JP2012138768A

JP2012138768A - ドーム型監視カメラシステム

Info

Publication number: JP2012138768A
Application number: JP2010289880A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Sato; 康則佐藤
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2012-07-19

Abstract

【課題】映像監視を行う上で障害になるドーム型カバーへの水滴が付着の監視映像への影響を抑えるドーム型監視カメラシステムを提供する。
【解決手段】ドーム型カバーを有し監視視野内を撮影し監視映像を出力するドーム型監視カメラと、監視映像を画像処理して映像表示装置に出力する画像処理装置を備えたドーム型監視カメラシステムにおいて、さらに、振動デバイス制御装置を備え、ドーム型監視カメラは、さらに、振動デバイスを有し、画像処理装置は、監視映像からドーム型カバーに水滴または水膜が付着したか否かを判定する処理手段を有し、ドーム型カバーに水滴または水膜が付着したと判定した場合には、振動デバイス制御装置に水滴検出情報を出力し、振動デバイス制御装置は、水滴検出情報に応じて振動デバイスを振動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、監視カメラシステムに関わり、特に、半球形状の透明部材でカメラ本体を覆った、ドーム型監視カメラを用いたドーム型監視カメラシステムに関する。

監視カメラシステムにおけるドーム型監視カメラは、ドーム形状の透明（スモークのような減光を伴う透過も含む）カバー（ドーム型カバー）内部にレンズおよび撮像装置を設置し、ドーム型カバーを通して外部の監視視野内を撮影して、監視視野内の監視映像を取得するものである（例えば、特許文献１参照。）。
ドーム型カバーに水滴が付着した場合、付着した水滴がカメラに映り込み、映像監視を行う上で障害になる場合がある。このような監視映像への影響を抑える技術として、予め親水性または撥水性のコート剤をドーム型カバーに塗布しておくものが知られる。
また、自動車等の車体に、少なくとも一端に透視窓を有しかつその透視窓にフードを取付けたケースを取付け、該ケース内に車両周囲監視用カメラを固定し、また前記フード裏面に水滴除去手段を設けたことを特徴とするモニタカメラの水滴除去装置が知られる（例えば、特許文献２参照）。

意匠登録第１２４８１６０号公報特開２００２−０７９８８０号公報

従来の、親水性または撥水性のコート剤をドーム型カバー外面に塗布しておく特許文献１のような方法は、ドーム型カバー表面への汚れの付着や、塗布したコード剤が劣化および剥れにより、比較的短期間でその効果が低下してしまう。また、特許文献２は、ドーム型監視カメラが走行する車両のようなものに搭載されていなければ適用できない上、監視映像がぶれ、適正な画像を取得できない虞がある。
本発明の目的は、長期間安定して水滴を除去でき、監視映像への影響を抑える機能を設けたドーム型カメラを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のドーム型監視カメラシステムは、ドーム型カバーを有し監視視野内を撮影し監視映像を出力するドーム型監視カメラと、前記監視映像を画像処理して映像表示装置に出力する画像処理装置を備えたドーム型監視カメラシステムにおいて、さらに、振動デバイス制御装置を備え、前記ドーム型監視カメラは、さらに、振動デバイスを有し、前記画像処理装置は、前記監視映像から前記ドーム型カバーに水滴または水膜が付着したか否かを判定する処理手段を有し、前記ドーム型カバーに水滴または水膜が付着したと判定した場合には、前記振動デバイス制御装置に水滴検出情報を出力し、前記振動デバイス制御装置は、前記水滴検出情報に応じて前記振動デバイスを振動させるものである。

上記本発明のドーム型監視カメラシステムにおいて、前記ドーム型監視カメラは、駆動・制御部を有し、前記振動デバイス制御装置は前記水滴検出情報に応じて前記検出情報を前記駆動・制御部に出力し、前記駆動・制御部は前記ドーム型監視カメラが下を向いているときは、２次モードの周波数の定在波で前記振動デバイスを振動させ、前記ドーム型監視カメラが横を向いているときは、３次モードの周波数の定在波で前記振動デバイスを振動させることを特徴とする。

