JP2014197787A - 監視カメラ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フレームメモリ等の記憶装置を増やすことなく、規定のフレームレートを確保できる監視カメラ装置を提供する。
【解決手段】制御ユニットの高照度カウンタのカウント値が、高照度カウンタ閾値に達した場合は高照度環境下での撮像に適するようにイメージセンサでの電子感度を決定し、低照度カウンタのカウント値が、低照度カウンタ閾値に達した場合は低照度環境下に適するようにイメージセンサでの電子感度を決定し、決定された電子感度に基づいて、画像処理後の画像データに対しての補完処理を行って出力画像データとする。
【選択図】図１

Description

本発明は監視カメラ装置に関し、特に電子感度の制御機能を有した監視カメラ装置に関する。

監視カメラは、低照度から高照度の環境下での使用が想定され、例えば特許文献１においては、間欠動作を行う際に画像信号のゲインを制御することで真昼から星明かりまでの照度範囲をカバーする撮像装置が開示されている。

次世代のＣＣＴＶ(Closed Circuit Television)カメラには、３０ｆｐｓ（Frames Per Second）のフレームレートが要求されているが、低照度の環境下では、撮像の感度を上げるために長い露光時間が必要となり、結果として、撮像素子から出力される画像のフレームレートが３０ｆｐｓを満たさなくなる場合がある。

このような場合、不足分のフレームデータを補う必要が生じるが、そのためには画像処理ユニットに少なくとも２フレーム分のデータを格納できるようなフレームメモリを備え、かつ３０ｆｐｓ出力させる制御が必要である。

しかし、このようなフレームメモリを装備すると、コストの増大を招くという問題があった。

特開平７−２３１４０３号公報

本発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、フレームメモリ等の記憶装置を増やすことなく、規定のフレームレートを確保できる監視カメラ装置を提供することを目的とする。

本発明に係る監視カメラ装置の第１の態様は、電子感度の制御機能を有した監視カメラ装置であって、被写体からの光を受けるイメージセンサと、前記イメージセンサから出力される生の画像データを受け自動利得調整処理を含む画像処理を行うと共に、前記イメージセンサの露光時間で規定される電子感度を制御する画像処理ユニットと、前記画像処理ユニットから出力される画像処理後の画像データを受け、該画像データのフレームレートが規定値に満たない場合は、補完処理を行って前記規定値のフレームレートを有する出力画像データとして出力する制御ユニットと、を備え、前記画像処理ユニットは、前記自動利得調整処理でのゲイン値情報と、前記イメージセンサでの撮像における露光時間情報と、を保持し、前記制御ユニットは、前記被写体の撮像が、照度が比較的高い高照度環境下での撮像である場合にカウントアップされる高照度カウンタと、照度が比較的低い低照度環境下での撮像である場合にカウントアップされる低照度カウンタと、予め定めたポーリング周期で前記画像処理ユニットにアクセスし、前記ゲイン値情報および露光時間情報を取得し、前記ゲイン値情報および前記露光時間情報に対して設定された条件を満たす場合に前記高照度カウンタおよび前記低照度カウンタを相補的にカウントアップし、前記高照度カウンタのカウント値が、高照度カウンタ閾値に達した場合は前記高照度環境下での撮像に適するように前記イメージセンサでの前記電子感度を決定し、前記低照度カウンタのカウント値が、低照度カウンタ閾値に達した場合は前記低照度環境下に適するように前記イメージセンサでの前記電子感度を決定する電子感度制御ブロックと、前記電子感度制御ブロックで決定された前記電子感度に基づいて、前記画像データの補完処理を行って前記出力画像データとするコーデックブロックとを有している。

本発明に係る監視カメラ装置の第２の態様は、前記イメージセンサの前に配置され、前記被写体からの光の光路に対して抜き差し可能な赤外線カットフィルタを備え、前記画像処理ユニットは、前記自動利得調整処理でのゲイン値に基づいて、前記被写体の撮像が、前記低照度環境下での撮像か、前記高照度環境下での撮像かを判断し、それぞれに対応して立てられたフラグ情報を保持し、前記制御ユニットは、前記ポーリング周期で前記画像処理ユニットにアクセスし、前記フラグ情報に基づいて、前記低照度環境下での撮像か前記高照度環境下での撮像かを知得し、前記低照度環境下での撮像の場合は、前記電子感度の決定に先だって前記赤外線カットフィルタを前記光路から外して撮像を行い、前記高照度環境下での撮像の場合は、前記電子感度の決定に先だって前記赤外線カットフィルタを前記光路に入れて撮像を行う。

