JP2007318262A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【構成】監視エリアに対して一定周期で取得した画像に対してその動き量を検出する、もしくは外部のセンサを用いて監視エリアの動きを検出し、ある規定量に対する動き量に基づいて動作周波数を変更することを特徴とする。動き量が規定量を満たした後、規定量を満たさなくなってから所定時間が経過する場合は動作周波数を降下させることを特徴とする。
【効果】動作周波数を監視エリアの状態に基づいて変更させることにより、低消費電力化を図ることができる。
【選択図】図５

Description

この発明は、撮像装置に関し、特にたとえば、センサ情報を処理するＣＰＵを搭載した監視カメラにおいて低消費電力化を行う監視カメラ装置に関する。

屋外や屋内の任意のエリアを監視する監視カメラにおいて、使用者に監視エリアの異常を知らせるために、モーションセンサや人感センサ等のセンサ情報を用いて異常があったか否かを判断しているものがある。そのような監視カメラでは、異常があったことを判断されない状態、つまり監視エリアに変化がない状態でも、監視カメラ内のＣＰＵにおいて各回路間で処理の同期を取るための動作周波数を一定にしていたので、監視カメラ全体の消費電力は一定であった。しかし、今日では電子機器等の消費電力を減らす省エネルギー化が進んでおり、監視カメラも同様に低消費電力化を行うことが望ましい。

一般に、ＣＰＵを搭載する電子機器等の消費電力を下げる手段として、ＣＰＵやその周辺に関係するＬＳＩの動作周波数を下げることにより低消費電力化を行うことが考えられる。例えば、ＣＰＵの場合において消費電力は動作周波数に比例し、また印加電圧の２乗に比例するため、省電力化の効果を促すには印加電圧を下げるか動作周波数を下げればよい。しかしながら、印加電圧を下げた場合、電圧が基準値以下になってしまい、誤動作の原因となる可能性があるため電圧は一定に保つ必要がある。従って、ＣＰＵの低消費電力化には動作周波数を低減することが考えられる。また、監視エリア内で侵入者等による異常を検知した場合は、画像取得速度を高くするべく、動作周波数を通常に戻した方が良い。そこで、カメラ制御装置において、ある条件に基づいて画像取得速度を高くするものが特許文献１に開示されている。
特開平９−２６６５４８号公報〔Ｈ０４Ｎ ５／２３２〕

従来技術１におけるカメラ制御装置は、使用者によって監視カメラが操作されない場合は、監視カメラが操作される場合に比較して画像取得速度が高いところから低くしているが、従来技術１では、ＣＰＵの動作周波数の低減することによる低消費電力化に関しては特に技術課題の認識がなく、その課題に係る解決手段が開示されていない。従って、ＣＰＵの動作周波数の低減による低消費電力化に関して改善の余地がある。

本発明は上記の問題を解決するもので、消費電力の削減を図る撮像装置を提供することを目的とする。

第一の発明における撮像装置では、所定時間毎に被写体の画像を取り込む撮像素子（１４）と、撮像素子から出力される撮像信号に所定の信号処理を施す信号処理手段（１６）と、被写体の動き量を検出する動き量検出手段（２０）と、動き量が所定条件を満足する場合に撮像素子及び／または信号処理手段を駆動させるための動作周波数を変更すること（Ｓ２１〜Ｓ４５）を特徴とする。

第一の発明によれば、動き量を所定条件満足したときに動作周波数を変更することにより、撮像装置の消費電力に変化をもたらすことが出来る。
第二の発明は、第一の発明の撮像装置における所定条件において、動き量が規定量を満たす場合、フレームレートを上昇させること（Ｓ２１〜Ｓ２９）を特徴とする。

第二の発明によれば、動き量が規定量を満たす場合に動作周波数を上昇させることにより、撮像装置の処理動作を高速にすることができる。

第三の発明は、第一〜第二の発明のいずれかの撮像装置における所定条件において、動き量が規定量を満たしてから所定時間が経過する場合、動作周波数を降下させること（Ｓ２１〜Ｓ４５）を特徴とする。