上記本発明のドーム型監視カメラシステムは、好ましくは、前記振動デバイスは振動モータであり、前記駆動・制御部は、前記２次モードの周波数の定在波あるいは３次モードの周波数の定在波であって、励振を開始後、急激に最高周波数まで上昇し、その後、所定の周波数付近で、極大点が徐々に減少していく鋸波で繰り返し掃引され、励振終了と共に周波数は０に戻るように前記振動デバイスを振動させることを特徴とする。
また、上記本発明のドーム型監視カメラシステムは、前記振動デバイスは振動モータであり、前記駆動・制御部は、前記２次モードの周波数の定在波あるいは３次モードの周波数の定在波であって、励振を開始後、急激に最高周波数まで上昇し、その後、前記振動デバイスの共振周波数の付近を、周波数の高い順に単調減少的に掃引し、励振終了と共に周波数は０に戻るように前記振動デバイスを振動させることを特徴とする。

本発明によれば、ドーム型監視カメラの出力映像信号を画像処理することによって、水滴が付着したことを自動的に判定し、振動デバイスを振動させ、ドームカバー部分に付着した水滴を自動的に除去することを可能となる。

本発明のドーム型監視カメラシステムの一実施例の簡単な構成を示すブロック図である。本発明のドーム型監視カメラシステムのドーム型監視カメラの一実施例の断面図である。本発明の一実施例の振動デバイス３の振動周波数掃引のパターンを示す図である。

以下に本発明の一実施形態を図面等を用いて説明する。なお、以下の説明は、本発明の一実施形態を説明するためのものであり、本願発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者であればこれらの各要素若しくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であり、これらの実施形態も本願発明の範囲に含まれる。
なお、各図の説明において、共通な機能を有する構成要素には同一の参照番号を付し、できるだけ説明の重複を避ける。

以下本発明の一実施形態を図１によって説明する。図１は、本発明のドーム型監視カメラシステムの一実施例の簡単な構成を示すブロック図である。１０１はドーム型監視カメラ、１０２はドーム型監視カメラ１０１のドーム型カバー、１０３はドーム型監視カメラ１０１に取り付けられた振動デバイス、１０４は画像処理装置、１０５は振動デバイス制御装置、１０６は映像表示装置である。
ドーム型監視カメラ１０１と画像処理装置１０４間、振動デバイス１０３と振動デバイス制御装置１０５間は、例えば、有線若しくは無線のＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワーク回線で接続され、相互に通信している。なお、図１では、発明に関する簡単な構成のみを図示および説明し、ドーム型監視カメラシステムの細かい構成を省略する。

図１において、ドーム型監視カメラ１０１は、ドーム型カバー１０２を通して監視視野内の監視画像を撮影し、その映像信号を画像処理装置１０４に出力する。
画像処理装置１０４は、入力された監視映像の映像信号を常時画像処理し、ドーム型カバー１０２に水滴が付着しているか否かを判定する。そして、画像処理装置１０４は、ドーム型カバー１０２に水滴が付着していると判定した場合には、水滴を検出した情報（水滴検出情報）を、水滴検出信号として振動デバイス制御装置１０５に出力する。
振動デバイス制御装置１０５は、水滴検出信号を受信した場合には、振動デバイス１０３に振動動作信号を出力する。振動デバイス１０３は、振動動作信号が入力された場合には、振動動作を実行し、ドーム型カバー１０２を振動させる。
また画像処理装置１０４は、入力された監視映像の映像信号を、常時画像処理し、映像表示装置１０６に出力する。映像表示装置１０６は、画像処理装置１０４から入力された映像信号に応じて監視視野内の監視画像を表示する。ユーザは、映像表示装置１０６に表示された監視画像をモニタすることによって、遠隔にあるドーム型監視カメラが監視する視野内を監視することができる。