本発明に係る監視カメラ装置の第３の態様は、前記電子感度制御ブロックが、前記ゲイン値情報に含まれるゲイン値がゲイン閾値以下、かつ、前記露光時間情報に含まれる露光時間が露光時間閾値以下の場合に前記高照度カウンタをカウントアップし、前記低照度カウンタは初期化し、前記ゲイン値情報に含まれるゲイン値がゲイン閾値以下、かつ、前記露光時間情報に含まれる露光時間が露光時間閾値以下の場合に前記高照度カウンタをカウントアップし、前記低照度カウンタを初期化し、前記ゲイン値がゲイン閾値を超え、かつ、前記露光時間が露光時間閾値を超える場合に前記低照度カウンタをカウントアップし、前記高照度カウンタを初期化する。

本発明に係る監視カメラ装置の第４の態様は、前記画像処理ユニットが、前記イメージセンサから出力される前記生の画像データに含まれる輝度値情報を保持し、前記電子感度制御ブロックは、前記ポーリング周期で前記画像処理ユニットにアクセスして前記輝度値情報を知得し、前記輝度値の情報に対して設定された条件を満たす場合には前記高照度カウンタをカウントアップする。

本発明に係る監視カメラ装置の第５の態様は、前記電子感度制御ブロックが、前記輝度値情報に含まれる輝度値が輝度値閾値以上の場合に前記高照度カウンタをカウントアップし、前記低照度カウンタは初期化する。

本発明に係る監視カメラ装置の第６の態様は、前記高照度カウンタの１回のカウントアップ数が、前記低照度度カウンタの１回のカウントアップ数よりも大きい。

本発明に係る監視カメラ装置の第７の態様は、前記高照度カウンタ閾値が、前記高照度カウンタの前記１回のカウントアップ数の整数倍に設定され、前記低照度カウンタ閾値が、前記低照度度カウンタの１回のカウントアップ数の整数倍に設定される。

本発明によれば、制御ユニットの高照度カウンタのカウント値が、高照度カウンタ閾値に達した場合は高照度環境下での撮像に適するようにイメージセンサでの電子感度を決定し、低照度カウンタのカウント値が、低照度カウンタ閾値に達した場合は低照度環境下に適するようにイメージセンサでの電子感度を決定し、決定された電子感度に基づいて、画像処理後の画像データに対しての補完処理を行って出力画像データとするので、フレームメモリ等の記憶装置を増やすことなく、規定のフレームレートを確保できる監視カメラ装置を得ることができる。

本発明に係る実施の形態の監視カメラ装置の撮像に係る主要部の構成を示すブロック図である。 出力画像データのフレームレートを３０ｆｐｓに保つ動作を説明するフローチャートである。 デイナイト切り替え動作を説明するフローチャートである。 電子感度制御の具体例を説明するフローチャートである。 電子感度制御の具体例を説明するフローチャートである。

＜実施の形態＞
＜装置構成＞
図１は本発明に係る実施の形態の監視カメラ装置１００の撮像に係る主要部の構成を示すブロック図である。

図１に示すように監視カメラ装置１００においては、被写体からの入射光がレンズ光学系１によってＣＭＯＳセンサ３の受光面に結像され画像データとして出力される。なお、レンズ光学系１とＣＭＯＳセンサ３との間にはＩＲＣ（近赤外光カット）モジュール２が配置され、カラー撮影を行う場合には、ＩＲＣフィルタが光路中に挿入され、入射光から近赤外光を除去する構成となっている。

ＣＭＯＳセンサ３から出力される生データ（ＲＡＷデータ）は、ＩＳＰユニット４に与えられてＩＳＰ（Image Signal Processing）と呼ばれる画像処理が行われる。ＩＳＰユニット４は、入力信号に対するＡＧＣ（Automatic Gain Control）処理などを行って画像データとして出力する。

ＩＳＰユニット４が出力する画像データは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５などの制御装置に与えられ、フレーム数が少ない場合は同じ画像を複数回出力するなどの補完処理が施されて、３０ｆｐｓのフレームレートの画像データとして出力される。

また、ＣＰＵ５は、後に説明するデイナイト切り替え指示をＩＲＣモジュール２のＩＲＣフィルタを光路に対して抜き差しするモータドライバ６に与え、ＩＲＣフィルタの抜き差しを制御する。

ＣＰＵ５は、コーデックブロック５１、電子感度制御ブロック５２、高照度カウンタ５４、低照度カウンタ５５、デイナイト切り替え制御ブロック５６など、ソフトウェアの実行により機能する機能ブロックを有し、外付けメモリとしてメモリ５０が接続されている。

また、ＣＰＵ５は、ＩＳＰユニット４に内蔵される情報レジスタから情報を受け、ＩＳＰユニット４の現状態を確認する。すなわち、ＩＳＰユニット４の情報レジスタには、ＣＭＯＳセンサ３での撮像における露光時間、ＡＧＣ処理でのゲイン値（ＡＧＣ値）、ＣＭＯＳセンサ３から出力された生の輝度値（ＲＡＷ輝度値）およびデイナイト状態フラグの情報が含まれている。

ここで、デイナイト状態フラグについて説明する。ＩＳＰユニット４では、自らが設定したＡＧＣ処理でのＡＧＣ値に基づいて、低照度環境下での撮像（ナイトモード）か高照度環境下での撮像（デイモード）かを判断し、それぞれのモードに対応したフラグを立てる。これが、デイナイト状態フラグであり、情報レジスタに格納される。

