JP2019017061A - 近赤外感受性ビデオカメラによって取得された画像における画像品質を改善する方法およびそのようなカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】近赤外感受性ビデオカメラを提供する。【解決手段】近赤外感受性ビデオカメラ１００は、設定を動的に検出するように構成された制御ユニット（１２０）を備え、ズームレベル、焦点設定およびカメラのＩＲ照明器（１１０）の設定の１つまたは複数を設定する。制御ユニット（１２０）はカメラの画像センサ（１０６）のためのゲイン設定マップを動的に取得し、画像センサ（１０６）の画素または画素のグループのための個々のゲイン設定を備える。ゲイン設定の動的取得はカメラの特定の設定に関連付けられたゲイン設定マップを備えたデータベースにアクセスし、取得されたゲイン設定マップに基づいて、画像センサ（１０６）の画素または画素のグループのゲイン設定を動的に調整する。またカメラによって取得された画像内のアーチファクトを低減する方法およびカメラの画像センサのためのゲイン設定マップを決定する。【選択図】図１

Description

本発明は、近赤外感受性ビデオカメラによって取得された画像における画像品質を改善する方法に関する。これはまたそれによって取得された画像における画像品質を改善するための近赤外感受性ビデオカメラに関する。さらに本発明は、近赤外感受性ビデオカメラの画像センサのためのゲイン設定マップを決定する方法に関する。

カメラは、屋内および屋外両方の様々なシナリオにおいて用いられる。いくつかのカメラは屋外設置においてまたは照明が不十分な屋内環境において用いられるように設計されたものなど、昼間および夜間機能の両方をもたらす。昼間モードではカメラＩＲカットフィルタはＩＲ光を、人間の目に見えるような画像の色を歪ませないようにフィルタ除去するが、カメラが夜間モードにあるときはＩＲカットフィルタは取り除かれ、それによってカメラの光感度が０．００１ルクス以下までに達することを可能にする。７００ｎｍから約１０００ｎｍまでの範囲に広がる近赤外光は、人間の目が見ることができるものを超えるが、ほとんどのカメラセンサはそれを検出し、それを利用することができる。

従って昼間モードにおいて、すなわちシーンにおける光が一定のレベルを超えるとき、カメラはカラー画像を供給する。光が一定のレベル未満に弱まるのに従って、カメラは高品質の白黒画像を供給するために、近赤外（ＩＲ）光を利用するように夜間モードに切り換える。

夜間モードに設定されたカメラによって見られるシーンからのＩＲ光の量を高めるために、カメラにはシーンをＩＲ光で照明するように設定されたＩＲ照明器が装備され得る。しかしＩＲ照明器の品質および／またはカメラの機械的プラットフォーム次第で、シーンの一様な照明ができないことがあり得る。シーンの非一様な照明は、夜間モードでカメラによってキャプチャされた画像の品質に影響することになる。画像品質に影響する可能性がある他の要因は、ズームの異なるレベルにより変化するズームレンズの口径食における変化である。従って夜間モードで、特にＩＲ照明器が利用されたときに、カメラを用いてキャプチャされた画像の画像品質を改善する必要性がある。

この問題に対する１つの解決策は、ＩＲ照明器を、それによってもたらされる照明がより一様になるように特別に設計することである。しかしこのような手法は、ＩＲ照明器の膨大なシミュレーションおよびテストを必要とする。

当技術分野における上記で特定された不具合および欠点の１つまたは複数を単独にまたは組み合わせで軽減、緩和、または除去すること、および少なくとも上述の問題を解決することが目的である。

第１の態様によれば、あるシーンを眺める近赤外感受性ビデオカメラによって取得された画像における画像品質を改善する方法が提供される。方法は、近赤外感受性ビデオカメラの設定を動的に検出することであって、設定は近赤外感受性ビデオカメラのズームレベル、近赤外感受性ビデオカメラの焦点設定、および近赤外感受性ビデオカメラの赤外照明器（ＩＲ照明器）の設定の１つまたは複数であり、ＩＲ照明器はシーンを照明する、動的に検出すること、近赤外感受性ビデオカメラのためのゲイン設定マップを動的に取得することであって、取得されたゲイン設定マップは近赤外感受性ビデオカメラの動的に検出された設定に関連付けられおよび近赤外感受性ビデオカメラの画素または画素のグループのための個々のゲイン設定を備え、ゲイン設定マップを動的に取得することは、近赤外感受性ビデオカメラの特定の設定に関連付けられたゲイン設定マップを備えたデータベースにアクセスすること、および近赤外感受性ビデオカメラの動的に検出された設定に基づく、動的に取得すること、および取得されたゲイン設定マップに基づいて近赤外感受性ビデオカメラのゲイン設定を動的に調整することを含む。

この方法によってシーンの非一様なＩＲ照明は補償されることができ、および特に夜間モードで近赤外感受性ビデオカメラを用いたときに、より均一な配光を有するように経験される画像が取得され得る。さらに本方法は動的であり、近赤外感受性ビデオカメラの設定に依存する。シーンのＩＲ照明の非一様性は、例えば近赤外感受性ビデオカメラのズームレベルに依存し得る。例えば最大広角ズームレベルにおいてＩＲ照明の非一様性は通常、最大テレズームレベルでのものとは非常に異なる。従って近赤外感受性ビデオカメラの１つまたは複数の設定を動的に考慮することによって、非一様性の異なる性質が効率的なやり方で補償され得る。

さらに本方法は、ＩＲ照明器のためのコストのかかる設計検討の必要性を緩和することになる。本方法はさらに、新たなカメラを開発するときのＩＲ照明器の広範なテストの必要性を緩和することになる。例えばＩＲ照明器のＩＲ光源の正しい配置の達成、およびＩＲ光源の品質の重要性は低くなり得る。