第三の発明によれば、動き量が規定量を満たしてから所定時間が経過する場合に動作周波数を降下させることにより、低消費電力化を図ることができる。

第四の発明は、第一〜第三の発明のいずれかの撮像装置における所定条件において、動き量が規定量を満たさず所定時間が経過する場合に動作周波数を降下させること（Ｓ２１〜Ｓ４５）を特徴とする。

第四の発明によれば、動き量が規定量を満たさず所定時間が経過する場合に動作周波数を降下させることにより低消費電力化を図ることが出来る。

第五の発明は、所定時間毎に被写体の画像を取り込む撮像素子（１４）と、撮像素子から出力される撮像信号に所定の信号処理を施す信号処理手段（１６）と、被写体の異常を検出する異常検出手段（３２、３０）と、異常検出に基づいて撮像素子及び／または信号処理手段を駆動させるための動作周波数を変更すること（Ｓ２１〜Ｓ４５）を特徴とする。

第六の発明は、第五の発明の撮像装置において、異常を検出すると、フレームレートを上昇させること（Ｓ２１〜Ｓ２９）を特徴とする。

第七の発明は、第五〜第六の発明のいずれかの撮像装置において、異常を検出してから所定時間が経過すると動作周波数を降下させること（Ｓ２１〜Ｓ４５）を特徴とする。

第八の発明は、第五〜第七の発明のいずれかの撮像装置において、異常を検出せず所定時間が経過すると動作周波数を降下させること（Ｓ２１〜Ｓ４５）を特徴とする。

第九の発明は、所定時間毎に取り込まれた被写体の撮像信号に所定の信号処理を施す信号処理手段（１６）と、信号処理手段により信号処理が施された撮像信号を記憶する記憶手段（Ｓ２２）と、被写体の動き量を検出する動き量検出手段（２０、３２、３０）と、動き量が所定条件を満足する場合に動作周波数を変更する周波数変更手段（Ｓ２１〜Ｓ４５）と、動作周波数に基づいて記憶手段により記憶される撮像信号の量を制御する制御手段（２６）を備える撮像装置。

本実施例における撮像装置の一例である監視カメラシステム１０のブロック図を図１に示す。

本実施例の撮像装置１０は、撮像レンズ１２、撮像素子（ＣＣＤ）１４、画像処理回路１６、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１８、モーションセンサ２０、ＲＡＭ２２、ＦｌａｓｈＲＯＭ２４、ＣＰＵ２６（タイマ２６ａおよび逓倍回路２６ｃを備える）、外部クロック回路２８、外部センサ処理回路３０、入力端子３２、外部インタフェース３４および出力端子３６を備えて構成されている。

撮像レンズ１２は、被写体の光学像を撮像素子１４の撮像面上に結像させる。制御回路１８は撮像素子１４に入る光を調節し、撮像素子１４によって取り込まれた被写体の光学像は画像信号として画像処理回路１６に出力され、画像処理回路１６によって相関２重サンプリング、ゲイン調節、Ａ／Ｄ変換、白バランス調整、色分離およびＹＵＶ変換などの処理が施される。

ＣＰＵ２６は、画像処理回路１６、タイミングジェネレータ１８、モーションセンサ２０、ＲＡＭ２２、ＦｌａｓｈＲＯＭ２４、外部クロック回路２８および外部センサ処理回路３０に接続されている。ＣＰＵ２６は、ＦｌａｓｈＲＯＭ２４に格納されているプログラムに従って、画像処理回路１６、タイミングジェネレータ１８、ＲＡＭ２２および外部インタフェース３４の制御を行う。またＣＰＵ２６の内部にはタイマ２６ａおよび逓倍回路２６ｃを備えており、タイマ２６ａは後述するＣＰＵ２６の動作周波数変更およびフレームレート変更処理において所定の時間を計測する。逓倍回路２６ｃでは、図示しない監視カメラシステム１０のマイコンの指示に従って外部クロック回路２８を通じてＣＰＵ２６に与えられる周波数を整数倍の周波数に変換する。変換された周波数が本実施例における監視カメラシステム１０の動作周波数として、例えば、デジタル画像データの画像処理回路１６からの出力タイミングがＣＰＵ２６によって制御されるように、該システムが制御される。