ＣＰＵ５は、デイナイト状態フラグを１００ｍｓｅｃごとのポーリングで監視し、フラグが切り替わった場合には、デイナイト切り替え指示をモータドライバ６に与え、ＩＲＣフィルタの抜き差しを制御する。

監視カメラ装置１００のシステム仕様として、デイナイト切り替え制御は以下の３パタンを有している。

自動切り替え制御：ＩＳＰユニット４がナイトモードからデイモード、あるいはデイモードからナイトモードへと状態を変化させた場合に、ＣＰＵ５が自動的にＩＲＣフィルタを抜き差しする制御であり、ユーザーの選択により設定され、これが選択されている場合は、上述したようにＩＳＰユニット４が、ナイトモードかデイモードを判断し、ＣＰＵ５がＩＲＣフィルタの抜き差しを制御する。

常時デイ制御：常にカラー画像を出力する制御であり、ユーザーの選択により設定され、ＩＲＣフィルタは光路に入れられたままとなるので、ＣＰＵ５による１００ｍｓｅｃごとのポーリングによる監視は無効となる。

常時ナイト制御：常にモノクロ画像を出力する制御であり、ユーザーの選択により設定され、ＩＲＣフィルタは光路から外されたままとなるので、ＣＰＵ５による１００ｍｓｅｃごとのポーリングによる監視は無効となる。

また、ＣＰＵ５はＩＳＰユニット４から出力される画像データのフレームレートを決定し、決定したフレームレートをＩＳＰレジスタ設定指示としてＩＳＰユニット４に与え、ＩＳＰユニット４では指示されたフレームレートで画像データを出力する。

＜装置動作＞
＜フレームレートの保持動作＞
次に、図１を参照しつつ図２に示すフローチャートを用いて、ＣＰＵ５における出力画像データのフレームレートを３０ｆｐｓに保つ動作について説明する。

当該動作を開始すると、ＣＰＵ５の電子感度制御ブロック５２は、１００ｍｓｅｃのポーリング周期でＩＳＰユニット４にアクセスし、ＩＳＰユニット４に内蔵される情報レジスタの情報を取得する（ステップＳ１０１）。

ここで、情報レジスタから取得する情報は、ＣＭＯＳセンサ３での撮像における露光時間、ＡＧＣ処理でのゲイン値（ＡＧＣ値）およびＣＭＯＳセンサ３から出力された生の輝度値（ＲＡＷ輝度値）の情報である。ここで、生の輝度値の情報としては、例えば１フレームを構成する全画素の平均の輝度値を用いることができる。また、情報レジスタにはデイナイト状態フラグの情報も含まれているが、これについては別途に説明する。

次に、取得したＡＧＣ値、露光時間およびＲＡＷ輝度値のそれぞれについて所定の閾値との比較を行い、高照度カウンタ５４および低照度カウンタ５５のカウント制御を行う（ステップＳ１０２）。この制御では、高照度カウンタ５４および低照度カウンタ５５がそれぞれのカウントアップ条件を満たす場合にはカウントアップを行うが、カウントアップ条件は相補的であり、一方のカウンタがカウントアップする条件の場合は他方のカウンタは初期化されてカウント０となる。

次に、高照度カウンタ５４または低照度カウンタ５５のカウント値が、予め定めた閾値以上となったか否かを判断し（ステップＳ１０３）、どちらかが閾値以上となった場合はステップＳ１０４に進むが、そうでない場合は次のポーリングを待ってステップＳ１０１以下の動作を繰り返す。

ステップＳ１０４では、高照度環境にある場合と低照度環境にある場合とに分けて、それぞれの環境で最適の露光が行われるように電子感度を制御する。すなわち、露光時間（シャッタースピード）を長くしたり、短くしたりすることで、撮像環境に合わせた露光を行う。

例えば、高照度環境で３０ｆｐｓのフレームレートの画像データを得る場合のシャッタースピードを１／６０秒とし、これを電子感度１倍とした場合、電子感度を２倍にするにはシャッタースピードを半分の１／３０秒とする。

このため、ＣＰＵ５の電子感度制御ブロック５２は、決定した電子感度の情報を電子感度指示としてＩＳＰユニット４に与え、ＩＳＰユニット４では当該電子感度に対応するシャッタースピードの情報に変えてＣＭＯＳセンサ３に与える。ＣＭＯＳセンサ３では、電子シャッタを採用しており、シャッタースピードに対応する光の蓄積時間により電子感度を調整することになる。

このように、露光時間が長くなると、それに従ってフレームレートが小さくなり、電子感度を３２倍にするとフレームレートは１ｆｐｓとなってしまう。これを３０ｆｐｓのフレームレートにするためには、得られた１フレームの画像データと同じものを２９回（２９フレーム分）連続して出力しなければならない。この画像連続出力回数は電子感度の倍率に基づいて一律に決定することができ、ステップＳ１０５ではこの決定を行う。

