JP2008059846A - 照明装置、照明システム及び照明制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】状況に応じて適切な光量に自動調節する機能を有する照明装置を提供することにある。
【解決手段】画像処理を利用した照明制御を実行する照明装置が開示されている。この照明装置は、照明領域の映像を撮影するカメラ１３と、カメラ１３により撮影された映像の画像処理を実行する画像処理部１２２と、画像処理部１２２の画像処理結果を使用して、照明領域の輝度分布を解析し、これに基づいて照明制御を行なう照明制御部１２１とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般的に照明装置に関し、特に、画像処理を利用した照明制御を行なう照明装置に関する。

従来、照明器具の主な役割は、建物の内外または道路上などの暗い場所を、光源からの照明により明るくすることにある。通常では、照明器具の機能としては、照明の点灯及び消灯だけであり、状況に応じて適切な光量に自動調節する機能は含まれていない。

しかしながら、例えば、舞台やスタジオ等では、単に照明により明るくするだけでなく、故意に暗くするなどの光量の調節が必要である。この場合、照明係が自らの感覚に基づいて、照明の光量をマニュアルで調節することが行なわれている。このため、照明係の技量によっては、照明が明る過ぎたり、暗過ぎたりするような問題が発生する。

従来においても、単なる照明の点灯及び消灯だけでなく、例えば、人感センサを付加した照明装置が開発されている。この照明装置は、人感センサにより人を感知すると、照明を点灯し、人がいなくなると消灯する動作を自動的に行なう。しかしながら、このような照明装置は、1台の照明器具に対して１つの人感センサを取り付ける必要があるなど、部品点数の増大や設置作業が複雑になるなどの問題がある。また、適切な光量に自動調節する機能を実現することは容易ではない。

適切な光量に自動調節する機能を、画像処理を利用して実現する方法も考えられる（例えば、特許文献１を参照）。しかしながら、具体的に、画像処理を利用した照明装置は実現されていない。
特開２０００−９９８７７号公報

従来では、状況に応じて適切な光量に自動調節する機能を有する照明装置は実現されていない。

そこで、本発明の目的は、状況に応じて適切な光量に自動調節する機能を有する照明装置を提供することにある。

本発明の観点は、画像処理を利用した照明制御を実行する照明装置である。

本発明の観点に従った照明装置は、照明用光源を有する照明機器と、前記照明機器の照明領域の映像を撮影するカメラと、前記カメラにより撮影された映像の画像処理を実行する画像処理手段と、前記画像処理手段の画像処理結果を使用して、前記照明領域の輝度分布を解析する手段と、前記輝度分布の解析結果に基づいて、前記照明機器の照明制御を行なう制御手段とを備えた構成である。

本発明によれば、画像処理を利用した照明制御により、状況に応じて適切な光量に自動調節する機能を有する照明装置を提供することができる。

以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

（照明システムの構成）
図１は、本実施形態に関する照明装置の構成を示すブロック図である。

本装置は大別して、図１に示すように、照明用光源１０と、旋回装置１１と、コントローラ１２と、カメラ１３とを有する。照明用光源１０は、コントローラ１２により制御されて、照明光１００を発光する。旋回装置１１は、照明用光源１０を支持し、コントローラ１２の制御により所定の範囲内を旋回させて、照明方向及び照明角度を調節するための機構を有する。

コントローラ１２は、例えばマイクロプロセッサ及びソフトウェアを主要素とし、旋回制御部１２０、照明制御部１２１、及び画像処理部１２２の各機能を有する。旋回制御部１２０は、旋回装置１１を制御して、照明用光源１０の照明方向及び照明角度を調節するための制御を実行する。照明制御部１２１は、照明用光源１０の点灯、消灯、及び光量の調節を行なうための制御を実行する。