近赤外感受性ビデオカメラの設定を動的に検出する動作は、近赤外感受性ビデオカメラのＩＲ照明器の設定を検出することを含むことができる。

近赤外感受性ビデオカメラの設定を動的に検出する動作は、近赤外感受性ビデオカメラのＩＲ照明器の設定と、近赤外感受性ビデオカメラのズームレベルおよび近赤外感受性ビデオカメラの焦点設定の一方または両方とを検出することを含むことができる。

ＩＲ照明器の設定は、ＩＲ照明器の明るさ、ＩＲ照明器のズームレベル、およびＩＲ照明器の配光の形状の１つまたは複数を含むことができる。ＩＲ照明器の明るさは、ＩＲ照明器によって放射される総エネルギー量を指す。これはＩＲ照明器の１つまたは複数の光源に供給される効果の結果である。ＩＲ照明器のズームレベルは、ＩＲ照明器から放射される光の広がりを指す。各特定のズームレベルにおいてＩＲ照明器から放射される光は、それが特定の広がりを有するように制御される。ＩＲ照明器の配光の形状は、ＩＲ照明器によって放射される光ビームの形状を指す。ＩＲ照明器によって放射される光ビームの形状は、多くの異なる方法で制御されることができ、例えば光のある部分が遮断されることができ、光を整形するためにレンズが用いられることができ、および／またはＩＲ照明器によって放射される光ビームの形状に影響を与えるように複数の個々の光源が個々に制御され得る。

ＩＲ照明器は複数のＩＲ光源を備えることができ、シーンを照明するＩＲ照明器の設定は、ＩＲ照明器の設定、複数のＩＲ光源のそれぞれの明るさ、複数のＩＲ光源のそれぞれのズームレベル、および複数のＩＲ光源のそれぞれの配光の形状の１つまたは複数を含むことができる。ＩＲ照明器の設定は、ＩＲ照明器の今の設定を達成するために用いられる複数のＩＲ光源のうちのどれかを指す。

ゲイン設定マップを動的に取得することは、近赤外感受性ビデオカメラの動的に検出された設定に基づいて、データベースのゲイン設定マップの１つまたは複数から、ゲイン設定マップに対するデータを取得することを含むことができる。従って静的ゲイン設定マップ、またはデータベースのゲイン設定マップの異なるものから値を取り出すゲイン設定マップが用いられ得る。

ゲイン設定マップを動的に取得することは、近赤外感受性ビデオカメラの動的に検出された設定に基づいて、データベースのゲイン設定マップの１つまたは複数から、ゲイン設定マップに対するデータを計算することを含むことができる。これはすでに存在する静的ゲイン設定マップを用いて新たなゲイン設定マップをオンザフライで計算することを可能にすることになる。

第２の態様によれば、非一過性コンピュータ可読記録媒体が提供される。非一過性コンピュータ可読記録媒体は、処理能力を有するデバイス上で実行されたときに、第１の態様による方法を実装するためのプログラムが記録される。

デバイスは画像センサと、ズームレンズ、焦点合わせユニット、およびＩＲ照明器の少なくとも１つとを備えた近赤外感受性ビデオカメラとすることができる。

第３の態様によれば、近赤外感受性ビデオカメラが提供される。近赤外感受性ビデオカメラは制御ユニットを備え、制御ユニットは、近赤外感受性ビデオカメラの設定を動的に検出することであって、設定は近赤外感受性ビデオカメラのズームレンズのズームレベル、近赤外感受性ビデオカメラの焦点合わせユニットの焦点設定、および近赤外感受性ビデオカメラのＩＲ照明器の設定の１つまたは複数である、動的に検出すること、近赤外感受性ビデオカメラのためのゲイン設定マップを動的に取得することであって、取得されたゲイン設定マップは近赤外感受性ビデオカメラの動的に検出された設定に関連付けられ、および近赤外感受性ビデオカメラの画素または画素のグループのための個々のゲイン設定を備え、ゲイン設定マップを動的に取得することは、近赤外感受性ビデオカメラの特定の設定に関連付けられたゲイン設定マップを備えたデータベースにアクセスすること、および近赤外感受性ビデオカメラの動的に検出された設定に基づく、動的に取得すること、および取得されたゲイン設定マップに基づいて、近赤外感受性ビデオカメラの画素または画素のグループのゲイン設定を動的に調整することを行うように構成される。

近赤外感受性ビデオカメラは、近赤外感受性ビデオカメラの特定の設定に関連付けられたゲイン設定マップを備えたデータベースを記憶するように構成されたメモリをさらに備えることができる。

ＩＲ照明器の設定は、ＩＲ照明器の明るさ、ＩＲ照明器のズームレベル、およびＩＲ照明器の配光の形状の１つまたは複数を含むことができる。

ＩＲ照明器は複数のＩＲ光源を備えることができ、ＩＲ照明器の設定は、ＩＲ照明器の設定、複数のＩＲ光源のそれぞれの明るさ、複数のＩＲ光源のそれぞれのズームレベル、および複数のＩＲ光源のそれぞれの配光の形状の１つまたは複数を含む。

第１の態様の方法の上述の特徴は、適用可能なときこの第３の態様にも適用される。必要以上の繰り返しを避けるために上記への参照がなされる。

第４の態様によれば、近赤外感受性ビデオカメラのためのゲイン設定マップを決定する方法が提供される。近赤外感受性ビデオカメラのためのゲイン設定マップを決定する方法は、近赤外感受性ビデオカメラを第１の設定に設定することであって、第１の設定は固有であり、近赤外感受性ビデオカメラのズームレベル、近赤外感受性ビデオカメラの焦点設定、および近赤外感受性ビデオカメラのＩＲ照明器の設定の１つまたは複数に関し、ＩＲ照明器は較正シーンを照明する、設定すること、近赤外感受性ビデオカメラによって見られる較正シーンの１つまたは複数の第１の画像を取得することであって、近赤外感受性ビデオカメラは第１の設定に設定される、取得すること、１つまたは複数の取得された第１の画像の分析に基づいて第１のゲイン設定マップを決定すること、および第１のゲイン設定マップを近赤外感受性ビデオカメラの第１の設定に関連付けることを含む。