図１の実施例によれば、ドームカバー１０２部分に付着した水滴を除去することができる。

本発明の実施例１の詳細を、図２の実施例によって説明する。
図２は、図１に係るドーム型監視カメラシステムのドーム型監視カメラの一実施例の断面図である。図２では、ドーム型監視カメラのみを示し、図１の実施例と同様であるので、ネットワーク回線を介して接続される画像処理装置および振動デバイス制御装置および映像表示装置を図示しておらず、説明も省略する。
図２（ａ）は、ドーム型監視カメラの一実施例の断面図全体を示す。図２（ａ）の実施例のドーム型監視カメラは、電動雲台によりカメラの撮影方向（レンズの向き）を遠隔制御できるパンチルトタイプであり、外付けでフードを備えている。１０はドーム型監視カメラ、１１は合成樹脂製の円筒部、１２はポリカーボネート製のドーム型カバー、１３は合成樹脂製の蓋、１４はパッキン（Ｏリング）、１５はベース板、１６は駆動・制御部、１７はカメラ本体、２０はフード、１９は開口部、２１は壁面取り付け金具、３１は圧電セラミック振動子である。
また、図２（ｂ）は、円筒部１１、ドーム型カバー１２の一部（Ｐ１〜Ｐ４）と、圧電セラミック振動子３１を励振する３次モードの波形例を示している。
なお、ドーム型監視カメラ１０の内外の電源線、制御・信号線、等の配線は、省略している。

図２において、ドーム型監視カメラ１０は、合成樹脂製の円筒部１１、ポリカーボネート製のドーム型カバー１２、合成樹脂製の蓋１３とで、その外形がおおよそ構成されている。ドーム型カバー１２は、略一定肉厚の半球状部を有し、その端部が円筒部１１の内側面に嵌合して固定される。蓋１３は円筒部１１の外側面に嵌合して固定される。一例として、円筒部１１の外側面に複数のＬ字状の溝があり、蓋１３の内周面に同数の突起があり、蓋１３に円筒部１１を挿入してねじることでそれらが係合するものであり、更にねじりが緩まないようにするロック機構（図示せず）も備えている。即ち、円筒部１１の上端は、蓋１３に堅く固定されている。
また、ドーム型カバー１２は、透光性を有し、例えば、内部（特にカメラのレンズ）が外から見えないようにスモークを施し、カメラの外側からは透視し難く、カメラの内部からは透視可能なマジックミラーである。
円筒部１１と蓋１３の嵌合部には、パッキン１４と、ベース板１５が一緒に挟みこまれている。ベース板１５は、円筒部１１の直径と略等しい直径の円形のメッキ鋼板である。
駆動・制御部１６は、パン（水平旋回）のためのモータ、ロータリエンコーダや、その駆動制御回路、画像処理装置、振動デバイス制御装置（励振回路）、電源回路等が一体化されたものであり、ベース板１５に吊持される。なお図２の断面図ではチルト（垂直旋回）のためのモータ等の駆動手段が表れていないが、駆動・制御部１６に含まれている。
カメラ本体１７は、レンズ、撮像素子、およびその駆動回路等をモジュール化したものであり、駆動・制御部１６によってパンチルト自在に支持され、レンズが向けられた方向からの光学像を電気信号に変換して出力する。