画像処理部１２２は、カメラ１３により撮影された映像を取り込み、照明用光源１０により照明される照明領域の輝度（明るさ）分布の解析に必要な画像処理機能を有する。

カメラ１３は、照明用光源１０の近傍に配置されており、照明光１００の照明領域を撮影した映像をコントローラ１２に転送するインターフェースを有する。なお、カメラ１３も、旋回装置１１により照明用光源１０と共に所定の範囲内を旋回されるように設けられている。

（照明装置の動作）
以下、図４及び図５のフローチャートを参照して、本実施形態の照明装置の動作を説明する。まず、図４のフローチャートにより、照明装置の全体的動作を説明する。

コントローラ１２は、照明用光源１０及びカメラ１３の電源をオンする（ステップＳ１）。従って、照明用光源１０が点灯し、照明光１００を発光する。この場合、照明用光源１０の光量、照明方向及び角度は、初期設定状態である。カメラ１３は、照明光１００により照明されている照明領域の映像を撮影し、その映像をコントローラ１２に転送する。

コントローラ１２は、カメラ１３からの映像を取り込み、以下のような処理手順により状況の必要に応じた照明制御を実行する（ステップＳ２）。即ち、画像処理部１２２は、カメラ１３により撮影された映像の画像処理を実行する（ステップＳ３）。

さらに、コントローラ１２の照明制御部１２１は、画像処理部１２２からの画像処理結果を使用して、照明光１００により照明されている照明領域の輝度（明るさ）の分布解析を実行する（ステップＳ４）。照明制御部１２１は、予め設定された適正値との比較に基づいて、輝度（明るさ）の分布状態が適正か否かを判定する（ステップＳ５）。

照明制御部１２１の判定結果が適正である場合には、コントローラ１２は、現在の状態をそのまま維持する（ステップＳ５のＹＥＳ）。コントローラ１２は、電源をオフするまで、前記の処理を繰り返す（ステップＳ６）。

一方、コントローラ１２は、照明制御部１２１の判定結果が適正でない場合には、照明制御を実行する（ステップＳ５のＮＯ，Ｓ７）。具体的には、照明制御部１２１により、照明用光源１０の光量を調節する。また、旋回制御部１２０により旋回装置１１を制御して、照明用光源１０の照明方向及び照明角度を調節する。この後、コントローラ１２は、ステップＳ２の処理から繰り返す。

以上のようにして、カメラ映像の画像処理を利用して、照明光１００により照明されている照明領域の輝度（明るさ）の分布を解析する。この解析結果に基づいて、照明光１００の光量の過不足や、照明の方向及び角度の妥当性を判断し、適正な照明になるように照明制御を実行する。従って、状況の必要に応じて、照明の光量、照明方向及び照明角度を調節することにより、照明領域の輝度（明るさ）を適正にすることができる。

ここで、図５のフローチャートを参照して、画像処理部１２２の動作を説明する。

画像処理部１２２は、カメラ１３により撮影された映像を取り込むと、所定の前処理を実行した後に、物体（人を含む）の認識処理を実行する（ステップＳ１０，Ｓ１１）。画像処理部１２２は、認識した物体の周辺輝度（明るさ）の解析に必要な処理を実行する（ステップＳ１２）。さらに、画像処理部１２２は、カメラ１３から認識した物体までの距離を計測するために必要な処理を実行する（ステップＳ１３）。画像処理部１２２は、このような画像処理結果を、照明制御部１２１に与えることになる。

（照明システム）
次に、本実施形態の照明装置を適用した照明システムなどの具体的応用例を説明する。

図２を参照して、本実施形態の照明装置を舞台用照明システムに適用した場合を説明する。

図２に示すように、本実施形態の照明装置は、舞台２１を照明するために、上部に設置された照明台２０に設けられている。照明装置は、前述したように、照明用光源１０と、旋回装置１１と、カメラ１３、図示しないコントローラ１２とを有する。