なお、露光時間が長くなった場合、実際にはＣＭＯＳセンサ３から１フレーム分の画像データが出力されるまでの時間が長くなり、例えば、シャッタースピードを１／３０秒とした場合には、２フレーム分の画像データを出力する時間で１フレーム分の画像データしか出力されないこととなる。従って、３０ｆｐｓのフレームレートにするためには、得られた１フレーム分の画像データを再度出力することで対応することとなる。

次に、決定した画像連続出力回数の情報をコーデックブロック５１に与え（ステップＳ１０６）、コーデックブロック５１では、メモリ５０に格納された１フレームの画像データを読み出して、ステップＳ１０５で決定された画像連続出力回数に従って出力し、３０ｆｐｓのフレームレートの出力画像データとする。例えば、上述したように、電子感度の倍率を３２倍にするとフレームレートは１ｆｐｓとなるので、得られた１フレームの画像データを２９回連続して出力することとなる。

以上説明した出力画像データのフレームレートを３０ｆｐｓに保つ動作は、ＣＰＵ５の電子感度制御ブロック５２、高照度カウンタ５４、低照度カウンタ５５およびコーデックブロック５１により実現される動作であるが、次に、図１を参照しつつ図３に示すフローチャートを用いて、デイナイト切り替え制御ブロック５６におけるデイナイト切り替え動作について説明する。

＜デイナイト切り替え動作＞
図３に示すように、ＣＰＵ５のデイナイト切り替え制御ブロック５６は当該動作を開始すると、１００ｍｓｅｃのポーリング周期でＩＳＰユニット４にアクセスし、ＩＳＰユニット４に内蔵される情報レジスタの情報のうちデイナイト状態フラグの情報を取得する（ステップＳ２０１）。

この、ステップＳ２０１は、電子感度制御ブロック５２がＩＳＰユニット４に内蔵される情報レジスタの情報を取得するタイミングと同期させて行うか、あるいは、電子感度制御ブロック５２がデイナイト状態フラグの情報も取得してデイナイト切り替え制御ブロック５６に与えるようにしても良い。

このように、デイナイト状態フラグの情報は、１００ｍｓｅｃのポーリング周期で得られ、当該情報を得たＣＰＵ５がＩＲＣフィルタの抜き差しを制御するので、電子感度制御ブロック５２がステップＳ１０５で電子感度の倍率を決定する前にデイモードまたはナイトモードでの撮像が開始される。

次にステップＳ２０２において、取得したフラグがデイモードを示すフラグであるか否かを判断し、デイモードを示すフラグである場合には、デイナイト切り替え指示として、ＩＲＣモジュール２のＩＲＣフィルタを光路に入れる指示をモータドライバ６に与える（ステップＳ２０３）。そして、ＩＳＰユニット４に対してカラー画像に対応するように指示を与え（ステップＳ２０４）、次のポーリングを待ってステップＳ２０１以下の動作を繰り返す。

一方、ステップＳ２０２において、取得したフラグがデイモードを示すフラグではない場合は、ナイトモードを示すフラグであると判断し、デイナイト切り替え指示として、ＩＲＣモジュール２のＩＲＣフィルタを光路から外す指示をモータドライバ６に与える（ステップＳ２０５）。そして、ＩＳＰユニット４に対してモノクロ画像に対応するように指示を与え（ステップＳ２０６）、次のポーリングを待ってステップＳ２０１以下の動作を繰り返す。

以上説明したようにＣＰＵ５においては、低照度環境下で３０ｆｐｓのフレームレートの出力画像データが得られない場合は、電子感度制御ブロック５２による電子感度制御に際して得られる電子感度の倍率に基づいて画像連続出力回数を決定し、それをコーデックブロック５１に指示することで、ＣＰＵ５の外付けメモリ５０の同じアドレス番地から画像データを読み出し、同じ画像を出力するので、ＩＳＰユニット４に外付けメモリを備えることなく、３０ｆｐｓのフレームレートで画像データを出力することができる。

また、ＣＰＵ５においては、デイナイト切り替え制御ブロック５６によるデイナイト切り替え制御を行っているが、電子感度制御との組み合わせ方によっては両者のメリットを有効に活用することができる。

すなわち、電子感度制御を行わない状態（電子感度ＯＦＦ状態）では、最低被写体照度は０．６ｌｕｘ／５０ＩＲＥであるが、電子感度３２倍とすると、最低被写体照度が０．０５ｌｕｘ／５０ＩＲＥとなる。ただし、電子感度を上げるためにシャッタースピードがスローになればなるほど、映像に残像が発生しやすくなる。

一方、デイナイト切り替えのメリットは、ナイトモード、すなわちモノクロ撮影に切り替えて、ＩＲＣフィルタを外すことで、赤外線投光により感度が高くなり０．０１ｌｕｘ未満の照度でも被写体が視認できる点にある。