また、タイミングジェネレータ１８は、ＣＰＵ２６から指示される周期で画像を取り込むよう撮像素子１４にタイミングを出力する。そして該周期で取得された各々の画像信号は、画像処理回路１６によってそれぞれ上述した処理がなされ、デジタル画像データとしてモーションセンサ２０および外部インタフェース３４へ出力され、かつＲＡＭ２２へ格納される。外部インタフェース３４は、デジタル画像データをＮＴＳＣ信号またはＰＡＬ信号に変換し、出力端子３６へ出力する。本実施例では、デジタル画像データとしてＲＡＭ２２へ格納されているが、撮像素子１４からアナログ画像データとして直接ＲＡＭ２２へ格納される場合もある。その場合は、画像処理回路１６を介さない。

モーションセンサ２０は、画像処理回路１６から出力されたデジタル画像データより、被写界に動きがあったか否かを判別する。具体的には、本出願人によって出願された特願平１０−２８７０１に開示されている動き検出装置のように、監視画面に予め対象物体の動きを監視する変化有監視点と対象物が動いても変化しない無変化監視点を設定しておき、画像処理回路１６から出力されるデジタル画像データから輝度信号を算出して、図示しないモーションセンサ２０内に設けられたメモリに１フレーム分のデータを格納する。そしてメモリに格納されたデータを読み出して、図示しないモーションセンサ２０内に設けられた最新データメモリに格納し、次の１フレーム分のデータがメモリに取り込まれたら最新データメモリのデータを図示しないモーションセンサ２０内に設けられた前回データメモリに移動し、最新データメモリに次の１フレームデータをメモリから取り込む。次に、前回データメモリのデータとそのデータに対応する１フレーム後の最新データメモリのデータを取り出して順次２つのデータを比較していき、変化有監視点に対応するデータに変化があった場合で、無変化監視点に対応するデータに変化がなかったときに、被写界に動きがあったとして、トリガをＣＰＵ２６に与える。

また、パッシブ赤外線方式の外部センサは、センサ部３２および外部センサ処理回路３０により構成されている。入力端子３２は、人間等の動物の体温によって放射される赤外線を検出し、外部センサ処理回路３０は、該赤外線と動きが同時に存在したときに被写界に動きがあったか否かを判断し、トリガをＣＰＵ２６に与える。ＣＰＵ２６はトリガを検出するとフラグＦｓｅを立てる。本実施例では、パッシブ赤外線方式の外部センサを用いたが、赤外線方式以外の動きが感知できるセンサであれば良い。

次に、図１および図２を参照して監視カメラシステム１０を制御するＣＰＵ２６の動作について説明する。ＣＰＵ２６は、監視カメラシステム１０内の図示しない操作部によって電源が入れられ、監視を指示する操作が行われると、ＣＰＵ２６はタイミングジェネレータ１８に通常のフレームレートである１５ｆｐｓで画像を取得するよう制御信号を送る。ここで図２（Ａ）に示すように、本実施例における監視カメラシステム１０の通常の動作周波数は、１／Ｔ〔Ｈｚ〕とする。タイミングジェネレータ１８は、撮像素子１４に対して、画像信号の取得のタイミングを出力する。取得された各々の画像信号は以後、上述のように画像処理回路１６を経て各々の回路に出力される。この時、デジタル画像データは、現在の動作周波数１／Ｔ〔Ｈｚ〕に基づいて出力される。

