JP2007264087A - Focus state detecting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カメラのピント状態を検出するピント状態検出装置に関する。 The present invention relates to a focus state detection device that detects a focus state of a camera.
オートフォーカス機能を持たないカメラ(例えば車載カメラ)においては、その組立段階でピント調整が必要とされる。 Cameras that do not have an autofocus function (for example, in-vehicle cameras) require focus adjustment at the assembly stage.
従来のピント調整装置では、カメラでテストパターンを撮像してその撮像画像の映像信号から所定帯域の周波数成分を抽出し、その周波数成分における電圧レベルが画像の精細度と対応していることに着目して、その周波数成分における電圧レベルが最大となるように、カメラのアジャスタを調整してカメラのレンズ位置を調整することで、カメラのピント状態をジャストピントに調整している。 In a conventional focus adjustment device, a test pattern is captured by a camera, a frequency component in a predetermined band is extracted from the video signal of the captured image, and the voltage level in the frequency component corresponds to the definition of the image Then, the focus state of the camera is adjusted to just focus by adjusting the camera adjuster and adjusting the lens position of the camera so that the voltage level in the frequency component becomes maximum.
この様なピント調整に関連する先行技術として特許文献1が知られている。
しかしながら、従来のピント調整装置では、撮像画像の映像信号中に前記所定帯域の周波数成分があまり含まれていない場合には、改めて前記所定帯域の周波数成分を撮像画像の映像信号中から抽出し直す必要があるという欠点があった。 However, in the conventional focus adjustment device, when the frequency component of the predetermined band is not included in the video signal of the captured image, the frequency component of the predetermined band is extracted again from the video signal of the captured image. There was a drawback that it was necessary.
この欠点の解決策として、複数の帯域の周波数成分を抽出するフィルタ回路を備えておき、そのフィルタ回路により予め複数の帯域の周波数成分を抽出し、そのうち周波数成分が十分含まれている帯域の周波数成分を用いてピント調整させる案が考えられる。 As a solution to this drawback, a filter circuit for extracting frequency components in a plurality of bands is provided, and frequency components in a plurality of bands are extracted in advance by the filter circuit, and a frequency in a band in which the frequency components are sufficiently contained. It is conceivable to adjust the focus using the components.
従来のピント調整装置および上記の案では、いずれにしても、周波数成分抽出フィルタ(即ち複雑な回路)を用いるので、装置が複雑になるという欠点があった。 In any case, the conventional focus adjustment device and the above-mentioned proposal have a drawback that the device becomes complicated because a frequency component extraction filter (that is, a complicated circuit) is used.
また従来のピント調整装置では、ジャストピント以外のピント状態を検出することができなかったので、カメラのピント状態を任意のピント状態に調整することができないという欠点もあった。 In addition, since the conventional focus adjustment device cannot detect a focus state other than just focus, there is a disadvantage that the focus state of the camera cannot be adjusted to an arbitrary focus state.
そこで、この発明の課題は、簡単な構成でカメラの任意のピント状態を検出できるピント状態検出装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a focus state detection apparatus that can detect an arbitrary focus state of a camera with a simple configuration.
上記課題を解決する為に、請求項1に記載の発明は、カメラの撮像画像に映った所定模様のテストパターンの所定範囲に生じるぼやけ領域の面積が前記カメラのピント状態に応じて増減変化することを利用して、前記カメラのピント状態を検出するピント状態検出装置であって、前記テストパターンは、高輝度色領域と低輝度色領域とがそれらの少なくとも一方の幅が徐々に増大するように交互に繰り返された模様を有しており、前記カメラにより撮像された前記テストパターンの映った撮像画像内から、輝度信号に基づき前記ぼやけ領域を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された前記ぼやけ領域の面積を算出する算出手段と、前記算出手段により算出された前記ぼやけ領域の面積の大きさに基づき、前記カメラのピント状態を検出する検出手段と、を備えるものである。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
請求項2に記載の発明は、前記抽出手段は、前記撮像画像に対して順に輪郭抽出処理、2値化処理および膨張処理を行って、前記撮像画像中から前記ぼやけ領域を抽出するものである。 According to a second aspect of the present invention, the extraction unit performs contour extraction processing, binarization processing, and expansion processing on the captured image in order to extract the blur region from the captured image. .