従って、デイナイト切り替え制御および電子感度制御の両方のメリットを生かすために、低照度環境下では、デイナイト切り替えにより、ナイトモードとし、モノクロ撮影の状態で電子感度制御を行うことで、より低照度の被写体条件でもノイズや残像感の少ない映像を得ることができる。

＜電子感度制御の具体例＞
次に、図２を用いて説明した電子感度制御ブロック５２における電子感度制御の具体例について、図１を参照しつつ図４および図５に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図４および図５においては、記号（Ａ）および（Ｂ）において互いに接続されるものとする。

図４に示されるようにＣＰＵ５の電子感度制御ブロック５２は、電子感度制御を開始すると、１００ｍｓｅｃのポーリング周期でＩＳＰユニット４にアクセスし、ＩＳＰユニット４に内蔵される情報レジスタの情報が１００ｍｓｅｃごとに入力されるのを待つ（ステップＳ１）。

そして、入力された情報のうち、ゲイン値が予め定めたゲイン閾値（電子感度の倍率を１段階下げる閾値）以下、かつ、露光時間が予め定めた露光時間閾値（電子感度の倍率を１段階下げる閾値）以下か、または、ＲＡＷ輝度値が予め定めたＲＡＷ輝度閾値（電子感度の倍率を１段階下げる閾値）以上であるか否かを判断し（ステップＳ２）、上記条件を満たす場合は、高照度カウンタ５４を予め定めたカウント数分カウントアップし（ステップＳ３）、ステップＳ４に進む。

ここで、ゲイン閾値および露光時間閾値は、電子感度の倍率に合わせてそれぞれ設定されており、例えば、電子感度が１倍の状態から電子感度ＯＦＦ状態にする場合、電子感度が２倍の状態から電子感度が１倍の状態にする場合、電子感度が４倍の状態から電子感度が２倍の状態にする場合、電子感度が８倍の状態から電子感度が４倍の状態にする場合、電子感度が１６倍の状態から電子感度が８倍の状態にする場合、電子感度が３２倍の状態から電子感度が１６倍の状態にする場合などに合わせて設定されている。従って、ステップＳ３では現在の電子感度に合わせたゲイン閾値および露光時間閾値が設定され、当該閾値と、現在のゲイン値および露光時間との比較がなされる。

一方、ＲＡＷ輝度閾値は電子感度の倍率に関係なく、一定の値に設定される。このように電子感度制御においてＲＡＷ輝度値を考慮することで、急激な輝度変化に早く追従することができ、本来は明るさの強弱がある部分が、白一色となってしまう映像の白とびの時間を短くすることができる。

なお、ステップＳ２で、条件を満たさない場合はステップＳ６において、高照度カウンタ５４を初期化し、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、ゲイン値が予め定めたゲイン閾値（電子感度の倍率を１段階上げる閾値）を超え、かつ、露光時間が予め定めた露光時間閾値（電子感度の倍率を１段階上げる閾値）を超えるか否かを判断し、上記条件を満たす場合は、低照度カウンタ５５を予め定めたカウント数分カウントアップし（ステップＳ５）、ステップＳ８に進む。

ここで、ゲイン閾値および露光時間閾値は、電子感度の倍率に合わせてそれぞれ設定されており、例えば、電子感度ＯＦＦ状態から電子感度が１倍の状態にする場合、電子感度が１倍の状態から電子感度が２倍の状態にする場合、電子感度が２倍の状態から電子感度が４倍の状態にする場合、電子感度が４倍の状態から電子感度が８倍の状態にする場合、電子感度が８倍の状態から電子感度が１６倍の状態にする場合、電子感度が１６倍の状態から電子感度が３２倍の状態にする場合などに合わせて設定されている。従って、ステップＳ５では現在の電子感度に合わせたゲイン閾値および露光時間閾値が設定され、当該閾値と、現在のゲイン値および露光時間との比較がなされる。

なお、ステップＳ４で、条件を満たさない場合はステップＳ７において、低照度カウンタ５５を初期化し、ステップＳ８に進む。

ステップＳ８では、高照度カウンタ５４が予め定めた高照度カウンタ閾値（電子感度の倍率を１段階下げる否かを判断する閾値）以上となったか否かを判断する（ステップＳ８）。このステップで用いる高照度カウンタ閾値は、ステップＳ３でカウントアップしたカウント数の整数倍の値に設定され、ステップＳ３でのカウントアップを、当該整数倍繰り返すことで上記閾値に達する。

すなわち、ステップＳ８で上記閾値未満である場合は、図５に示すステップＳ３１に進み、低照度カウンタ５５が予め定めた低照度カウンタ閾値（電子感度の倍率を１段階上げるか否かを判断する閾値）以上となったか否かを判断するが、高照度環境下ではステップＳ７で低照度カウンタ５５は初期化されているので、ステップＳ３１での判断は「否」となり、ステップＳ１に戻って１００ｍｓｅｃごとのポーリングを待つこととなる。

