JP2015171120A - 監視カメラ - Google Patents

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Ryuji Nagaike
隆二 永池
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Abstract

【課題】自動巡回等で高倍率撮影をしているとき、撮影画角外の、低倍率であれば撮影可能な位置に被写体があっても死角となり、存在に気が付かないという問題がある。
【解決手段】 光学ズーム画角が外測センサーで検出できる所定画角よりも、広いときはフォーカス距離測定器として用い、狭いときは被写体検出器に切り替えることを特徴とする構成とした。
【選択図】 図1

Description

本発明は、高倍率ズームの監視カメラに関し、特に外部測距機能をもつカメラに関するものである。
従来から、赤外線あるいは超音波を発信し反射波を受信して、侵入者の有無を検知する監視装置があった。
特許文献1ではレーザー光を2次元スキャンすることで侵入者までの距離および角度データを検出し、カメラを侵入者に照準させて自動追尾する技術が開示されている。特許文献2では赤外線または超音波の投光部と受光部を有する撮像焦点調整用の測距回路と、侵入検出の検出範囲設定手段を撮像カメラに備えさせ、測距回路で測定された距離と設定手段で設定した所定の範囲を比較して侵入者を検出する技術が開示されている。
特開平10−241062号公報 特開平1−23394号公報
しかしながら、上述の特許文献に開示された従来技術では、装置が大規模になるか、高倍率ズーム撮影では低倍率ズームであれば撮影可能な死角の侵入者を検知できないとう問題がある。
そこで、本発明の目的は、高倍率ズーム撮影中に死角の侵入者検知を可能にする監視カメラを提供することである。
上記目的を達成するために、本発明は、学レンズを通して撮像素子に被写体を結像させる合焦手段と、撮像手段の撮影画角を変化させる画角操作手段と、被写体までの距離を測定する測距手段とを備え、測距手段は画角操作手段で変化させられた撮像画角が所定の閾値より広い場合に距離測定器として用い、所定の閾値より狭い場合に被写体検出器として用いる切り替え手段を有することを特徴とする。
本発明によれば高倍率ズーム撮影中で死角が広い場合も侵入者検知を行うことで死角のない監視が可能なカメラを提供することができる。
監視カメラの構成 被写体検知アルゴリズム 雲台付き監視カメラの構成 被写体検知時の自動撮影アルゴリズム
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態にかかわる監視カメラの構成図である。
[実施例1]
以下、図1を参照して、本発明の第1の実施例による、監視カメラについて説明する。
光学レンズ群110は画角を変化させるズームレンズ111と、撮像素子113に被写体を結像させるフォーカスレンズ112で構成される。
撮像素子113は光学レンズ群110を通して結像した光を電荷に変換し画像信号を生成する。画像処理回路114は撮像素子113で撮像された画像信号を入力してデジタル化すると共に、画像信号のコントラスト値を算出する。コントラスト値は、例えば、画像データ内の輝度差を指標化したもので良い。画像処理回路114でデジタル化された画像は、画像出力回路115を通じて外部機器に出力される。
画像処理回路114で算出されたコントラスト値は合焦制御回路120に出力され、合焦制御のための参照値として使用される。合焦制御回路120は測距センサー121の出力である被写体位置情報を入力すると共に、フォーカスレンズ駆動回路130を介してフォーカスレンズ112を駆動して撮像素子113に被写体が合焦するように制御する。
測距センサー121は赤外線を照射する発光部と、照射され被写体に反射した赤外線を受光する受光部からなり、時間や照射角度から被写体位置情報を生成する。あるいは測距センサー121は超音波を発信する発振部と、発信し被写体に反射した超音波を受信する受信部からなっていてもよい。
あるいは測距センサー121は二つの集光レンズとそれぞれペアとなる撮像素子からなり、集光レンズは隣接あるいは所定距離離れており、撮像素子面に結像される被写体の位置関係と集光レンズの間隔から被写体までの被写体位置情報を生成するものでもよい。二つの撮像素子は一次元配列あるいは二次元配列どちらの構造をしていてもよい。