近赤外感受性ビデオカメラのためのゲイン設定マップを決定するためのこの方法によって、近赤外感受性ビデオカメラのためのゲイン設定マップを決定するための簡単で直接的な方法が提供される。方法はあらゆる単一の近赤外感受性ビデオカメラに対して用いられ得る。あるいは方法は、同じタイプまたはモデルの多数の近赤外感受性ビデオカメラの１つまたはいくつかに対して行われ得る。これは結果として近赤外感受性ビデオカメラのタイプまたはモデルのためのゲイン設定マップの共通セットを作成するためである。

近赤外感受性ビデオカメラのためのゲイン設定マップを決定する方法は、第１のゲイン設定マップを、近赤外感受性ビデオカメラの第１の設定に関連付けられたゲイン設定マップとして、ゲイン設定マップのデータベースに記憶することをさらに含むことができる。

近赤外感受性ビデオカメラのためのゲイン設定マップを決定する方法は、近赤外感受性ビデオカメラを第２の設定に設定することであって、第２の設定は第１の設定とは異なり、近赤外感受性ビデオカメラのズームレベル、近赤外感受性ビデオカメラの焦点設定、および近赤外感受性ビデオカメラのＩＲ照明器の設定の１つまたは複数に関する、設定すること、較正シーンの１つまたは複数の第２の画像を取得することであって、近赤外感受性ビデオカメラは第２の設定に設定される、取得すること、１つまたは複数の取得された第２の画像の分析に基づいて第２のゲイン設定マップを決定すること、および第２のゲイン設定マップを近赤外感受性ビデオカメラの第２の設定に関連付けることをさらに含むことができる。

近赤外感受性ビデオカメラのためのゲイン設定マップを決定する方法は、第２のゲイン設定マップを、近赤外感受性ビデオカメラの第２の設定に関連付けられたゲイン設定マップとして、ゲイン設定マップのデータベースに記憶することをさらに含むことができる。

本発明の適用可能性のさらなる範囲は、以下に示される詳細な説明から明らかになるであろう。しかし詳細な説明および特定の例は、本発明の好ましい実施形態を示すが、当業者にはこの詳細な説明から本発明の範囲内での様々な変更および修正が明らかになるので、例示のためのみに示されることが理解されるべきである。

従って本発明は、述べられるデバイスの特定の構成要素部分、または述べられる方法のステップに限定されず、従ってデバイスおよび方法は変わり得ることを理解されたい。また本明細書で用いられる専門用語は特定の実施形態を述べる目的のためのみであり、限定するためのものではないことも理解されたい。本明細書および添付の「特許請求の範囲」で用いられる場合、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、および「ｓａｉｄ」は、文脈が異なる解釈を明らかに示す場合を除き、要素の１つまたは複数が存在することを示すことを意味するためのものであることが留意されなければならない。従って例えば「ａ ｕｎｉｔ」または「ｔｈｅ ｕｎｉｔ」に対する言及は、いくつかのデバイスなどを含むことができる。さらに単語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」、「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ」、および同様な言い回しは、他の要素またはステップを除外しない。

次に本発明の上記その他の態様が、本発明の実施形態を示す添付の図面を参照してより詳しく述べられる。図は本発明を特定の実施形態に限定するものと考えられるべきではなく、代わりにそれらは本発明を説明しおよび理解するために用いられる。

図に示されるようにレイヤおよび領域のサイズは説明の目的のために誇張されており、従って本発明の実施形態の一般の構造を示すためにもたらされる。全体を通して類似の参照番号は類似の要素を指す。

近赤外感受性ビデオカメラを概略的に示す図である。 近赤外感受性ビデオカメラのためのゲイン設定マップの決定のための方法のブロック図である。 近赤外感受性ビデオカメラによって取得された画像における画像品質を改善する方法のブロック図である。

次に、本発明の現在好ましい実施形態が示される付随する図面を参照して、本明細書の以下で本発明がより十分に述べられる。しかし本発明は多くの異なる形で具現化されることができ、および本明細書に記載される実施形態に限定されるものと解釈されるべきではなく、むしろこれらの実施形態は徹底および完全性のため、および本発明の範囲を当業者に十分に伝えるために示される。

図１は、以下ではカメラ１００と呼ばれる近赤外感受性ビデオカメラ１００を概略的に示す。カメラ１００は主として監視用途に開発されるが、カメラ１００は他の用途にも用いられ得る。カメラ１００はネットワークビデオカメラとすることができる。カメラ１００はＩＰカメラとすることができる。カメラ１００は監視カメラとすることができる。カメラ１００はデジタルカメラとすることができる。カメラ１００はあるシーンを眺める、およびシーンの画像をキャプチャするように構成される。特にカメラ１００は、微光条件の間、例えば夜間の間に用いられるように構成される。微光条件は、シーンにおける光量が閾値以下である、光条件であると決定され得る。しかし近赤外感受性ビデオカメラ１００は、シーンにおける光量が閾値を超えるときにも用いられ得る。従って近赤外感受性ビデオカメラ１００は昼間および夜間機能を有することができ、すなわちそれは昼間モード（シーンにおける光量が閾値を超える）、および夜間モード（シーンにおける光量が閾値以下である）で動作可能である。昼間および夜間機能の両方をもたらすビデオカメラは、屋外設置で、または照明が不十分な屋内環境で用いられるように設計されると言われる。