請求項1に記載の発明によれば、カメラにより撮像された放射線模様のテストパターンの映った撮像画像内から輝度信号に基づきぼやけ領域を抽出してその面積を算出し、その面積の大きさに基づきカメラのピント状態を検出するので、その面積の大きさに基づきジャストピント以外のピント状態を簡単に検出できる。 According to the first aspect of the present invention, the blur area is extracted based on the luminance signal from the captured image in which the test pattern of the radiation pattern captured by the camera is reflected, the area is calculated, and the size of the area is calculated. Since the focus state of the camera is detected based on this, it is possible to easily detect a focus state other than just focus based on the size of the area.
また、撮像画像の輝度信号に基づきぼやけ領域の面積を求めてカメラのピント状態を検出するので、即ち撮像画像の周波数成分を用いないので、従来の様に周波数成分抽出フィルタを用いずに済み、装置を簡単な構成で構成できる。 In addition, since the focus state of the camera is detected by obtaining the area of the blurred region based on the luminance signal of the captured image, that is, since the frequency component of the captured image is not used, it is not necessary to use a frequency component extraction filter as in the past. The apparatus can be configured with a simple configuration.
請求項2に記載の発明によれば、撮像画像に対して順に輪郭抽出処理、2値化処理および膨張処理を行って、撮像画像中からぼやけ領域を抽出するので、周知の画像処理技術を利用して簡単に撮像画像中からぼやけ領域を抽出できる。 According to the second aspect of the present invention, the contour extraction process, the binarization process, and the expansion process are sequentially performed on the captured image to extract the blurred region from the captured image, so that a known image processing technique is used. Thus, a blurred region can be easily extracted from the captured image.
図1は、この実施の形態に係るピント状態検出装置を用いたピント調整装置の構成概略図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a focus adjustment device using the focus state detection device according to this embodiment.
このピント調整装置1は、図1の様に、オートフォーカス機能を持たないカメラ(例えば車載カメラ)5に対し、例えばその組立段階において、そのピント状態を所定のピント状態に調整するものである。
As shown in FIG. 1, the
このピント調整装置1は、所定模様のテストパターン3と、カメラ5のレンズ位置を光軸方向に沿って前後に調整する駆動装置7と、カメラ5の撮像画像に映ったテストパターン3に基づきカメラ5のピント状態を検出するピント状態検出部(ピント状態検出装置)9と、ピント状態検出部9の検出結果に基づき、カメラ5のピント状態が所定のピント状態になる様に駆動装置7を駆動制御する制御部11とを備える。
The
ここでは、カメラ5は、例えば、略円筒形のホルダ部5aと、ホルダ部5aの一端から挿入配置された光学系のレンズユニット5bと、ホルダ部5aの他端から挿入配置されたCCDまたはCMOS等の撮像素子5cとを有しており、予め定められた撮像範囲からの光をレンズユニット5bによって撮像素子5cの受光面上に結像して像を得るものである。
Here, the
レンズユニット5bは、アジャスタ部5dによって、ホルダ部5aに結合されている。アジャスタ部5dを回転させることで、ホルダ部5aの軸方向に沿ってレンズユニット5bが移動する構成となっている。そして、このレンズユニット5bの移動によりカメラ5のピント状態が調整される。またアジャスタ部5dは、その外周部に駆動装置7によって従動回転可能なように従動歯車部5eを有している。
The
テストパターン3は、高輝度色領域と低輝度色領域とが、それらの少なくとも一方の幅が徐々に増大する様に交互に繰り返された模様を有している。具体的にはここでは、テストパターン3は、例えば図2の様に、低輝度色(例えば、黒色)領域である線状の黒色領域3Bと、高輝度色(例えば、白色)領域である線状の白色領域3Wとが放射線状に配置された放射線模様(即ちそれらの両方の幅が中心点から径方向外側に向かって徐々に増大する様に周方向に交互に繰り返された模様)をしている。
The
ピント状態検出部9は、図3の様に、カメラ5の撮像画像Gに映った所定模様(ここでは放射線模様)のテストパターン3の所定範囲(ここでは放射線中央)に生じるぼやけ領域3aの面積が、カメラ5のピント状態に応じて増減変化する(即ち、カメラ5のピント状態がジャストピントに近づくほど、ぼやけ領域3aの面積は小さくなる)ことを利用して、カメラ5のピント状態を検出する。