モーションセンサ２０に出力されたデジタル画像データは、後述する被写界の動き判定に基づく動作周波数変更およびフレームレート変更処理に利用される。画像処理回路１６から出力された複数のデジタル画像データによって、モーションセンサ２０およびセンサ部３２および外部センサ処理回路３０によるパッシブ赤外線方式の外部センサにより被写界に動きがあったと判定された場合は、上述のようにトリガがＣＰＵ２６へ出力される。ＣＰＵ２６はトリガを検出すると、フラグＦｓｅを立て、タイマ２６ａをスタートさせる。そして、ＣＰＵ２６内の逓倍回路２６ｃによって図２（Ａ）に示す動作周波数１／Ｔ〔Ｈｚ〕から、図２（Ｂ）に示す動作周波数２／Ｔ〔Ｈｚ〕へ動作周波数を変換する。ＣＰＵ２６はタイミングジェネレータ１８に対し、フレームレートを現在の１５ｆｐｓから３０ｆｐｓへ上昇するように指示信号を送る。タイミングジェネレータ１８は該指示に基づいて、撮像素子１４に対して、３０ｆｐｓで画像を取得する画像信号の取得タイミングを出力する。従って、被写界に動きがあった際には、フレームレートを高くすることができ、重要な画像を逃すことがない。

そして、被写界に動きがあったと判定されてスタートされたタイマ２６ａがセンサの動きが検出されなくなってから所定時間のカウントを完了すると、ＣＰＵ２６はタイミングジェネレータ１８に対し、フレームレートを現在の３０ｆｐｓから通常状態である１５ｆｐｓへ減少させるように指示信号を送る。そして、ＣＰＵ２６内の逓倍回路２６ｃによって図２（Ｂ）に示す動作周波数２／Ｔ〔Ｈｚ〕から、図２（Ａ）に示す動作周波数１／Ｔ〔Ｈｚ〕へ動作周波数を変換する。このように動作周波数が１／２倍の動作周波数に変更されることにより、ＣＰＵ２６の消費電力を抑えることが出来る。ここで、フレームレートを低くしているが、被写界に動きがないと判断されているため問題がない。このようにフレームレートを低くするように制御されるため、撮像素子１４を駆動するための消費電力を抑えることが出来る。また、撮像素子１４から出力され、画像処理回路１６で処理される画像信号の量は、通常の時にくらべ１／２倍であるため画像処理回路１６を駆動するための消費電力を抑えることが出来る。

上述のように、被写界に動きがあってから所定時間経つと動作周波数が低い状態になり、かつフレームレートを低くすることによりＣＰＵ２６、撮像素子１４および画像信号処理回路１６の消費電力を抑えることができる。

上述したＣＰＵ２６の動作を図３〜５のフロー図を参照して説明する。図３は、監視を指示する動作がなされてから、監視の停止を指示する動作がなされるまでの監視エリアの動きを検出する動き検出処理を示すフロー図であり、図４は監視を指示する動作がなされてから、監視の停止を指示する動作がなされるまでの一連の撮像動作を示すフロー図である。ＣＰＵ２６はこの二つの処理を並行して行う。

まず、図３を参照して動き検出処理におけるＣＰＵ２６の動作について説明する。ＣＰＵ２６は、監視を停止する指示がなされたか否かを判断する（ステップＳ１）。停止する指示がなされたと判断した場合は（ＹＥＳ）、動き検出処理を終了する。監視を停止する指示がなされていないと判断すると（ＮＯ）、モーションセンサ２０からトリガが出力されたか否かを判断する（ステップＳ３）。モーションセンサ２０により出力されたと判断した場合は（ＹＥＳ）、フラグＦｓｅを立て（Ｆｓｅ＝１、ステップＳ５）、監視を停止する指示がなされたか否かを判断するステップＳ１に戻る。モーションセンサ２０からトリガが出力されていないと判断した場合は（ＮＯ）、外部センサ処理回路３０からトリガが出力されたか否かを判断する（ステップＳ７）。外部センサ処理回路３０からトリガが出力されたと判断した場合（ＹＥＳ）、フラグＦｓｅを立て（Ｆｓｅ＝１、ステップＳ５）、監視を停止する指示がなされたか否かを判断するステップＳ１に戻る。外部センサ処理回路３０からトリガが出力されていないと判断した場合（ＮＯ）、すなわちモーションセンサ２０および入力端子３２および外部センサ処理回路３０による外部センサから動き検出がなかったと判断された場合は、フラグＦｓｅをリセットし（Ｆｓｅ＝０、ステップＳ９）、ステップＳ３へ戻る。ＣＰＵ２６は、この動き検出処理をそのときに設定された動作周波数で実行する。