従って、複数回のポーリングを経ないとステップＳ８で高照度カウンタ５４が予め定めた閾値以上となることはない。これは、ゲイン値や露光時間が安定するのを待つための構成であり、このような構成を設けないと、電子感度が短時間で切り替わって、映像の明るさが頻繁に変わるハンチング現象が発生することとなる。

ステップＳ８での判断の結果、高照度カウンタ５４が予め定めた閾値以上となった場合はステップＳ９に進み、デイナイト切り替え制御が自動切り替え制御になっているか否かを判断する。デイナイト切り替え制御はユーザーの選択により設定されるので、電子感度制御ブロック５２は、その設定信号を受けることで、自動切り替え制御であるか、それ以外の制御（常時デイ制御および常時ナイト制御）であるかを知ることができる。

そして、ステップＳ９で、自動切り替え制御になっていると判断される場合は、ステップＳ１０に進み、現在の電子感度が１倍であるか否かを判断する。

ステップＳ１０で、現在の電子感度が１倍であると判断される場合は、高照度カウンタ５４および低照度カウンタ５５を共に初期化する（ステップＳ１１）。

そして、ステップＳ１２に進んで電子感度制御をオフ（電子感度ＯＦＦ状態）とする。
すなわち、本ステップを通る場合、デイナイト切り替え制御は、自動切り替え制御となっており、ＣＰＵ５による１００ｍｓｅｃごとのポーリングによる監視が有効となり、カラー撮影状態となるため、電子感度制御はオフとなる。

一方、ステップＳ１０で、現在の電子感度が１倍ではないと判断される場合は、ステップＳ１３で電子感度の倍率を１段階下げ、高照度カウンタ５４および低照度カウンタ５５を共に初期化する（ステップＳ１４）。

そして、ステップＳ１５に進んで、設定した電子感度の倍率に基づいて電子感度を制御する。このとき、電子感度は１倍（×１）〜１６倍（×１６）の範囲にある。なお、本ステップを通る場合、デイナイト切り替え制御は、自動切り替え制御となっており、ＣＰＵ５による１００ｍｓｅｃごとのポーリングによる監視が有効となるが、電子感度制御が有効になるため、自動切り替え制御により強制的にナイトモードとなる。モノクロ撮影されているので、電子感度の倍率を１倍以上とすることでノイズや残像感の少ない映像を得ることができる。

また、ステップＳ９で、自動切り替え制御になっていないと判断される場合は、ステップＳ１６に進み、現在の電子感度が２倍であるか否かを判断する。

ステップＳ１６で、現在の電子感度が２倍であると判断される場合は、高照度カウンタ５４および低照度カウンタ５５を共に初期化する（ステップＳ１７）。

そして、ステップＳ１８に進んで電子感度制御をオフ（電子感度ＯＦＦ状態）とする。
なお、本ステップを通るデイナイト切り替え制御は、常時デイ制御または常時ナイト制御となっており、常時デイ制御では、カラー撮影となり、常時ナイト制御では、モノクロ撮影となる。

一方、ステップＳ１６で、現在の電子感度が２倍ではないと判断される場合は、ステップＳ１９で電子感度の倍率を１段階下げ、高照度カウンタ５４および低照度カウンタ５５を共に初期化する（ステップＳ２０）。

そして、ステップＳ２１に進んで、設定した電子感度の倍率に基づいて電子感度を制御する。このとき、電子感度は２倍（×２）〜１６倍（×１６）の範囲にある。なお、本ステップを通る場合、デイナイト切り替え制御は、常時デイ制御または常時ナイト制御となっており、常時デイ制御では、カラー撮影となり、常時ナイト制御では、モノクロ撮影となる。

ここで、ステップＳ８での判断に戻る。ステップＳ８で、高照度カウンタ５４が予め定めた閾値未満である場合は、図５に示すステップＳ３１に進み、低照度カウンタ５５が予め定めた閾値（電子感度の倍率を１段階上げるか否かを判断する閾値）以上となったか否かを判断する。

このステップで用いる閾値は、ステップＳ５でカウントアップしたカウント数の整数倍の値に設定され、ステップＳ５でのカウントアップを、当該整数倍繰り返すことで上記閾値に達する。

すなわち、ステップＳ３１で上記閾値未満である場合は、ステップＳ１に戻って１００ｍｓｅｃごとのポーリングを待つこととなる。

ここで、ステップＳ３での１回のカウントアップ数と、ステップＳ５での１回のカウントアップ数とに差をつけることで、電子感度の倍率を上げる場合の増加特性と、電子感度の倍率を下げる場合の減少特性とで差異が生じ、ヒステリシスを有することとなる。