照明装置は、舞台２１のエリアで演じる（移動する）人（役者）２２に対して、照明用光源１０からの照明を当てる。本実施形態では、コントローラ１２は、カメラ１３からの映像の画像処理による物体認識機能を利用して、人２２の移動に従って照明が追従するように旋回装置１１を制御する（符号２４）。即ち、旋回装置１１により、照明用光源１０は、人２２の移動に従って照明が追従するように照明方向が調節される。

さらに、コントローラ１２は、カメラ１３からの映像の画像処理により、人２２の顔を認識し、この顔の周辺の輝度（明るさの）分布を解析する（符号２３）。コントローラ１２は、解析結果に基づいて、照明制御部１２１により照明用光源１０の光量を調節する。また、このとき、コントローラ１２は、画像処理による顔の認識結果（形状や色など）を利用して、人２２の顔の動きに従って照明が追従するように旋回装置１１を制御する。即ち、旋回装置１１により、照明用光源１０は、人２２の顔の動きに従って照明が追従するように、照明の角度が調節される。

以上のようにして、舞台２１で演じる人（役者）に照明を当てる場合、従来では照明係が手動で照明器具を操作していたが、本実施形態の照明装置を適用することにより、人（役者）の動きに合わせて、自動的に照明が追従するような仕組みを実現できる。また、人の顔の周辺輝度（明るさ）の分布を解析することにより、人の顔の動きに合わせて照明の角度を調節し、あるいは照明用光源１０の光量を調節する。従って、例えば、役者の演技内容に応じて、照明の明るさ（色を含む）を自動的に調節することができる。要するに、照明係による手動の操作ではなく、予めコントローラ１２に対して最適な照明仕様を設定することにより、照明領域の人の動きなどの状況に応じて、自動的に照明を調節する自律型照明を実現できる。

次に、図３を参照して、本実施形態の照明装置をトンネル用照明システムに適用した場合を説明する。

本照明システムでは、図３に示すように、照明用光源として、複数の照明灯３１が、トンネル内の道路３０に沿って、一定の間隔で配置されている。また、図示しないカメラも、トンネル内の道路３０に沿って、一定の間隔で配置されている。

図示しないコントローラ１２は、カメラにより撮影された道路３０の路面やトンネル内空間を撮影した映像の画像処理結果を使用して、道路３０の路面の照明むらを解析する。また、コントローラ１２は、当該画像処理結果を使用して、カメラ位置から遠方の輝度（明るさ）分布を解析する。コントローラ１２は、解析結果として得られた照明むらや輝度（明るさ）分布に基づいて、複数の照明灯３１の点灯間隔を制御するなどの照明制御を実行する。

以上のような照明システムにより、トンネル内の空間及び道路３０の路面の照明むらや輝度（明るさ）分布の解析結果に基づいて、複数の照明灯３１の照明制御を自動的に実行することで、トンネル内で適正な照明を実現することができる。従って、特に作業員などが照明を調節することなく、トンネル内の照明むらや照度不足を回避し、トンネル内の道路３０を走行する車の運転者の視認性低下の発生を未然に防止することができる。

さらに、図６のフローチャートを参照して、本実施形態の照明装置を防犯用照明システムに適用した場合を説明する。

本照明システムにおいて、便宜的に図２を参照して、例えば、舞台２１に相当するエリアを、私有地などの立ち入り禁止区域とした場合に、人２２として不審者が当該立ち入り禁止区域に侵入した場合を想定する。

コントローラ１２は、カメラ１３により撮影された映像の画像処理結果（物体の認識処理）を使用して、立ち入り禁止区域での不審者を検知する（ステップＳ２０）。次に、コントローラ１２は、検知した不審者の周辺輝度（明るさ）を解析する（ステップＳ２１）。コントローラ１２は、不審者の検知結果及び周辺輝度（明るさ）を解析結果に基づいて、旋回装置１１を制御して、照明用光源１０からの照明光を不審者の移動に追従させる（ステップＳ２２のＹＥＳ，Ｓ２３）。また、コントローラ１２は、周辺輝度（明るさ）を解析結果に基づいて、不審者の顔が明瞭に見えるように、照明用光源１０の光量調節を実行する。