次に、図４を参照してＣＰＵ２６の撮像動作について説明する。ＣＰＵ２６はまず、通常状態であるフレームレートを１５ｆｐｓにすべくタイミングジェネレータ１８に指示信号を送り、動作周波数を１／Ｔにする（ステップＳ１１）。次に、監視を停止する指示がなされたか否かを判断する（ステップＳ１３）。停止する指示がなされたと判断した場合は（ＹＥＳ）、撮像処理を終了する。監視を停止する指示がなされていないと判断すると（ＮＯ）、動作周波数変更およびフレームレート変更処理を行う（ステップＳ１５）。この処理に関しては図５で説明する。そして、ステップＳ１７での処理が終わると上述した一連の画像撮像処理を行い（ステップＳ１７）、ステップＳ１３へ戻る。

図５を参照して、図４のステップＳ１５で示した動作周波数変更およびフレームレート変更処理について説明する。ＣＰＵ２６はまず、監視エリア内で動きがあったか否かを示すフラグが立っているか否かを判断する（Ｆｓｅ＝１？、ステップＳ２１）。フラグが立っていると判断した場合は（ＹＥＳ）、タイマ２６ａをリセットおよびスタートさせる（ステップＳ２３）。次に動作周波数が１／Ｔであるか否かを判断し（ステップＳ２５）、動作周波数が１／Ｔであると判断した場合は（ＹＥＳ）、動作周波数を上昇させるべく動作周波数を２／Ｔに変更する（ステップＳ２７）。そして、フレームレートを３０ｆｐｓにするべくタイミングジェネレータ１８に指示信号を送り（ステップＳ２９）、動作周波数変更処理およびフレームレート変更処理を終了する。ステップＳ２５において動作周波数が１／Ｔでないと判断した場合（ＮＯ）、フレームレートを３０ｆｐｓにするべくタイミングジェネレータ１８に指示信号を送り（ステップＳ２７）、動作周波数変更およびフレームレート変更処理を終了する。

ステップＳ２１においてフラグＦｓｅが立っていないと判断した場合は（Ｆｓｅ＝０、ＮＯ）、フレームレートおよび動作周波数が通常状態、つまりフレームレートが１５ｆｐｓかつ動作周波数が１／Ｔ〔Ｈｚ〕であるか否かを判断する（ステップＳ３１）。通常状態（フレームレートが１５ｆｐｓかつ、動作周波数が１／Ｔ）でないと判断した場合は（ＮＯ）、タイマ２６ａのカウントが完了したか否かを判断する（ステップＳ３３）。タイマ２６ａのカウントが完了したと判断した場合は（ＹＥＳ）、フレームレートおよび動作周波数を通常状態、つまりフレームレートを１５ｐｆｓにするべくタイミングジェネレータ１８に指示信号を送り動作周波数を１／Ｔ〔Ｈｚ〕にして（ステップＳ３５）終了する。タイマ２６ａのカウントが完了していないと判断した場合は（ＮＯ）、終了する。

ステップＳ３１においてフレームレートおよび動作周波数が通常状態であると判断した場合は（ＹＥＳ）、処理を終了する。上述したように、図５における動作周波数変更及びフレーム変更処理が終了した後は図３に示した撮像処理（ステップＳ１７）に進み、撮像停止動作があるまで動作周波数変更およびフレーム変更処理と撮像処理が繰り返される。