すなわち、例えば、ステップＳ３での１回のカウントアップ数を、ステップＳ５での１回のカウントアップ数より大きくすれば、電子感度の倍率の減少特性は、電子感度の倍率の増加特性よりも急峻となる。従って、高照度環境から低照度環境に変化した場合は、比較的ゆっくりと電子感度が増加するのに対し、低照度環境から高照度環境に変化した場合は比較的早く電子感度が低下して電子感度制御がオフ状態となる。これにより、電子感度制御中に急激に高照度環境となった場合、露光過多となって白飛び映像が長時間続くことを抑制することができる。

そして、ステップＳ３１での判断の結果、低照度カウンタ５５が予め定めた閾値以上となった場合はステップＳ３２に進み、デイナイト切り替え制御が自動切り替え制御になっているか否かを判断する。この判断はステップＳ９と同じである。

ステップＳ３２で、自動切り替え制御になっていると判断される場合は、ステップＳ３３に進み、現在、電子感度制御がオフであるか否かを判断する。

ステップＳ３３で、現在、電子感度制御がオフであると判断される場合は、高照度カウンタ５４および低照度カウンタ５５を共に初期化する（ステップＳ３４）。

そして、ステップＳ３５に進んで電子感度の倍率を１倍（×１）として電子感度を制御する。なお、本ステップを通る場合、デイナイト切り替え制御は、自動切り替え制御となり、電子感度制御が有効となった時点でナイトモードとなり、モノクロ撮影される。このとき、ＣＰＵ５による１００ｍｓｅｃごとのポーリングによる監視は無効となる。また、モノクロ撮影されることで、ノイズや残像感の少ない滑らかな映像を得ることができる。すなわち、低照度環境下では、まず、ナイトモードにすることで、ＩＲＣフィルタを外し、赤外線投光により感度を高くする。このとき、電子感度の倍率は１倍であるので、ノイズや残像感の少ない滑らかな映像が得られる。そして、さらに感度が足りない場合には、露光時間を長くしてさらに感度を高めることで、０．０１ｌｕｘ未満の照度でも被写体を視認できる。

一方、ステップＳ３３で、現在、電子感度制御がオフではないと判断される場合は、ステップＳ３６で電子感度の倍率を１段階上げ、高照度カウンタ５４および低照度カウンタ５５を共に初期化する（ステップＳ３７）。

そして、ステップＳ３８に進んで、設定した電子感度の倍率に基づいて電子感度を制御する。このとき、電子感度は２倍（×２）〜３２倍（×３２）の範囲にある。なお、本ステップを通る場合、デイナイト切り替え制御は、自動切り替え制御となり、電子感度制御が有効となった時点でナイトモードとなり、モノクロ撮影される。このとき、ＣＰＵ５による１００ｍｓｅｃごとのポーリングによる監視は無効となる。モノクロ撮影されているので、電子感度の倍率を上げることでノイズや残像感の少ない映像を得ることができる。

また、ステップＳ３２で、自動切り替え制御になっていないと判断される場合は、ステップＳ３９に進み、電子感度制御がオフであるか否かを判断する。

ステップＳ３９で、現在、電子感度制御がオフであると判断される場合は、高照度カウンタ５４および低照度カウンタ５５を共に初期化する（ステップＳ４０）。

そして、ステップＳ４１に進んで電子感度の倍率を２倍（×２）として電子感度を制御する。なお、本ステップを通る場合、デイナイト切り替え制御は、常時デイ制御または常時ナイト制御となっており、常時デイ制御では、カラー撮影となり、常時ナイト制御では、モノクロ撮影となる。

一方、ステップＳ３９で、電子感度制御がオフではないと判断される場合は、ステップＳ４２で電子感度の倍率を１段階上げ、高照度カウンタ５４および低照度カウンタ５５を共に初期化する（ステップＳ４３）。

そして、ステップＳ４４に進んで、設定した電子感度の倍率に基づいて電子感度を制御する。このとき、電子感度は４倍（×４）〜３２倍（×３２）の範囲にある。なお、本ステップを通る場合、デイナイト切り替え制御は、常時デイ制御または常時ナイト制御となっており、常時デイ制御では、カラー撮影となり、常時ナイト制御では、モノクロ撮影となる。

以上説明したように、電子感度の倍率を設定した後は、図２を用いて説明したように、ステップＳ１０５で画像連続出力回数を電子感度の倍率に基づいて一律に決定し、決定した画像連続出力回数の情報をコーデックブロック５１に与え（ステップＳ１０６）、コーデックブロック５１では、メモリ５０に格納された１フレームの画像データを、画像連続出力回数に従って同じアドレス番地から画像データを出力することで、３０ｆｐｓのフレームレートの出力画像データを出力する一連の処理が終了する。この後は、再びステップＳ１０１以下の動作を繰り返すことになる。

なお、ＣＰＵ５の電子感度制御ブロック５２での処理には、電子感度の倍率を３２倍にした場合は最大で２秒を要するが、新たな電子感度の倍率が決定されるまでは、古い電子感度の倍率に基づいてコーデックブロック５１が画像データを出力することになる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