カメラ１００が昼間モードで動作するとき、近赤外光がカメラ１００の画像センサ１０６に到達するのを遮断するために、以下ではフィルタ１０４と呼ばれる近赤外カットフィルタ１０４が用いられ得る。フィルタ１０４はまた、赤外光のより広いスペクトルがカメラ１００の画像センサ１０６に到達するのを遮断することができる。従ってフィルタ１０４は、近赤外光、および任意選択でまた赤外光のより広いスペクトルをフィルタ除去する光学フィルタである。フィルタ１０４は、近赤外光が画像センサ１０６に到達するのを遮断する第１の位置と、近赤外光が画像センサ１０６に到達するのを可能にする第２の位置との間で移動され得る。フィルタが遮断位置と非遮断位置との間で物理的に移動される代わりに、フィルタ１０４は選択された波長を通過させるまたは通過させないように電子的に制御されることができるチューニング可能な光学フィルタとして実装され得る。従って昼間モード時にカメラ１００によってキャプチャされた画像は、いかなる近赤外入力も視覚化しない場合がある。近赤外光が画像センサ１０６に到達するのを遮断することによって、近赤外光はカメラ１００によってキャプチャされる画像の色を歪ませない。昼間モードになるとカメラ１００は、カラー画像をキャプチャするように構成され得る。

夜間モードにおいてフィルタ１０４は、近赤外光が画像センサ１０６に到達するのを可能にするように設定されることになり、それによってカメラ１００が近赤外入力を含んだ画像をキャプチャすることを可能にする。従って夜間モードにおいてカメラ１００は、いっそう光感受性となる。近赤外光が画像センサ１０６に到達することを可能にすることによって、カメラ１００の光感度は０．００１ルクス以下までに達することができる。７００ｎｍから約１０００ｎｍまでの範囲に広がる近赤外光は、人間の目が見ることができるものを超えるが、ほとんどの画像センサはそれを検出し、それを利用することができる。夜間モードになるとカメラ１００は、キャプチャされた近赤外光を利用して、高品質の白黒画像を供給することができる。

カメラ１００は、シーンにおける光量に基づいて、昼間モードと夜間モードとの間で自動的に切り換えることができ得る。こうするためにカメラ１００は、カメラ１００によって見られるシーンの光量を測定するように構成された光センサ１０８を備えることができる。光センサ１０８は図１に概略的に示されるようにカメラ１００の一部とすることができ、またはカメラ１００の外部とする、例えばカメラ１００によって見られるシーンの関連のある部分に配置されることができる。あるいはカメラ１００によって見られるシーンの光量は、カメラ１００によってキャプチャされた画像の輝度に基づいて決定され得る。カメラ１００によってキャプチャされた画像の輝度は、例えばカメラ１００の画像処理ユニット１１０によって決定され得る。所定のスケジュール、ユーザ入力、または他のイベントなどに基づいてモードを切り換えることなど、昼間モードと夜間モードとの間で切り換える他の手段ももたらされ得る。

微光条件時にカメラ１００のＩＲ照明器１１０は、カメラ１００によって見られるシーンを照明するように設定される。ＩＲ照明器１１０は、カメラ１００によって見られるシーンを近赤外光によって照明するように設定される。任意選択でＩＲ照明器１１０は、カメラ１００によって見られるシーンを、より広いスペクトルの赤外光によって照明するように設定される。ＩＲ照明器１１０は、１つまたは複数のＩＲ光源１１２を備えることができる。１つまたは複数のＩＲ光源１１２は、例えばＩＲ光を放射するように構成されたＬＥＤとすることができ、従ってＩＲ照明器１１０はＬＥＤベースのＩＲ照明器とすることができる。ＩＲ照明器１１０はＩＲ光コントローラ１１４をさらに備えることができる。ＩＲ光コントローラ１１４は、ＩＲ照明器１１０の明るさ、ＩＲ照明器１１０のズームレベル、ＩＲ照明器１１０の設定、およびＩＲ照明器１１０の配光の形状の１つまたは複数を制御するように設定される。従ってＩＲ照明器１１０の明るさ、ズームレベル、設定、および配光の形状の１つまたは複数を制御することによって、ＩＲ照明器１１０は異なる設定に設定され得る。従ってＩＲ光コントローラ１１４は、１つまたは複数のＩＲ光源１１２を制御するように構成される。ＩＲ光コントローラ１１４は、１つまたは複数のＩＲ光源１１２のそれぞれの明るさ、ＩＲ光源１１２の１つまたは複数のそれぞれのズームレベル、およびＩＲ光源１１２の１つまたは複数のそれぞれの配光の形状の、１つまたは複数を制御するように構成される。

ＩＲ照明器１１０の明るさは、１つまたは複数のＩＲ光源１１２の明るさを個々にまたは一緒に調整することによって制御され得る。個々のＩＲ光源１１２の明るさは、個々のＩＲ光源１１２に供給される効果を調整することによって制御される。個々のＩＲ光源１１２に供給される効果を調整する１つの理由は、特定の個々のＩＲ光源１１２が過熱することであり得る。個々のＩＲ光源１１２に供給される効果を調整する別の理由は、より小さい効果がＩＲ照明器１１０のために使用可能となるように、カメラ１００の効果バジェットが変化される必要があることであり得る。これは例えばカメラがヒータ（図示せず）によって加熱される必要がある場合に当てはまり、このような場合カメラ１００の電源の効果制約により、ＩＲ照明器のために使用可能な効果が低減される必要があり得る。