As shown in FIG. 3, the focus
尚、テストパターン3として一般に、高輝度色領域と低輝度色領域とがそれらの少なくとも一方の幅が同方向に徐々に増大する様に交互に繰り返された模様のものを用いた場合は、カメラ5のピント状態に応じて、当該テストパターンの前記幅の比較的狭い部分にぼやけ領域が生じる。
In general, when the
このピント状態検出部9は、図1の様に、カメラ5により撮像されたテストパターン3の映った撮像画像G内から、輝度信号に基づきぼやけ領域3aを抽出する抽出手段9aと、抽出手段9aにより抽出されたぼやけ領域3aの面積を算出する算出手段9bと、算出手段9bにより算出されたぼやけ領域3aの面積の大きさに基づき、カメラ5のピント状態を検出する検出手段9cとを備える。
As shown in FIG. 1, the focus
抽出手段9aは、撮像画像Gに対して順に切出処理、輪郭抽出処理、2値化処理および膨張処理を行って、撮像画像G中からぼやけ領域3aを抽出する。
The
より詳細には、上記の切出処理では、図4の様に、撮像画像G中からテストパターン3の映った部分が切り出される。そして上記の輪郭抽出処理では、図5の様に、その切り出された部分の輝度信号に対して微分フィルタ(例えばPrewittフィルタ)が施されてテストパターン3の放射線模様の輪郭が抽出される。そして上記の2値化処理では、図6の様に、各画素において輝度が所定値以上の画素は白にされ、所定値未満の画素は黒にされる。そして上記の膨張処理では、図7の様に、各画素においてその画素の近傍に一つでも白があればその画素が白にされ、この結果、撮像画像Gに映ったテストパターン3(放射線模様)は、ぼやけていない領域3bは白色になり、ぼやけた領域(ぼやけ領域)3aは黒色になる。この様にして撮像画像G中からぼやけ領域3aが黒色領域として抽出される。
More specifically, in the above-described cutting process, a portion where the
算出手段9bは、抽出手段9aにより抽出処理された画像の所定範囲(例えば中央部分)3c(図7参照)内の黒色領域(ぼやけ領域)3aの面積を算出することで(ここでは所定範囲3c内の黒色領域3aの画素数を算出することで)、ぼやけ領域3aの面積を算出する。
The calculating
検出部9cは、算出手段9bのその算出結果に基づきカメラ5のピント状態を数値(ぼやけ領域3aの面積に応じて定まる数値)として検出する。
The detection unit 9c detects the focus state of the
駆動装置7は、図1の様に、カメラ5のアジャスタ部5dの従動歯車部5eと噛み合わせてアジャスタ部5dを回転させる駆動歯車部7aと、駆動歯車部7aを回転駆動させる駆動部7bとを備える。
As shown in FIG. 1, the drive device 7 is engaged with the driven
制御部11は、ピント状態検出部9の検出結果と予め設定された所定の閾値(前記所定のピント状態に対応する閾値)とを比較し、両者の値が一致する様に駆動装置7の駆動部7bを駆動制御することで、カメラ5のレンズユニット5bのレンズ位置(撮像素子5cの受光面からの光軸方向の相対的な位置)を調整する。尚、上記の所定の閾値を所望の閾値に設定することで、カメラ5のピント状態は所望のピント状態に調整される。
The
次に、このピント調整装置1の動作を説明する。
Next, the operation of the
まず図1の様に、カメラ5を、そのアジャスタ部5dの従動歯車部5eに駆動装置7の駆動歯車部7aが噛み合うようにして所定の固定台(不図示)に設置する。そしてこの状態で、カメラ5の正面にテストパターン3を配置して、そのテストパターン3をカメラ5により撮像させる。
First, as shown in FIG. 1, the
撮像されたその撮像画像G(図3参照)は、ピント状態検出部9に出力され、上述の様に、抽出手段9aによりそのテストパターン3の映った撮像画像G内から、輝度信号に基づきぼやけ領域3aが抽出され、そして算出手段9bによりその抽出されたぼやけ領域3aの面積が算出され、そして検出手段9cによりそのぼやけ領域3aの面積の大きさに基づきカメラ5のピント状態が検出される。
The captured image G (see FIG. 3) is output to the focus
そして制御部11により、ピント状態検出部9の前記検出結果と予め設定された所定の閾値(前記所定のピント状態に対応する閾値)とが比較される。そして両者が一致している場合は、カメラ5のピント状態は前記所定のピント状態になっているとしてピント調整が終了され、他方、両者が一致してない場合は、両者の値が一致する様に駆動装置7の駆動部が駆動制御されて、カメラ5のレンズユニット5bのレンズ位置が調整される。こうして、カメラ5のピント状態が所定のピント状態に調整される。
Then, the
以上の様に構成されたピント調整装置1によれば、カメラ5により撮像された所定模様(ここでは放射線模様)のテストパターン3の映った撮像画像G内から、輝度信号に基づきぼやけ領域3aを抽出してその面積を算出し、その面積の大きさに基づきカメラ5のピント状態を検出するので、その面積の大きさに基づきジャストピント以外のピント状態を簡単に検出できる。
According to the
また、撮像画像の輝度信号に基づきぼやけ領域3aの面積を求めてピント状態を検出するので、即ち撮像画像の周波数成分を用いないので、従来の様に周波数成分抽出フィルタを用いずに済み、ピント状態検出装置(従ってピント調整装置1)を簡単な構成で構成できる。
Further, since the focus state is detected by obtaining the area of the
また、撮像画像に対して順に輪郭抽出処理、2値化処理および膨張処理を行って、撮像画像中からぼやけ領域3aを抽出するので、周知の画像処理技術を利用して簡単に撮像画像中からぼやけ領域3aを抽出できる。