以上のような照明システムにより、例えば私有地などの立ち入り禁止区域に不審者が侵入した場合に、当該不審者を検知し、かつ不審者の移動に従って照明の追従制御を行なうことができる。従って、不審者を追跡するように照明を自動追尾させて、不審者の顔が明瞭に見えるように適切に照明の明るさを調節できるため、不審者を継続的に威嚇する防犯用照明システムを実現することができる。

（他の応用例）
さらに、本実施形態の照明装置を適用した応用例を説明する。

例えば、室内において、照明を当てているエリアをカメラで撮像し、被写体・背景の輝度（明るさ）の分布を画像解析する。これにより、室内の壁紙などの環境条件を考慮した明るさの分布を解析することができる。このような画像処理による明るさの分布解析結果を利用して、視認性の良い照明のレイアウト（個数・配置他）を設計及びシミュレーションを行うことができる。

次に、複数箇所から照明を当てる場合、光の拡がり方、干渉を解析することができる。これを利用して、例えば、屋外に面しているショールームや舞台等において、太陽光の変動の影響を受ける場合に、太陽光の明るさを把握しながら照明制御を実行する。これにより、太陽光を含む複数の光源からの照明光のバランスを考慮して、最適な明るさになるように照明制御する。また、例えば、室内等で照明が複数存在する場合には、画像処理で室内の明るさの分布を解析し、この解析結果を利用して、室内の人間の顔が良く見えるように照明制御を実行する。

また、本実施形態の照明装置に、人間の顔や物が綺麗に見える時の照明の当たり方を定量分析し、この分析結果に基づいて適切な照明の光量などを学習する学習機能を含ませた照明システムを構成する。このような照明システムであれば、学習後に、人間等の被写体を指定又は自動認識すると、照明を自動調整して最適な照明状態を実現することが可能となる。

さらに、例えば建物内の廊下等において、複数の照明用光源と１台のカメラを設置して、廊下を通過する人を、カメラ映像の画像処理により検出する。検出した人の位置を中心とした照明を点灯させるように照明用光源の照明制御を行なうことで、全体の光量を抑制した制御を可能とする照明システムを実現できる。

また、本実施形態の照明装置を、車両の照明システムとして適用した場合について説明する。

車両では、夜間等にヘッドライトを点灯させた状態で、車を走行させることになる。本システムは、車両に搭載されたカメラにより前方の周囲を撮影し、個のカメラ映像を画像処理して、前方の車や歩行者を検出する。本システムは、画像処理結果を利用して、歩行者が眩しくなく、かつドライバーが歩行者の位置を認識し易くするように、ヘッドライトの光量と角度を制御する。

また、本システムは、夜間等にヘッドライトを点灯させた状態で車を走行させる場合に、走行する道路の路面の輝度分布を、前記の画像処理結果を利用して解析することにより、ヘッドライトの光量及び角度を調節する。これにより、車の走行中において、路面上の照明むらや、照度不足などを回避し、ヘッドライトによる適切な照明を実現することができる。特に、雨や雪の場合に、ヘッドライトの明かりが路面で反射して見えにくくなる為、フォグランプとヘッドライトのバランスをとり、視認性を高めることが可能となる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の実施形態に関する照明装置の構成を示すブロック図。 本実施形態に関する照明装置を舞台に適用した応用例を説明するための図。 本実施形態に関する照明装置をトンネル内の照明システムに適用した応用例を説明するための図。 本実施形態に関する照明装置の動作を説明するためのフローチャート。 本実施形態に関する照明装置の画像処理を説明するためのフローチャート。 本実施形態に関する照明装置を防犯用照明システムに適用した応用例を説明するためのフローチャート。

符号の説明

１０…照明用光源、１１…旋回装置、１２…コントローラ、１３…カメラ、
２０…照明台、２１…舞台、２２…人（役者）、１００…照明光、
１２０…旋回制御部、１２１…照明制御部、１２２…画像処理部。