合焦制御回路120は画像処理回路114が生成したコントラスト値と、測距センサー121が生成した被写体位置情報のどちらか、あるいは両方を使ってフォーカスレンズ駆動回路130を制御してもよい。
ズームレンズ111はズームレンズ駆動回路131によって駆動され、ズームレンズ駆動回路131は撮影制御回路132によって制御される。
被写体検出回路150は測距センサー121が生成した被写体位置情報を合焦制御回路120を介して入力するとともに、撮影制御回路132を介してズームレンズ駆動回路131からズーム画角情報を入力する。撮影制御回路132は通信回路140を通して外部機器と接続される。
図2は被写体検出回路150のアルゴリズムである。被写体検出回路150はS100で撮影制御回路からズーム画角を取得し、S101で測距センサーの有効測距角に対して十分小さいか判定する。十分小さい場合はS102で合焦制御回路120から測距センサー121が生成する被写体位置情報を取得する。大きい場合は処理を終了する。
S102で取得した被写体位置情報が測距センサー121の有効測距距離の範囲内であるかをS103で判定し、撮影画角外に被写体があるか決定する。撮影画角外に被写体があるときS104にて被写体検知情報を生成し、生成した被写体検知情報は撮影制御回路132に通知する。
撮影制御回路132は被写体検出回路150から被写体検知情報を通知されたとき、通信回路140を介して外部機器に被写体検知情報を通信する。
[実施例2]
以下、図3を参照して、本発明の第2の実施例による、監視カメラについて説明する。
光学レンズ群210は画角を変化させるズームレンズ211と、撮像素子213に被写体を結像させるフォーカスレンズ212で構成される。
撮像素子213は光学レンズ群210を通して結像した光を電荷に変換し画像信号を生成する。画像処理回路214は撮像素子213で撮像された画像信号を入力してデジタル化すると共に、画像信号のコントラスト値を算出する。コントラスト値は、例えば、画像データ内の輝度差を指標化したもので良い。画像処理回路214でデジタル化された画像は、画像出力回路215を通じて外部機器に出力される。
画像処理回路214で算出されたコントラスト値は合焦制御回路220に出力され、合焦制御のための参照値として使用される。合焦制御回路220はまた、測距センサー221の出力である被写体位置情報を入力すると共に、フォーカスレンズ駆動回路230を介してフォーカスレンズ212を駆動して撮像素子213に被写体が合焦するように制御する。
測距センサー221は赤外線を照射する発光部と、照射され被写体に反射した赤外線を受光する受光部からなり、時間や照射角度から被写体位置情報を生成する。あるいは測距センサー221は超音波を発信する発振部と、発信し被写体に反射した超音波を受信する受信部で構成されてよい。
あるいは測距センサー221は二つの集光レンズとそれぞれペアとなる撮像素子からなり、集光レンズは隣接あるいは所定距離離れており、撮像素子面に結像される被写体の位置差と集光レンズの間隔から被写体までの被写体位置情報を生成するものでもよい。二つの撮像素子は一次元配列あるいは二次元配列どちらの構造をしていてもよい。
ズームレンズ211はズームレンズ駆動回路231によって駆動され、ズームレンズ駆動回路231は撮影制御回路232によって制御される。撮影制御回路232は撮影位置記憶回路235の撮影記憶位置情報を参照して、ズームレンズ駆動回路231と雲台機構234を駆動する雲台駆動回路234を制御する。
撮影位置記憶回路235で記憶している撮影位置記憶情報は一つあるいは複数あって、それぞれズーム画角と雲台位置とその撮影時間を含み、通信回路240から設定できる。
被写体検出回路250は測距センサー221が生成した被写体位置情報を合焦制御回路220を介して入力するとともに、撮影制御回路232を介してズームレンズ駆動回路231からズーム画角情報と被写体検知有効信号を入力する。また被写体検出回路250は被写体検知情報を生成して撮影制御回路232に通知し、被写体検知情報に基づく測距センサー合焦有効信号を合焦制御回路220に出力する。
図4は被写体検出回路250が生成する被写体検知情報を撮影制御回路232へ通知し、測距センサー合焦有効信号を合焦制御回路220に出力するときのアルゴリズムである。