In addition, since the contour extraction process, the binarization process, and the expansion process are sequentially performed on the captured image to extract the
尚、この実施の形態では、テストパターン3として放射線模様のテストパターンを用いたが、その代わりに、図8の様な同心円模様のテストパターン3’や、図9の様な同心矩形模様のテストパターン3''や、図10の様な縞模様のテストパターン3'''を用いても良い。
In this embodiment, the radiation pattern test pattern is used as the
より詳細には、図8の同心円模様のテストパターン3’は、環状の黒色領域3B’と環状の白色領域3W’とがそれらの両方の幅が中心部3s’から径方向外側に向かって徐々に増大する様に径方向に交互に繰り返された模様をしている(尚、黒色領域3B’については、幅を増大させずに一定幅の線にしてもよい)。このテストパターン3’では、カメラ5のピント状態に応じて、中心部3s’を含む幅の比較的狭い中央部分にぼやけ領域が生じる。
More specifically, in the
また図9の同心矩形模様のテストパターン3''は、矩形状の黒色領域3B''と矩形状の白色領域3W''とがそれらの両方の幅が中心部3s''から径方向外側に向かって徐々に増大する様に径方向に交互に繰り返された模様をしている(尚、黒色領域3B''については、幅を増大させずに一定幅の線にしてもよい)。このテストパターン3''では、カメラ5のピント状態に応じて、中心部3s''を含む幅の比較的狭い中央部分にぼやけ領域が生じる。
Further, the
また図10の縞模様のテストパターン3'''は、線状の黒色領域3B'''と線状の白色領域3W'''とがそれらの両方の幅が中心線(ここでは斜め線)3s'''からその中心線3s'''の直交方向外側に向かって徐々に増大する様にその中心線3s'''の直交方向に交互に繰り返された模様をしている(尚、中心線3s'''は縦線でも横線でも構わない)。このテストパターン3'''では、カメラ5のピント状態に応じて、中心線3s'''を含む幅の比較的狭い中央部分にぼやけ領域が生じる。
Further, the
1 ピント調整装置
3 テストパターン
3a ぼやけ領域
5 カメラ
7 駆動装置
9 ピント状態検出部
9a 抽出手段
9b 算出手段
9c 検出手段
11 制御部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記テストパターンは、高輝度色領域と低輝度色領域とが、それらの少なくとも一方の幅が徐々に増大する様に交互に繰り返された模様を有しており、
前記カメラにより撮像された前記テストパターンの映った撮像画像内から、輝度信号に基づき前記ぼやけ領域を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された前記ぼやけ領域の面積を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された前記ぼやけ領域の面積の大きさに基づき、前記カメラのピント状態を検出する検出手段と、
を備えることを特徴とするピント状態検出装置。 Focus state detection that detects the focus state of the camera by utilizing the fact that the area of the blur region generated in the predetermined range of the test pattern of the predetermined pattern reflected in the captured image of the camera changes in accordance with the focus state of the camera A device,
The test pattern has a pattern in which a high luminance color region and a low luminance color region are alternately repeated so that the width of at least one of them gradually increases,
Extraction means for extracting the blur region based on a luminance signal from within a captured image of the test pattern captured by the camera;
Calculating means for calculating the area of the blurred region extracted by the extracting means;
Detecting means for detecting a focus state of the camera based on the size of the area of the blurred region calculated by the calculating means;
A focus state detection device comprising:
2. The focus according to claim 1, wherein the extraction unit sequentially performs contour extraction processing, binarization processing, and expansion processing on the captured image to extract the blurred region from the captured image. State detection device.
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