Claims (12)

1. 照明用光源を有する照明機器と、
   前記照明機器の照明領域の映像を撮影するカメラと、
   前記カメラにより撮影された映像の画像処理を実行する画像処理手段と、
   前記画像処理手段の画像処理結果を使用して、前記照明領域の輝度分布を解析する手段と、
   前記輝度分布の解析結果に基づいて、前記照明機器の照明制御を行なう制御手段と
   を具備したことを特徴とする照明装置。
2. 前記制御手段は、
   前記輝度分布の解析結果に基づいて、前記照明用光源の光量を調節する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記照明機器の照明方向又は照明角度を調節する方向調節手段を有し、
   前記制御手段は、
   前記輝度分布の解析結果に基づいて、前記方向調節手段を制御する手段を有することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の照明装置。
4. 前記画像処理手段の画像処理結果を使用して、前記カメラにより撮影された物体を検知する手段を有し、
   前記制御手段は、
   前記検知された物体の移動に従って、前記照明機器による照明を追従させるように前記方向調節手段を制御する手段を有することを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
5. 前記方向調節手段は、
   前記照明機器を支持し、一定の範囲で旋回可能な旋回装置を含み、前記照明機器を旋回させることで照明方向または角度を調節するように構成されていることを特徴とする請求項３または請求項４のいずれか１項に記載の照明装置。
6. 前記画像処理手段は、相対的に暗い映像を画像処理し、
   前記制御手段は、
   前記画像処理手段の画像処理結果に基づいて、相対的に暗い領域を含む照明領域が適切な輝度分布を有するように前記照明機器の照明制御を行なうことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
7. 前記照明機器の照明用光源以外に、太陽光を含む複数光源による照明領域の輝度分布を解析する手段を有し、
   前記制御手段は、
   前記輝度分布の解析結果に基づいて、前記照明機器の照明制御を行なうことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
8. 前記制御手段は、
   前記輝度分布を解析結果に基づいて、予め測定された視認特性と輝度分布との関係に基づいて、良好な視認性が得られるように前記照明機器の照明制御を行なうことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
9. 前記輝度分布の解析結果に基づいて、適切な輝度分布の照明領域を定量分析して学習する手段を有し、
   前記制御手段は、
   前記学習結果を利用して前記照明機器の照明制御を含む照明の自動調整を実行する手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
10. 照明用光源を有する照明機器と、
    前記照明機器の照明方向又は照明角度を調節する方向調節手段と、
    監視用カメラと、
    前記監視用カメラにより撮影された映像を画像処理して、物体を検知する検知手段と、
    前記検知手段により検知された物体の周辺における輝度分布を解析する手段と、
    前記検知手段により検知結果及び前記輝度分布の解析結果に基づいて、前記物体の移動に従って前記照明機器の照明を追従させるように前記方向調節手段を制御する制御手段と
    を具備したことを特徴とする照明システム。
11. トンネル内の道路を照明する複数の照明用光源が、当該道路に沿って一定間隔で配置されている照明機器と、
    前記トンネル内の道路上を撮影するカメラと、
    前記カメラにより撮影された映像の画像処理を実行する画像処理手段と、
    前記画像処理手段の画像処理結果を使用して、前記道路上の輝度分布を解析する手段と、
    前記輝度分布の解析結果に基づいて、前記照明機器の各照明用光源のそれぞれの照明制御を行なう制御手段と
    を具備したことを特徴とする照明システム。
12. 照明用光源を有する照明機器の照明制御を行なう照明制御方法であって、
    前記照明機器の照明領域で、カメラにより撮影された映像を取り込むステップと、
    前記カメラにより撮影された映像の画像処理を実行するステップと、
    前記画像処理の結果を使用して、前記照明領域の輝度分布を解析するステップと、
    前記輝度分布の解析結果に基づいて、前記照明機器の照明制御を実行するステップと
    を有する手順を実行する照明制御方法。

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