監視カメラシステムにおいて監視をする場合、侵入者等による異常（監視エリア内における動き）の検出がある場合というのは通常それほど多くない。以上説明したように、異常（監視エリア内の動き）がない場合は、ＣＰＵ２６の動作周波数を低減することにより、消費電力を抑えること出来る。また、異常があったときは、動作周波数を上昇させ、フレームレートを上昇させることにより、重要なシーンを逃すことはない。従って、従来の監視カメラシステムと比較した場合、平均的に観測すれば消費電力は小さくすることができる。消費電力が減少したことにより、電気料金の節約、しいては限りある資源の節約、温暖化の原因になるＣＯ２の削減に大きく役立てることができる。

なお、上記実施例によれば、監視エリア内の動きが検出されず所定時間を経過した場合に、フレームレートを降下させるべくタイミングジェネレータ１８に指示信号を送ることにより実現しているが、タイミングジェネレータ１８に指示信号を送らずに画像処理回路１６からデジタル画像データの出力を、そのときの動作周波数に従って制御することによりＲＡＭ２２に記憶されるデジタル画像データ量を低減してもよい。

本発明の一実施例である構成を示すブロック図である。 （Ａ）は動作周波数の一例を示す図であり、（Ｂ）は動作周波数の他の一例を示す図である。 本発明の一実施例の動作の一例を示すフロー図である。 本発明の一実施例の動作の一例を示す他のフロー図である。 本発明の一実施例の動作の一例を示すさらに他のフロー図である。

符号の説明

１４ …撮像素子
１６ …画像処理回路
１８ …制御回路
２０ …モーションセンサ
２６ …ＣＰＵ
２６ａ …タイマ
２６ｃ …逓倍回路
２８ …外部クロック回路
３２ …入力端子
３０ …外部センサ処理回路

Claims (9)

1. 所定時間毎に被写体の画像を取り込む撮像素子と、
   前記撮像素子から出力される撮像信号に所定の信号処理を施す信号処理手段と、
   前記被写体の動き量を検出する動き量検出手段と、
   前記動き量が所定条件を満足する場合に前記撮像素子及び／または前記信号処理手段を駆動させるための動作周波数を変更することを特徴とする撮像装置。
2. 前記所定条件において、前記動き量が規定量を満たす場合、フレームレートを上昇させることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記所定条件において、前記動き量が規定量を満たしてから所定時間が経過する場合、前記動作周波数を降下させることを特徴とする請求項１および２記載の撮像装置。
4. 前記所定条件において、前記動き量が規定量を満たさず所定時間が経過する場合、前記動作周波数を降下させることを特徴とする請求項１ないし３記載の撮像装置。
5. 所定時間毎に被写体の画像を取り込む撮像素子と、
   前記撮像素子から出力される撮像信号に所定の信号処理を施す信号処理手段と、
   前記被写体の異常を検出する異常検出手段と、
   前記異常検出に基づいて前記撮像素子及び／または前記信号処理手段を駆動させるための動作周波数を変更することを特徴とする撮像装置。
6. 前記異常を検出すると、フレームレートを上昇させることを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
7. 前記異常を検出してから所定時間が経過すると前記動作周波数を降下させることを特徴とする請求項５および６記載の撮像装置。
8. 前記異常を検出せず所定時間が経過すると前記動作周波数を降下させることを特徴とする請求項５ないし７記載の撮像装置。
9. 所定時間毎に取り込まれた被写体の撮像信号に所定の信号処理を施す信号処理手段と、
   前記信号処理手段により信号処理が施された撮像信号を記憶する記憶手段と、
   前記被写体の動き量を検出する動き量検出手段と、
   前記動き量が所定条件を満足する場合に動作周波数を変更する周波数変更手段と、
   前記動作周波数に基づいて前記記憶手段により記憶される撮像信号の量を制御する制御手段を備える撮像装置。