ドーム型監視カメラ１０の外部のネットワークを介して接続される画像処理装置１０４は、カメラ本体１７からの電気信号（映像信号）に対して、色補正処理、ノイズ低減処理、ダイナミックレンジ圧縮処理、映像符号化処理（例えば、MPEG-4形式）、ネットワークプロトコル処理等を行い、ＬＡＮインタフェースから出力すると共に、水滴検出処理をして検出結果に応じて振動デバイス制御装置１０５をオンオフ制御する（図１参照。）。振動デバイス制御装置１０５をオンにすると、振動デバイス１０３としての圧電セラミック振動子３１に振動動作信号（オン）を出力され、圧電セラミック振動子３１が振動する。また、振動デバイス制御装置１０５をオフにすると、振動デバイス１０３としての圧電セラミック振動子３１に振動動作信号（オフ）を出力され、圧電セラミック振動子３１が振動を停止する。
画像処理装置１０４は、水滴検出処理として、以下の（１）〜（５）の処理を実行する。
（１）所定時間間隔で、上記処理過程中の１フレームの画像を取り出し、輪郭検出し、輪郭を構成する画素について近傍画素を辿ることで輪郭画素のグループ化をする。
（２）グループ化の最中、上下左右方向の最大値検索、および同じ画素が再び近傍画素になったか（即ち、ループ状か）否かを判定し、否となったものを対象候補から除く。
（３）次に、各グループの上下、左右方向の大きさから水滴の可能性があるか否かを判定し、可能性があるとされた水滴候補のグループの位置を記憶する。
（４）そして、次の時間間隔後の水滴検出処理で同様の位置に再度水滴候補グループが判定された場合、水滴であると判断し、振動デバイス制御装置１０４を所定時間だけオンする。
（５）その次の時間間隔後の水滴検出処理で、最初の判定時に記憶した水滴候補のグループの位置でまた水滴候補グループが判定された場合、それは水滴では無いとして、以降の処理でマスクの対象としたり、輪郭検出の閾値をより高く変更したり、異物の付着としてアラームを発生させたりする。

なお、駆動・制御部１６は、圧電セラミック振動子３１に波形制御信号を出力し、圧電セラミック振動子３１に印加する電圧を制御する。また、振動デバイス制御装置１０５からのオンオフ信号が、駆動・制御部１６に入力され、駆動・制御部１６が、圧電セラミック振動子３１のオンオフ制御および波形制御を行っても良い。

フード２０は、合成樹脂製で回転対称の傘状の形状を有し、回転対称の中心付近は開口しており、その周囲は平坦となっており、蓋１３の上面平坦部に固着され円筒部１１を覆うことで、ドーム型監視カメラ１０を天日や風雨から保護する。
壁面取り付け金具２１は、中空の鋳造アルミ製で、フード２０の上面平坦部に固着され、ドーム型監視カメラ１０およびフード２０を吊り下げる。なお、ドーム型監視カメラ１０と外部の画像処理装置１０４および振動デバイス制御装置１０５とを接続するネットワーク回線と接続するためのケーブル（図示しない）は、フード２０の開口部１９、および壁面取り付け金具２１の内部を通して引き回せるようになっている。

圧電セラミック振動子３１は、例えば円板状であり、駆動・制御部１６の励振回路により励振されて機械的に（主に厚み方向に）振動する。超音波振動子３１は一端が平面、他端が円筒曲面のスペーサ（ホーン）を介して円筒部１１の内側に接着剤で固着される。圧電セラミックの厚さは、円筒部１１とドーム型カバー１２の複合体の所定のモードでの振動周波数（複数ある）に、圧電セラミックの共振周波数（複数ある）が近くなるように選ぶのが望ましい。
円板状振動子に代えて円弧状のバイモルフ型振動子を用いた場合は、図２（ｂ）に示すように、撓み振動の共振周波数と一致させるのが望ましい。円筒部１１に固着する位置は、上記所定のモードのいずれにおいて振幅の節となる位置Ｐ１〜Ｐ４に一致しないように選ばれる。