ＩＲ照明器１１０は異なるズームレベルを有するように設定され得る。各特定のズームレベルにおいてＩＲ照明器から放射される光は、それが特定の広がりを有するように制御される。例えばＩＲ照明器１１０は、カメラ１００に比較的近い被写体を照明するための広角ズームレベルである１つのズームレベルと、カメラ１００から比較的遠い被写体を照明するための狭いズームレベルである１つのズームレベルとを有することができる。もちろんＩＲ照明器１１０は、この２つの異なるズームレベルより多くを有することができる。ＩＲ照明器１１０を異なるズームレベルに設定することは、１つまたは複数のＩＲ光源１１２の前のレンズを制御することによって達成され得る。あるいはＩＲ照明器１１０を異なるズームレベルに設定することは、ＩＲ照明器１１０の異なる専用ＩＲ光源１１２を制御することによって達成され得る。従ってＩＲ照明器１１０は、カメラ１００に比較的近い被写体を照明するように専用化された１つまたは複数のＩＲ光源１１２、すなわち１つまたは複数の広角ズームレベルＩＲ光源１１２と、カメラ１００から比較的遠い被写体を照明するように専用化された他の１つまたは複数のＩＲ光源１１２、すなわち１つまたは複数の狭いズームレベルのＩＲ光源１１２とを備えることができる。

ＩＲ照明器１１０の設定は、ＩＲ照明器１１０の今の設定を達成するために用いられる複数のＩＲ光源１１２のうちのどれかを指す。上記で述べられたようにＩＲ照明器１１０は、１つまたは複数の広角ズームレベルＩＲ光源１１２と、１つまたは複数の狭いズームレベルのＩＲ光源１１２とを備えることができ、従ってＩＲ照明器１１０の設定は、用いられる複数のＩＲ光源１１２の１つまたは複数のどれかとすることができる。

ＩＲ照明器１１０の配光の形状は、ＩＲ照明器１１０によって放射される光ビームの形状を指す。ＩＲ照明器１１０の配光の形状は、複数のＩＲ光源１１２を個々に制御することによって制御され得る。ＩＲ照明器１１０の配光の形状はまた、ＩＲ光源１１２の１つまたは複数によって放射される光を部分的に遮断することによって制御され得る。遮断することは、カメラ１００自体の構造部品によって受動的になされることができ、例えばハウジングまたはハウジングの部品は、１つまたは複数のＩＲ光源１１２の１つまたは複数によって放射される光の一部分を遮断することができる。さらに、遮断することは能動的とすることができる。能動的遮断においてカメラは、ＩＲ照明器１１０の配光の形状を能動的に整形するために、１つまたは複数のＩＲ光源１１２の１つまたは複数から放射される光ビーム内に意図的に挿入される能動要素（図示せず）を備える。

ＩＲ照明器１１０が複数のＩＲ光源１１２を備える場合、ＩＲ照明器１１０の特定の設定は、ＩＲ照明器１００の設定、複数のＩＲ光源のそれぞれの明るさ、複数のＩＲ光源のそれぞれのズームレベル、および複数のＩＲ光源のそれぞれの配光の形状の１つまたは複数を含むことができる。

カメラ１００は、ズームレンズ１１６および焦点合わせユニット１１８をさらに備える。

ズームレンズは、カメラ１００の画角がそれに対して変化され得るレンズ要素の組立体である。従ってズームレンズ１１６を制御することによって、カメラの異なるズームレベルが設定され得る。

焦点合わせユニット１１８は、通常１つまたは複数の合焦レンズを移動して焦点距離を設定することによって、カメラ１００を焦点合わせするように構成され、これはカメラが、カメラ１００によって見られるシーンまたは少なくともその選択された部分の、鮮明な画像をキャプチャすることを可能にする。従って焦点合わせユニット１１８は、焦点設定において設定されるように構成される。適切な焦点距離の設定は異なるやり方でなされ得る。例えばコントラストをベースとする焦点合わせ方法が用いられ得る。このような方法は当業者にはよく知られており、本明細書ではより詳しくは論じられない。あるいは、または組み合わせにおいてカメラ１００は、シーン内の被写体までの基準距離を測定する距離計（図示せず）を備えることができる。焦点距離を設定するための距離計の使用は、当業者にはよく知られており、本明細書ではより詳しく論じられない。

それに応じて、ズームレンズ１１６のズームレベル、焦点合わせユニット１１８の焦点設定、およびＩＲ照明器１１０の設定の１つまたは複数は、時間と共に変化され得る。従ってズームレベル、焦点設定、およびＩＲ照明器１１０の設定の１つまたは複数は動的に変更され得る。

カメラは制御ユニット１２０をさらに備える。制御ユニット１２０はカメラ１００の設定を検出するように構成され、設定はズームレンズ１１６のズームレベル、焦点合わせユニット１１８の焦点設定、およびＩＲ照明器１１０の設定の１つまたは複数である。制御ユニット１２０は、カメラ１００の設定を動的に検出するように構成される。従って制御ユニット１２０は異なる時点に対して、カメラ１００の現在の設定を検出するように構成される。それに応じて制御ユニット１２０は、時間分解能によってカメラ１００の設定を検出するように構成される。