S200で撮影制御回路232は撮影位置記憶回路235から第一の撮影位置情報を取得する。第一の撮影位置情報に基づき、S201で撮影制御回路232はズームレンズ駆動回路231と雲台駆動回路234を制御して、ズームレンズ111と雲台機構233を所定の位置に移動させる。ズームレンズ111と雲台機構233の移動が終わると、撮影制御回路232はS202で被写体検知回路250を介して得られる有効測距角とズーム画角を比較する。ズーム画角が有効測距角に対して十分小さいとき、撮影制御回路232は被写体検知回路250に被写体検知有効信号を出力する。
被写体検知有効信号を入力されていない被写体検知回路250は合焦制御回路220に測距センサー合焦有効信号を出力し、合焦制御回路220は測距センサー221で生成する被写体位置情報をS210にて取得する。そしてS211で合焦制御回路220は被写体位置情報を使ってフォーカスレンズ駆動回路230を制御し、被写体に反射し光学レンズ系110を通った光が撮像素子213に結像するように合焦制御する。
合焦制御回路220は画像処理回路214が生成したコントラスト値と、測距センサー221が生成した被写体位置情報の両方を使ってフォーカスレンズ駆動回路230を制御してもよい。
その後、合焦制御回路220はS210に戻って測距センサー221で生成する被写体位置情報をS210にて取得し合焦動作を繰り返す。この合焦動作は、撮影位置記憶回路235の撮影位置情報の変更あるいは、第一の撮影位置の撮影時間が完了し第二の撮影位置の撮影動作を開始するまで続く。
被写体検出有効信号を入力された被写体検知回路250は合焦制御回路220に測距センサー合焦有効信号を出力しない。合焦制御回路220は測距センサー221で生成した被写体位置情報をS220にて被写体検知回路250に出力する。S221にて、被写体位置情報を入力された被写体検知回路250は被写体位置情報の距離情報と測距センサー221の有効測距距離を比較し、撮影画角外に被写体がある場合、被写体検知情報を生成する。
被写体がない場合、S222にて合焦制御回路220は画像処理回路114が生成したコントラスト値が最大になるようにフォーカスレンズ駆動回路230を制御し、被写体から光学レンズ系110を通った光が撮像素子213に結像するように合焦制御する。そして再びS220に戻って、合焦制御回路220は測距センサー221で生成した被写体位置情報をS220にて被写体検知回路250に出力する。
被写体がある場合、S223にて被写体検知回路250は被写体検知情報を撮影制御回路232へ通知する。通知を受けた撮影制御回路232はズームレンズ駆動回路231を制御してズームレンズ111のズーム画角を最大になるように変化させる。ズームレンズの移動が完了した後、S230にて合焦制御回路220は測距センサー221で生成した被写体位置情報を取得し、被写体検知回路250に出力する。
S231にて、被写体位置情報を入力された被写体検知回路250は被写体位置情報の距離情報と測距センサー221の有効測距距離を比較し、有効測距距離内に被写体がある場合、被写体検知情報を生成すると同時に測距センサー合焦有効信号を出力する。
測距センサー合焦有効信号を入力された合焦制御回路232は、S232にて、測距センサー221が生成した被写体位置情報を使ってフォーカスレンズ駆動回路230を制御し、被写体に反射し光学レンズ系110を通った光が撮像素子213に結像するように合焦制御する。
合焦制御回路220は画像処理回路214が生成したコントラスト値と、測距センサー221が生成した被写体位置情報の両方を使ってフォーカスレンズ駆動回路230を制御してもよい。
ここで再びS230に戻って、合焦制御回路220は測距センサー221で生成した被写体位置情報を取得し、被写体検知回路250に出力する。
この撮影動作は、有効測距距離内の被写体がなくなり被写体検知情報を生成しなくなるか、撮影位置記憶回路235の撮影位置情報の変更あるいは、第一の撮影位置の撮影時間が完了し第二の撮影位置の撮影動作を開始するまで続く。
S231にて、撮影位置記憶回路235が記憶する撮影時間以内に被写体検知情報を生成しなくなった場合、S233で、撮影制御回路232はズームレンズ駆動回路231を制御してズームレンズ111をS200で取得した位置に移動させる。このとき撮影制御回路232が出力する被写体検知有効信号は有効のままである。