次に、図２の実施例の作用を説明する。本例は、回転対称である円筒部１１とドーム型カバー１２の結合体を所定のモードで振動させるものである。
まず、回転円周に直交する方向の振動に注目して考える。ドーム型カバー１２に付着している水滴（親水コート時は、水膜）は、その場所が振幅の腹に近いほど弾き飛ばされ易いか、あるいは、振幅の節に向かって移動され易い。
そこで、カメラ本体１７が下を向いている場合には、ドーム型カバー１２の中心（下端）付近が腹となるモード（例えば、図２（ｂ）に示されるＵ字状の断面（Ｐ３〜Ｐ４）に渡って、５つの腹と４つの節が表れるモード。以後、２次モードと言う。）の周波数で、圧電セラミック振動子３１を励振する。
また、カメラ本体１７が横を向いているときは、ドーム型カバー１２の側面付近（Ｐ１〜Ｐ３）が腹となるモード（例えば、６つの腹と５つの節が表れるモード。図２（ｂ）にその片側のみ示す。以後、３次モードと言う。）の周波数で、圧電セラミック振動子３１を励振する。

実際には、円周方向の振動モードとの複合モードとなるので、カメラ本体１７のチルトおよびパン位置に応じて、そのカメラの撮影方向でのドーム型カバー１２上で腹が現れるような周波数を複数通りの中から選択し、それを励振周波数とする。
なお、図２の実施例において、バイモルフ型振動子を用いた場合、効率よく振動させることができる周波数が可聴域になる場合があるが、その振動音をスピーカとして利用してもよい。また、電動ではない半固定式の雲台（手動でパンチルトを動かした後固定して使うもの）の場合には、励振周波数もそれに応じて手動で設定すればよい。また、ドーム型カバー１２の下端が腹となるモードの励振周波数のみ使用する場合でも、汚れを含む水滴が下端に集まり乾いてできる汚れを効果的に予防できる。
なお、実施例２として、画像処理装置および振動デバイス制御装置、ドーム型監視カメラ１０に内蔵するようにしても良い。

上記実施例２によれば、ドームカバー１０２部分に付着した水滴が除去することができる。

次に、本発明の他の実施例を図３によって説明する。
図３の実施例のドーム型監視カメラシステムにおけるドーム型監視カメラ１０は、振動デバイスの振動周波数を掃引させる点で以外は、図２の実施例とほぼ同様である。なお、図３の実施例の場合には、振動デバイス制御装置１０５からのオンオフ信号が、駆動・制御部１６に入力され、駆動・制御部１６が、振動デバイス１０３のオンオフ制御および波形制御を行う。
図２の実施例の振動デバイス１０３（圧電セラミック振動子３１）の励振周波数を、円筒部１１とドーム型カバー１２の複合体の固有モードの周波数に合わせようとすると、部材の選定等で制約が大きくなり、合致できたとしても振動デバイスにとって効率（電気機械結合係数）の良い周波数とは限らない。そもそも振動モータ（偏芯モータ）では、固有モードの周波数で振動させるのは困難である。

図３は、本発明の実施例２の振動デバイス１０３の振動周波数掃引のパターンを示す図である。図３（ａ）は、振動周波数掃引パターンＡ、図３（ｂ）は、振動周波数掃引パターンＢを示す図である。横軸が時間（リニア）、縦軸が励振周波数（リニア）である。
図３（ａ）のパターンＡでは、励振を開始後、急激に最高周波数ｆ_Ｈまで上昇し、その後、効率の良い周波数付近で、極大点が徐々に減少していく鋸波でもって繰り返し掃引され、励振終了と共に周波数は０に戻る。
図３（ｂ）のパターンＢでは、パターンＡと同様に、最高周波数まで上昇する。しかしその後、振動デバイスの共振周波数（あるいは円筒部１１とドーム型カバー１２の複合体の固有モードの周波数）の付近を、周波数の高い順に単調減少的に掃引し、励振終了と共に周波数は０に戻る。
どちらのパターンも、時間と共に周波数が減少する掃引区間を複数連結したものである。