さらに制御ユニット１２０は、カメラ１００のためのゲイン設定マップを動的に取得するように構成される。従って制御ユニット１２０は異なる時点に対して、カメラ１００のためのゲイン設定マップを取得するように構成される。それに応じて制御ユニット１２０は、時間分解能によってカメラ１００のためのゲイン設定マップを取得するように構成される。取得されたゲイン設定マップは、カメラ１００によってキャプチャされることになる画像の画素または画素のグループのための個々のゲイン設定を備える。例えばゲイン設定マップの個々のゲイン設定は、カメラ１００によってキャプチャされることになる画像の画素または画素のグループのための個々のデジタルゲイン設定とすることができる。あるいは、または組み合わせにおいて、ゲイン設定マップの個々のゲイン設定は、画像センサ１０６の個々のゲイン設定とすることができる。ゲイン設定マップを動的に取得することは、カメラ１００の特定の設定に関連付けられたゲイン設定マップを備えたデータベース１２４にアクセスすることに基づく。ゲイン設定マップを動的に取得することはさらに、カメラ１００の動的に検出された設定に基づく。従って取得されたゲイン設定マップは、カメラ１００の動的に検出された設定に関連付けられる。制御ユニット１２０は従って、制御ユニット１２０によって決定されたカメラの現在の設定に最もよく適合する設定に関連付けられたゲイン設定マップを取得するように構成され得る。データベース１２４は、図１の開示された実施形態でのように、カメラ１００のメモリ１２２に記憶され得る。あるいは、または組み合わせにおいてカメラ１００は、カメラ１００が接続されたコンピュータネットワーク（図示せず）内の他の場所に記憶された、データベース１２４にアクセスするように構成され得る。従ってカメラ１００は、カメラをコンピュータネットワークに接続するように構成されたネットワークインターフェース１３０を有するネットワーク対応カメラ１００とすることができる。コンピュータネットワークは、デジタルデータを交換するために、デバイス例えばカメラ１００がそれに接続されることを可能にするネットワークに関する。コンピュータネットワークに接続されたデバイスの間の接続は、ケーブルを用いてまたは無線のいずれかで確立される。デジタルネットワークの非限定的な例は、インターネット、イントラネット、ローカルエリアネットワーク、およびセルラネットワークである。あるいは、または組み合わせにおいてカメラ１００は、コンピュータネットワーク内の複数のデバイス上に分散されたデータベース１２４にアクセスするように構成され得る。上記で述べられたようにデータベース１２４はカメラ１００の特定の設定に関連付けられたゲイン設定マップを備え、このようなカメラ１００の特定の設定に関連付けられたゲイン設定マップは、カメラ１００またはカメラ１００と同じモデルのカメラまたはタイプのカメラの較正時に取得されることが好ましい。このような較正を行う方法、例えばカメラ１００の異なる設定のためのゲイン設定マップを決定する方法の例は、本開示の以下でさらに論じられる。また上記で述べられたようにデータベース１２４は、カメラ１００のメモリ１２２に記憶され得る。メモリ１２２は不揮発性メモリであることが好ましい。

さらに制御ユニット１２０は、取得されたゲイン設定マップに基づいて、カメラ１００によってキャプチャされることになる画像の画素または画素のグループに影響するゲイン設定を動的に調整するように構成される。従って制御ユニット１２０は異なる時点に対して、カメラ１００によってキャプチャされることになる画像に対する画素または画素のグループのゲイン設定を調整するように構成される。それに応じて制御ユニット１２０は、時間分解能によってカメラ１００の画素または画素のグループのゲイン設定を調整するように構成される。

制御ユニット１２０は、取得されたゲイン設定マップに直接基づいて、カメラ１００の画素または画素のグループのゲイン設定を調整するように構成され得る。従ってデータベース１２４から取得されたゲイン設定マップの値は、カメラ１００のゲインを設定するために直接用いられる。あるいは制御ユニット１２０は、新たなゲイン設定マップを、データベース１２４に記憶された２つ以上のゲイン設定マップから導出するように構成され得る。従って制御ユニット１２０は、データベース１２４に記憶されたすでに存在するゲイン設定マップを用いて、ゲイン設定マップをオンザフライで導出するように構成され得る。このような導出は例えば補間を用いてなされ得る。

制御ユニット１２０は、アクティブおよび非アクティブ状態において設定されるようにさらに構成され得る。制御ユニット１２０のアクティブ状態はカメラが夜間モードにあるときに対応し、非アクティブ状態はカメラが昼間モードにあるときに対応する。これは光条件が良好なときにカメラが昼間モードになったときの画像品質低下を防止し得る。

カメラ１００は、画像プロセッサ１２５、処理ユニット１２６、エンコーダ１２８の１つまたは複数をさらに備えることができる。ＩＲ光コントローラ１１４、制御ユニット１２０、画像プロセッサ１２５、および／またはエンコーディングユニット１２８のいずれも、専用ハードウェア回路および／またはソフトウェアモジュールとして実装され得る。ソフトウェアにより実装される場合、ソフトウェアは処理ユニット１２６上で稼働され得る。処理１２６は、デジタルデータ処理を行うための任意の適切な処理ユニットとすることができる。処理ユニット１２６は中央処理ユニット（ＣＰＵ）とすることができる。処理ユニット１２６はマイクロコントローラユニット（ＭＰＵ）とすることができる。処理ユニット１２６はグラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）とすることができる。いずれの専用ハードウェア回路も専用プロセッサ上で、または処理ユニット１２６上で稼働されるソフトウェア部分を部分的に備え得ることに留意されたい。

さらにカメラ１００のメモリ１２２は、データベース１２４ではない他の形のデジタルデータを備えることができる。この他の形のデジタルデータは、メモリ１２２に永続的または一時的に記憶され得る。メモリ１２２は単一のユニットとすることができる。あるいはメモリ１２２は、複数のメモリユニットに分割され得る。複数のメモリユニットの少なくとも１つは、処理している間にデータをバッファするためのバッファメモリとして用いられ得る。複数のメモリユニットの少なくとも１つは、揮発性メモリとすることができる。