そして再びS220にて合焦制御回路220は測距センサー221で生成した被写体位置情報を被写体検知回路250に出力する。
撮影位置記憶回路235の撮影位置情報の変更あるいは、第一の撮影位置の撮影時間が完了し第二の撮影位置の撮影動作を開始した場合、S200より制御を始める。このとき撮影制御回路232が出力する被写体検知有効信号は無効になる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
本発明は監視カメラ、特に雲台付き高倍率ズームを備えた監視カメラの、高倍率撮影中の死角監視に対して有効である。
110 実施例1の光学レンズ系
111 実施例1のズームレンズ
112 実施例1のフォーカスレンズ
113 実施例1の撮像素子
114 実施例1の画像処理回路
115 実施例1の画像出力回路
120 実施例1の合焦制御回路
121 実施例1の測距センサー
130 実施例1のフォーカスレンズ駆動回路
131 実施例1のズームレンズ駆動回路
132 実施例1の撮影制御回路
140 実施例1の通信回路
150 実施例1の被写体検知回路
210 実施例2の光学レンズ系
211 実施例2のズームレンズ
212 実施例2のフォーカスレンズ
213 実施例2の撮像素子
214 実施例2の画像処理回路
215 実施例2の画像出力回路
220 実施例2の合焦制御回路
221 実施例2の測距センサー
230 実施例2のフォーカスレンズ駆動回路
231 実施例2のズームレンズ駆動回路
232 実施例2の撮影制御回路
233 実施例2の雲台機構
234 実施例2の雲台駆動回路
235 実施例2の撮影位置記憶回路
240 実施例2の通信回路
250 実施例2の被写体検知回路
S100 ズーム画角情報取得ステップ
S101 ズーム画角・有効測距角比較ステップ
S102 被写体位置情報取得ステップ
S103 被写体距離・有効測距距離比較ステップ
S104 被写体検知情報生成ステップ
S200 撮影位置・ズーム画角設定取得ステップ
S201 雲台機構・ズームレンズ駆動ステップ
S202 ズーム画角・有効測距角比較ステップ
S210 測距AF用の被写体位置情報取得ステップ
S211 測距AFステップ
S220 被写体検知用の被写体位置情報取得ステップ
S221 被写体検知用の被写体距離・有効測距距離比較ステップ
S222 コントラストAFステップ
S223 ズーム最大画角駆動ステップ
S230 測距AF兼被写体検知用の被写体位置情報取得ステップ
S231 測距AF兼被写体検知用の被写体距離・有効測距距離比較ステップ
S232 被写体検知中の測距AFステップ
S233 ズーム設定画角駆動ステップ

Claims (5)

  1. 光学レンズを通して撮像素子に被写体を結像させる合焦手段と、
    撮像手段の撮影画角を変化させる画角操作手段と、
    被写体までの距離を測定する測距手段とを備え、
    測距手段は画角操作手段で変化させられた撮像画角が所定の閾値より広い場合に合焦手段を制御するための距離測定器として用い、所定の閾値より狭い場合に被写体検出器として用いる切り替え手段を有することを特徴とする監視カメラ。
  2. 画角操作手段はバリエータレンズであることを特徴とする請求項1に記載の監視カメラ。
  3. 被写体検出器が被写体を検知した被写体検知情報を外部機器に通知する通信手段を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の監視カメラ。
  4. 撮像手段をパン方向あるいはチルト方向に駆動する雲台駆動手段と、
    雲台駆動手段の雲台位置情報および画角操作手段の画角情報を1つあるいは複数記憶する撮影画角記憶手段と、
    記憶した雲台位置情報および画角情報を選択し雲台駆動手段と画角操作手段を制御する撮影画角制御手段と
    を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の監視カメラ。
  5. 被写体検出器が被写体を検出したとき、撮影画角が広くなるように画角操作手段を制御する広角シフト制御手段を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の監視カメラ。
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