次に、図３の実施例の作用を説明する。本実施例においても、円筒部１１の上端は蓋１３に堅く固定されており、振動時には固定端（Ｐ１）となる。そのため定在波が発生し、振幅の腹と極小点（モードのときのように振幅は０にはならない）が現れ、水滴や水膜が腹と極小点へ移動することが期待できる。
そして、周波数が下がる方向に掃引すると、複数ある振動の極小点は、間隔を広げながら固定端（円筒部１１の上端）から遠ざかっていく。このため、水滴等をドーム型カバー１２の下端へ追いやることができる。
しかし、効率よく振動させることができる掃引範囲には下限があり、下限周波数でも振幅の極小点が複数あると、水滴等も残ってしまう。そのためパターンＡでは掃引を繰り返すようにし、パターンＢでは複数の共振点を用いて実質的に掃引範囲を広げるようにしている。

上記の実施例３によれば、ドームカバー１０２部分に付着した水滴あるいは水膜が除去することができる。

なお、振動モータを用いて図３のような周波数を実現するには、図３と同様の電圧を、駆動・制御部１６から、振動デバイスである振動モータに印加すれば良い。
例えば、駆動・制御部１６は、マイコンを用いてマイコンに内蔵のＡ／Ｄコンバータから図３の波形を出力し、電源回路の基準電圧に与える。圧電セラミック振動子を用いる場合、自励式発振器を用い、その帰還ループの位相特性をマイコン制御で可変することで、掃引を行う。
自励式発振器の内部の帰還ループは、圧電セラミック振動子に接続される出力トランスの一端、或いは圧電セラミック振動子自体に設けられる帰還電極に接続される。複数の近接した共振点がある場合等は、マイコン内蔵のタイマ（プログラマブル分周器）で発生させた発振信号を帰還ループに注入して、所望の共振周波数で発振させることもできる。

以上説明したように、本実施例１〜実施例によれば、ドーム型監視カメラのドームカバー部分に水滴が付着した場合に、付着した水滴がカメラに映り込み、映像監視を行う上で障害になる場合があるが、ドーム型監視カメラに超音波振動子や振動モータ等の振動デバイスを組合せ、このカメラの出力映像信号の画像処理を行い、水滴が付着したことを自動で判別し、振動デバイスを振動させることによりドームカバー部分に付着した水滴あるいは水膜を自動で除去することが可能となる。

１０：ドーム型監視カメラ、１１：円筒部、１２：ドーム型カバー、１３：蓋、１４：パッキン、１５：ベース板、１６：駆動・制御部、１７：カメラ本体、１９：開口部、２０：フード、２１：壁面取り付け金具、３１：圧電セラミック振動子、１０１：ドーム型監視カメラ、１０２：ドーム型カバー、１０３：振動デバイス、１０４：画像処理装置、１０５：振動デバイス制御装置、１０６：映像表示装置。

Claims

ドーム型カバーを有し監視視野内を撮影し監視映像を出力するドーム型監視カメラと、前記監視映像を画像処理して映像表示装置に出力する画像処理装置を備えたドーム型監視カメラシステムにおいて、
さらに、振動デバイス制御装置を備え、前記ドーム型監視カメラは、さらに、振動デバイスを有し、前記画像処理装置は、前記監視映像から前記ドーム型カバーに水滴または水膜が付着したか否かを判定する処理手段を有し、前記ドーム型カバーに水滴または水膜が付着したと判定した場合には、前記振動デバイス制御装置に水滴検出情報を出力し、前記振動デバイス制御装置は、前記水滴検出情報に応じて前記振動デバイスを振動させることを特徴とするドーム型監視カメラシステム。
請求項１記載のドーム型監視カメラシステムにおいて、前記ドーム型監視カメラは、駆動・制御部を有し、
前記振動デバイス制御装置は前記水滴検出情報に応じて前記検出情報を前記駆動・制御部に出力し、前記駆動・制御部は前記ドーム型監視カメラが下を向いているときは、２次モードの周波数の定在波で前記振動デバイスを振動させ、前記ドーム型監視カメラが横を向いているときは、３次モードの周波数の定在波で前記振動デバイスを振動させることを特徴とするドーム型監視カメラシステム。