図２を参照してカメラ１００の較正が論じられ、すなわちカメラ１００の異なる設定に対するカメラ１００のためのゲイン設定マップの決定が論じられる。あらゆる近赤外感受性ビデオカメラは、あらゆる特定の近赤外感受性ビデオカメラのゲイン設定マップのセットが決定されデータベースに記憶され得るように、個々に較正され得ることに留意されたい。このようなデータベースは、あらゆる特定の近赤外感受性ビデオカメラ内にローカルに記憶され得る。しかしいくつかの実施形態に対して、近赤外感受性ビデオカメラのタイプまたはモデルのためのゲイン設定マップの共通セットが決定され得る。次いでそのモデルまたはタイプの近赤外感受性ビデオカメラの１つまたはいくつかに対して較正が行われることができ、そのモデルまたはタイプのすべての近赤外感受性ビデオカメラのために用いられ得る。上記で論じられたようにゲイン設定マップの共通セットは、そのモデルまたはタイプの各近赤外感受性ビデオカメラにローカルに記憶され得る。あるいは近赤外感受性ビデオカメラは、ゲイン設定マップの共通セットを備えた外部データベースにアクセスするように構成され得る。

ゲイン設定マップの決定は、以下の動作の１つまたは複数を含むことができる。較正シーンを眺めるために近赤外感受性ビデオカメラ１００を設定するＳ２００。較正シーンは例えば暗室内に配置された白いスクリーンとすることができる。近赤外感受性ビデオカメラ１００を夜間モードに設定することＳ２０２であって、従ってＩＲ照明器１１０は較正シーンを照明する。近赤外感受性ビデオカメラ１００を特定の設定に設定することＳ２０４であって、特定の設定は、カメラ１００のズームレベル、カメラ１００の焦点設定、およびカメラ１００のＩＲ照明器１１０の設定の１つまたは複数に関して特定である。較正シーンの１つまたは複数の画像を取得することＳ２０６。１つまたは複数の画像は、カメラ１００が特定の設定に設定されるとすぐに取得される。１つまたは複数の取得された画像の分析に基づいてゲイン設定マップを決定することＳ２０８。ゲイン設定マップを決定する動作Ｓ２０８は、カメラ１００を用いてキャプチャされた画像が一様な配光を有する特定の設定に設定されるように、ゲイン設定マップを決定することを含むことができる。これは例えば画像センサ１０６の各画素に対する補正係数を計算することによってなされ得る。この目的のために方法は、カメラ１００の画像センサ１０６の個々の画素に対して、暗電流に対応するオフセット較正を行う動作をさらに含むことができる。オフセット較正は、例えばカメラ１００の絞りを閉じたままにして、画像センサ１０６の個々の画素からの信号を測定することによってなされ得る。

ゲイン設定マップをカメラ１００の特定の設定に関連付けることＳ２１０。ゲイン設定マップを、カメラ１００の特定の設定に関するデータと一緒に、データベース１２４に記憶することＳ２１２。動作Ｓ２０４からＳ２１２はその後、カメラ１００の異なる特定の設定に対して繰り返され得る。

あるいは、または組み合わせにおいて、カメラ１００の特定の設定のためのゲイン設定マップは、カメラ１００の別の特定の設定に関する較正データから推定され得る。例えばカメラ１００のＩＲ照明器１１０は、広角ズームレベルに設定され得る。通常、カメラ１００によって見られるシーンの一様でない照明の影響は、このようなカメラ１００の特定の設定に対して最も悪くなる。カメラ１００のＩＲ照明器１１０が広角ズームレベルに設定されている間に得られる較正データから、カメラ１００のＩＲ照明器１１０の別の設定（ＩＲ照明器１１０が広角ズームレベルより狭いズームレベルに設定されている場合の設定）のためのゲイン設定マップが決定され得る。これは例えば、カメラ１００のための光学系の予め分かっているモデルを用いることによってなされ得る。

図３を参照して、あるシーンを眺める近赤外感受性ビデオカメラ１００によって取得された画像における画像品質を改善する方法が論じられる。方法は以下の動作の１つまたは複数を含む。カメラ１００が夜間モードに設定されているかどうかを決定することＳ３００。カメラ１００の設定を動的に検出することＳ３０２であって、設定は、カメラ１００のズームレベル、カメラ１００の焦点設定、およびカメラ１００のＩＲ照明器１１０の設定の１つまたは複数である。ＩＲ照明器１１０の設定は、ＩＲ照明器の明るさ、ＩＲ照明器のズームレベル、ＩＲ照明器の設定、およびＩＲ照明器の配光の形状の１つまたは複数を含むことができる。ＩＲ照明器の明るさ、ズームレベル、設定、および配光の形状は、上記でより詳しく論じられている。カメラ１００のためのゲイン設定マップを動的に取得することＳ３０４。取得されたゲイン設定マップは、カメラ１００の動的に検出された設定に関連付けられる。取得されたゲイン設定マップは、カメラ１００の画素または画素のグループのための個々のゲイン設定を備える。ゲイン設定マップを動的に取得することは、カメラ１００の特定の設定に関連付けられたゲイン設定マップを備えたデータベースにアクセスすることに基づく。ゲイン設定マップを動的に取得することはさらに、近赤外感受性ビデオカメラ１００の動的に検出された設定に基づく。取得されたゲイン設定マップに基づいて、カメラ１００の画素または画素のグループのゲイン設定を動的に調整することＳ３０６。カメラ１００の画素または画素のグループのゲイン設定を動的に調整することは、例えばカメラ１００のデジタルゲインを調整することによって、または画像センサ１０６の画素または画素のグループのゲインを調整することによって行われ得る。カメラ１００の画素または画素のグループのゲイン設定を動的に調整することによって、カメラ１００によってキャプチャされた画像の全体的な画像品質が改善されるようになる。

当業者には、本発明は上記で述べられた好ましい実施形態に限定されるものでは全くないことが理解される。これに対して添付の「特許請求の範囲」の範囲内で多くの変更および変形が可能である。