３ ＣＭＯＳセンサ
４ ＩＳＰユニット
５ ＣＰＵ
５０ メモリ
５１ コーデックブロック
５２ 電子感度制御ブロック
５４ 高照度カウンタ
５５ 低照度カウンタ
５６ デイナイト切り替え制御ブロック

Claims (7)

1. 電子感度の制御機能を有した監視カメラ装置であって、
   被写体からの光を受けるイメージセンサと、
   前記イメージセンサから出力される生の画像データを受け自動利得調整処理を含む画像処理を行うと共に、前記イメージセンサの露光時間で規定される電子感度を制御する画像処理ユニットと、
   前記画像処理ユニットから出力される画像処理後の画像データを受け、該画像データのフレームレートが規定値に満たない場合は、補完処理を行って前記規定値のフレームレートを有する出力画像データとして出力する制御ユニットと、を備え、
   前記画像処理ユニットは、
   前記自動利得調整処理でのゲイン値情報と、
   前記イメージセンサでの撮像における露光時間情報と、を保持し、
   前記制御ユニットは、
   前記被写体の撮像が、照度が比較的高い高照度環境下での撮像である場合にカウントアップされる高照度カウンタと、照度が比較的低い低照度環境下での撮像である場合にカウントアップされる低照度カウンタと、
   予め定めたポーリング周期で前記画像処理ユニットにアクセスし、前記ゲイン値情報および露光時間情報を取得し、前記ゲイン値情報および前記露光時間情報に対して設定された条件を満たす場合に前記高照度カウンタおよび前記低照度カウンタを相補的にカウントアップし、
   前記高照度カウンタのカウント値が、高照度カウンタ閾値に達した場合は前記高照度環境下での撮像に適するように前記イメージセンサでの前記電子感度を決定し、
   前記低照度カウンタのカウント値が、低照度カウンタ閾値に達した場合は前記低照度環境下に適するように前記イメージセンサでの前記電子感度を決定する電子感度制御ブロックと、
   前記電子感度制御ブロックで決定された前記電子感度に基づいて、前記画像処理後の画像データに対して補完処理を行って前記出力画像データとするコーデックブロックと、を有する、監視カメラ装置。
2. 前記イメージセンサの前に配置され、前記被写体からの光の光路に対して抜き差し可能な赤外線カットフィルタを備え、
   前記画像処理ユニットは、
   前記自動利得調整処理でのゲイン値に基づいて、前記被写体の撮像が、前記低照度環境下での撮像か、前記高照度環境下での撮像かを判断し、それぞれに対応して立てられたフラグ情報を保持し、
   前記制御ユニットは、
   前記ポーリング周期で前記画像処理ユニットにアクセスし、前記フラグ情報に基づいて、前記低照度環境下での撮像か前記高照度環境下での撮像かを知得し、
   前記低照度環境下での撮像の場合は、前記電子感度の決定に先だって前記赤外線カットフィルタを前記光路から外して撮像を行い、
   前記高照度環境下での撮像の場合は、前記電子感度の決定に先だって前記赤外線カットフィルタを前記光路に入れて撮像を行う、請求項１記載の監視カメラ装置。
3. 前記電子感度制御ブロックは、
   前記ゲイン値情報に含まれるゲイン値がゲイン閾値以下、かつ、前記露光時間情報に含まれる露光時間が露光時間閾値以下の場合に前記高照度カウンタをカウントアップし、前記低照度カウンタは初期化し、
   前記ゲイン値情報に含まれるゲイン値がゲイン閾値以下、かつ、前記露光時間情報に含まれる露光時間が露光時間閾値以下の場合に前記高照度カウンタをカウントアップし、前記低照度カウンタを初期化し、
   前記ゲイン値がゲイン閾値を超え、かつ、前記露光時間が露光時間閾値を超える場合に前記低照度カウンタをカウントアップし、前記高照度カウンタを初期化する、請求項１記載の監視カメラ装置。
4. 前記画像処理ユニットは、
   前記イメージセンサから出力される前記生の画像データに含まれる輝度値情報を保持し、
   前記電子感度制御ブロックは、
   前記ポーリング周期で前記画像処理ユニットにアクセスして前記輝度値情報を知得し、前記輝度値の情報に対して設定された条件を満たす場合には前記高照度カウンタをカウントアップする、請求項１記載の監視カメラ装置。
5. 前記電子感度制御ブロックは、
   前記輝度値情報に含まれる輝度値が輝度値閾値以上の場合に前記高照度カウンタをカウントアップし、前記低照度カウンタは初期化する、請求項４記載の監視カメラ装置。
6. 前記高照度カウンタの１回のカウントアップ数は、前記低照度度カウンタの１回のカウントアップ数よりも大きい、請求項１記載の監視カメラ装置。
7. 前記高照度カウンタ閾値は、前記高照度カウンタの前記１回のカウントアップ数の整数倍に設定され、
   前記低照度カウンタ閾値は、前記低照度度カウンタの１回のカウントアップ数の整数倍に設定される、請求項６記載の監視カメラ装置。

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