮影するときに適合する露光時間に固定設定されるので、光反射阻害部9aの適正な画像を得ることができない。
Here, as shown in FIG. 8, the exposure control in the case where the light
In order to appropriately capture an image of the light reflection inhibition unit 9, as shown by a dotted line in FIG. 8A, the exposure time at the time of imaging of the light reflection inhibition unit 9 is the exposure time when imaging other parts. Need to be longer. When the exposure control is not performed, as shown by a solid line in FIG. 8A, the exposure time suitable for photographing the other part is fixedly set. I can't get an image.
一方、前述した特許文献1に記載の従来の露光制御によれば、図8(b)に示すように、露光制御の遅れのために光反射阻害部9aの一部に対してのみ適正な露光時間が設定されることになるので、光反射阻害部9a全体の画像を適正に撮影することができない。
On the other hand, according to the conventional exposure control described in
これに対して、本発明によれば、図8(a)に実線で示したように、光反射阻害部9aの撮影期間中、この光反射阻害部9aに適合する露光時間が設定されるので、この光反射阻害部9aの適正な画像を得ることができる。
On the other hand, according to the present invention, as shown by the solid line in FIG. 8A, the exposure time suitable for the light
3 車両
5,7 画像入力装置
9 撮影対象
11 明るさ算出装置
13 車両位置検出装置
15 露光時間制御装置
17 リアクションプレート
19 台座
21 溶接部
23 光源
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記車両の走行方向前方側および後方側にそれぞれに配設した第1および第2の画像入力手段と、
前記第1の画像入力装置によって撮影された前記撮影対象の画像の明るさを検出する明るさ検出手段と、
前記画像の明るさに基づいて、その画像の撮影位置における第2の画像入力装置の最適露光時間を設定する最適露光時間設定手段と、
前記第2の画像入力装置が前記第1の画像入力装置の撮影位置に到達するタイミングで、前記最適露光時間を前記第2の画像入力装置に対する露光時間
として指示する露光時間指示手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 An apparatus for photographing an object to be photographed from a running vehicle,
First and second image input means respectively disposed on the front side and the rear side in the running direction of the vehicle;
Brightness detection means for detecting the brightness of the image to be imaged captured by the first image input device;
An optimum exposure time setting means for setting an optimum exposure time of the second image input device at the photographing position of the image based on the brightness of the image;
Exposure time instruction means for instructing the optimum exposure time as an exposure time for the second image input device at a timing when the second image input device reaches the photographing position of the first image input device;
An imaging apparatus comprising:
前記溶接部の明るさをその周辺の明るさよりも明るくするよう照明する照明手段を更に設け、
前記明るさ検出手段は、
前記第1の画像入力装置によって撮影された前記溶接部およびその周辺の画像の輝度に基づいて、前記溶接部の範囲を検出する溶接部範囲検出手段と、
前記溶接部の範囲の明るさを前記撮影対象の明るさとして算出する演算手段と、
を備えることを特徴とする画像撮影装置。 In the case where the object to be imaged is a welded portion of a reaction plate for a linear motor that exists intermittently in the traveling direction of the vehicle,
Illuminating means for illuminating the welded portion so that the brightness of the welded portion is brighter than the surrounding brightness,
The brightness detection means includes
A welded part range detecting means for detecting a range of the welded part based on brightness of the image of the welded part and its surroundings photographed by the first image input device;
Calculating means for calculating the brightness of the range of the welded portion as the brightness of the photographing object;
An image photographing apparatus comprising:
前記車両の走行方向前方側および後方側にそれぞれに第1および第2の画像入力手段を配設するステップと、
前記第1の画像入力装置によって前記撮影対象を撮影するステップと、
前記第1の画像入力装置によって撮影された画像の明るさを算出するステップと、
前記画像の明るさに基づいて、その撮影位置での第2の画像入力装置の最適露光時間を設定するステップと、
前記第2の画像入力装置が前記第1の画像入力装置の撮影位置に到達するタイミングで、第2の画像入力装置の露光時間を前記最適露光時間に設定するステップと、
を含むことを特徴とする撮像方法。 A method for photographing an object to be photographed from a running vehicle,
Disposing first and second image input means on the vehicle traveling direction front side and rear side, respectively;
Photographing the photographing object with the first image input device;
Calculating the brightness of an image captured by the first image input device;
Setting an optimal exposure time of the second image input device at the shooting position based on the brightness of the image;
Setting the exposure time of the second image input device to the optimum exposure time at the timing when the second image input device reaches the photographing position of the first image input device;
An imaging method comprising:
前記溶接部の明るさをその周辺の明るさよりも明るくするよう照明するステップが更に付加され、
前記画像の明るさを算出するステップは、
前記第1の画像入力装置によって撮影された前記溶接部およびその周辺の画像の輝度に基づいて、前記溶接部の範囲を検出するステップと、
前記溶接部の範囲の明るさを前記撮影対象の明るさとして算出するステップと、
を含むことを特徴とする請求項4に記載の撮像方法。 In the case where the object to be imaged is a welded portion of a reaction plate for a linear motor that exists intermittently in the traveling direction of the vehicle,
A step of illuminating the welded portion so that the brightness of the weld is brighter than the surrounding brightness is further added,
The step of calculating the brightness of the image includes
Detecting a range of the welded portion based on brightness of the image of the welded portion and its surroundings photographed by the first image input device;
Calculating the brightness of the range of the weld as the brightness of the object to be photographed;
The imaging method according to claim 4, further comprising:
Priority Applications (1)
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JP2004127479A JP2005311798A (en) | 2004-04-23 | 2004-04-23 | Imaging device and imaging method |
Applications Claiming Priority (1)
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