例えばゲイン設定マップを動的に取得することは、近赤外感受性ビデオカメラ１００の動的に検出された設定に基づいて、データベースのゲイン設定マップの１つまたは複数から、ゲイン設定マップに対するデータを取得することを含むことができる。あるいは、または組み合わせにおいて、ゲイン設定マップを動的に取得することは、近赤外感受性ビデオカメラ１００の動的に検出された設定に基づいて、データベースのゲイン設定マップの１つまたは複数から、ゲイン設定マップに対するデータを計算することを含むことができる。

加えて特許請求された本発明を実践することにおいて、開示された実施形態への変形例は、図面、本開示、および添付の「特許請求の範囲」の考察から、当業者によって理解および達成されることができる。

１００ 近赤外感受性ビデオカメラ
１０４ フィルタ
１０６ 画像センサ
１０８ 光センサ
１１０ ＩＲ照明器
１１２ ＩＲ光源
１１４ ＩＲ光コントローラ
１１６ ズームレンズ
１１８ 焦点合わせユニット
１２０ 制御ユニット
１２２ メモリ
１２４ データベース
１２５ 画像プロセッサ
１２６ 処理ユニット
１２８ エンコーダ
１３０ ネットワークインターフェース

Claims (9)

1. あるシーンを眺める近赤外感受性ビデオカメラ（１００）によって取得された画像における画像品質を改善する方法であって、
   近赤外感受性ビデオカメラ（１００）の赤外（ＩＲ）照明器（１１０）の設定を動的に検出することであって、前記ＩＲ照明器（１１０）は前記シーンを照明し、前記ＩＲ照明器（１１０）の前記設定は、
   前記ＩＲ照明器のズームレベル、および
   前記ＩＲ照明器の配光の形状
   の１つまたは複数を含む、動的に検出すること、
   前記近赤外感受性ビデオカメラ（１００）のためのゲイン設定マップを動的に取得することであって、前記取得されたゲイン設定マップは前記ＩＲ照明器（１１０）の前記動的に検出された設定に関連付けられ、および前記近赤外感受性ビデオカメラ（１００）の画素または画素のグループのための個々のゲイン設定を備え、前記ゲイン設定マップを動的に取得することは、前記ＩＲ照明器（１１０）の特定の設定に関連付けられたゲイン設定マップを備えたデータベースにアクセスすること、および前記ＩＲ照明器（１１０）の前記動的に検出された設定に基づく、動的に取得すること、および
   前記取得されたゲイン設定マップに基づいて、前記近赤外感受性ビデオカメラ（１００）のゲイン設定を動的に調整すること
   を含む方法。
2. 前記ＩＲ照明器は複数のＩＲ光源を備え、前記シーンを照明する前記ＩＲ照明器の前記設定は、
   ＩＲ照明器の設定、
   前記複数のＩＲ光源のそれぞれの明るさ、
   前記複数のＩＲ光源のそれぞれのズームレベル、および
   前記複数のＩＲ光源のそれぞれの配光の形状
   の１つまたは複数を備える、請求項１に記載の方法。
3. 前記ゲイン設定マップを動的に取得することは、前記ＩＲ照明器（１１０）の前記動的に検出された設定に基づいて、前記データベースの前記ゲイン設定マップの１つまたは複数から前記ゲイン設定マップに対するデータを取得することを含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記ゲイン設定マップを動的に取得することは、前記ＩＲ照明器（１１０）の前記動的に検出された設定に基づいて、前記データベースの前記ゲイン設定マップの１つまたは複数から前記ゲイン設定マップに対するデータを計算することを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 処理能力を有するデバイス上で実行されたときに、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法を実装するためのプログラムが記録された非一過性コンピュータ可読記録媒体。
6. 前記デバイスは、画像センサ（１０６）と、ズームレンズ（１１６）、焦点合わせユニット（１１８）、およびＩＲ照明器（１１０）の少なくとも１つとを備えた近赤外感受性ビデオカメラ（１００）である、請求項５に記載の非一過性コンピュータ可読記録媒体。
7. ＩＲ照明器（１１０）と制御ユニットとを備えた近赤外感受性ビデオカメラであって、前記制御ユニットは、
   前記ＩＲ照明器（１１０）の設定を動的に検出することであって、前記ＩＲ照明器（１１０）の前記設定は、前記ＩＲ照明器のズームレベル、および前記ＩＲ照明器の配光の形状の１つまたは複数を含む、動的に検出すること、
   前記近赤外感受性ビデオカメラのためのゲイン設定マップを動的に取得することであって、前記取得されたゲイン設定マップは前記ＩＲ照明器（１１０）の前記動的に検出された設定に関連付けられおよび前記近赤外感受性ビデオカメラの画素または画素のグループのための個々のゲイン設定を備え、前記ゲイン設定マップを動的に取得することは、前記ＩＲ照明器（１１０）の特定の設定に関連付けられたゲイン設定マップを備えたデータベースにアクセスすること、および前記ＩＲ照明器（１１０）の前記動的に検出された設定に基づく、動的に取得すること、および
   前記取得されたゲイン設定マップに基づいて、前記近赤外感受性ビデオカメラの画素または画素のグループのゲイン設定を動的に調整すること
   を行うように構成される、近赤外感受性ビデオカメラ。
8. 前記ＩＲ照明器（１１０）の特定の設定に関連付けられたゲイン設定マップを備えたデータベースを記憶するように構成されたメモリをさらに備える、請求項７に記載の近赤外感受性ビデオカメラ。
9. 前記ＩＲ照明器（１１０）は複数のＩＲ光源（１１２）を備え、前記ＩＲ照明器の前記設定は、
   ＩＲ照明器の設定、
   前記複数のＩＲ光源のそれぞれの明るさ、
   前記複数のＩＲ光源のそれぞれのズームレベル、および
   前記複数のＩＲ光源のそれぞれの配光の形状
   の１つまたは複数を備える、請求項７または８に記載の近赤外感受性ビデオカメラ。

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