JP2021034852A - カメラ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイパーの像が撮像データに映り込むことに対して、カメラ撮像素子の露光期間を長く設定しながら、ワイパーの像を除去する。【解決手段】監視カメラシステムにおいて、カメラ装置は、前面にワイパーを有し、当該前面から入射する光を用いて撮像素子の露光を行うことにより得られる、連続するフレームから構成される撮像データを出力する撮像部と、ワイパーの駆動を制御するとともに、駆動のタイミングに基づき、ワイパーの像がフレームに映り込む映り込み期間を推定する。【選択図】図１

Description

この発明は、監視カメラ等のカメラ装置に関するものである。

従来の監視カメラとして、レンズを保護するフロントガラスに付着した水滴を除去するワイパーを有するものがある。

ワイパーを有するカメラでは、ワイパーの動作中、ワイパーの像が撮像データに映り込むこととなってしまう。このため、カメラ撮像素子の露光期間を長く設定することにより、ワイパーの像を透過して前方の撮像対象範囲を視認できるようにするものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−３１００９６号公報

従来のカメラ装置は、ワイパーの像が撮像データに映り込むことに対して、カメラ撮像素子の露光期間を長く設定するものであるため、ワイパーの像を除去することができないという課題があった。

この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、ワイパーを有するカメラ装置のワイパーの動作中において、ワイパーの像を除去した撮像データを得ることができるカメラ装置を得ることを目的としている。

この発明に係るカメラ装置は、
前面にワイパーを有し、当該前面から入射する光を用いて撮像素子の露光を行うことにより得られる、連続するフレームから構成される撮像データを出力する撮像部と、
前記ワイパーの駆動を制御するとともに、当該駆動のタイミングに基づき、前記ワイパーの像が前記フレームに映り込む映り込み期間を推定する制御部と、
前記撮像データから前記映り込み期間の前記フレームを破棄する画像処理部と
を備えることを特徴とする。

この発明によれば、上記のように構成したので、ワイパーを有するカメラ装置のワイパーの動作中において、ワイパーの像を除去した撮像データを得ることができるという効果がある。

この発明の実施の形態１に係る監視カメラシステムの構成及びカメラ装置の構成の一例を示す図である。 ワイパーの像が撮像データに映り込んだ状態を示す図である。 この発明の実施の形態１に係るカメラ装置の動作の一例を示す図である。 この発明の実施の形態２に係るカメラ装置の動作の一例を示す図である。 この発明の実施の形態３に係るカメラ装置の動作の一例を示す図である。 この発明の実施の形態４に係るカメラ装置の構成の一例を示す図である。 この発明の実施の形態４に係るカメラ装置の動作の一例を示す図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る監視カメラシステムの構成及びカメラ装置の構成の一例を示す図である。
監視カメラシステム１は、図１に示すように、撮像対象範囲を撮像するカメラ装置１０、符号化装置２０、ネットワーク３０を介して符号化装置２０が出力する映像信号を表示する復号化装置４０及びカメラ装置１０にワイパー動作を指示する操作端末５０を備える。

カメラ装置１０は、図１に示すように、ワイパー１１、ワイパー駆動部１２、撮像部１３、画像処理部１４、メモリ部１５及び制御部１６を備える。

ワイパー１１は、撮像部１３の前面に配置され、カメラ装置１０のフロントガラス（図示せず）に付着した水滴を除去するものである。

ワイパー駆動部１２は、モーター等でワイパー１１を動作させるものである。

撮像部１３は、前面から入射する光を用いてＣＭＯＳセンサー等の撮像素子の露光を行うことにより撮像対象範囲を撮像し、連続するフレームから構成される撮像データを画像処理部１４へ順次出力するものである。

画像処理部１４は、撮像部１３から順次出力された撮像データに対して、ノイズ低減処理、画素加算処理、またはフレーム合成処理等の画像処理を行い、映像信号として符号化装置２０へ出力するものである。

メモリ部１５は、撮像部１３から順次出力される撮像データを画像処理部１４経由で一時的に格納するものである。

制御部１６は、ワイパー駆動部１２、撮像部１３及び画像処理部１４を制御するものである。

符号化装置２０は、画像処理部１４から出力された映像信号を符号化し、符号化された符号化映像信号を、ネットワーク３０を介して復号化装置４０へ出力するものである。

復号化装置４０は、符号化装置２０から出力された符号化映像信号を復号化してモニターに表示するものである。

操作端末５０は、監視者（図示せず）による操作に基づき、ネットワーク３０を介して制御部１６にワイパー動作を指示するものである。

次に、カメラ装置１０の基本的な動作について、図１、図２及び図３を参照しながら説明する。

ワイパー１１が動作していない場合（図３上段）の動作について説明する。

撮像部１３は、制御部１６からの輝度制御に従い、レンズ等の光学系（図示せず）から入ってきた光をＣＭＯＳセンサー等の撮像素子で光電変換し、撮像データとして画像処理部１４へ順次出力する。

画像処理部１４は、撮像部１３から順次出力される撮像データをメモリ部１５に一時的に格納するとともに、制御部１６からの画像処理制御に応じて、ノイズ低減処理、画素加算処理、またはフレーム合成処理等の画像処理を行い、映像信号としてカメラ装置１０の外部（符号化装置２０）へ出力する。

また、画像処理部１４は、撮像データから、撮像対象範囲の輝度分布（明るさ）を解析し、輝度分布情報を制御部１６へ出力する。

制御部１６は、画像処理部１４から出力される輝度分布情報から、撮像データが最適な輝度分布となるように、撮像部１３に対して露光時間、絞り、利得等の輝度制御を行うとともに、画像処理部１４に対して必要に応じてノイズ低減処理、画素加算処理、または映像フレーム合成処理等の画像処理制御を行う。

ワイパー１１が動作している場合（図３下段）の動作について説明する。

制御部１６は、操作端末５０からのワイパー動作指示に従い、ワイパー駆動部１２を制御し（ワイパー１１の駆動の制御）、ワイパー１１を動作させる。

ワイパー１１の動作中は、ワイパー１１の位置により図２のようにワイパー１１の像が撮像データのフレームに映り込み、撮像対象範囲の一部が遮断される。ワイパー１１の像で撮像対象範囲の一部が遮断されると、撮像データの輝度分布が低くなる。
ここで、制御部１６が、撮像データの輝度分布が低くなったことに対応して、輝度分布を高くするように輝度制御を行うと、ワイパー１１の通過後は逆に露光過大となってしまうおそれがある。

そこで、制御部１６は、ワイパー１１の駆動のタイミングからの経過時間等でワイパー１１の像が撮像データのフレームに映り込む期間を推定し、ワイパー１１の像がフレームに映り込むか否かに応じて、画像処理部１４への画像処理制御を切り替える。

具体的には、制御部１６は、図３下段に示すように、ワイパー１１の像がフレームに映り込まない期間の場合、画像処理部１４に対して、通常の画像処理制御を行い、ワイパー１１の像がフレームに映り込む期間の場合、画像処理部１４に対して、撮像部１３から出力されるフレームを破棄し、メモリ部１５に格納された前フレームを複製して外部に出力するよう画像処理制御を行う。

画像処理部１４は、上述の制御部１６による画像処理制御に従い、撮像データに対して画像処理を行い、映像信号を外部に出力する。

また、画像処理部１４は、撮像データから、撮像対象範囲の輝度分布（明るさ）を解析し、輝度分布情報を制御部１６へ出力する。この際、画像処理部１４は、制御部１６による画像処理制御に従い破棄したフレームを、当該輝度分布の解析対象から除外する。

このように、本実施の形態に係るカメラ装置は、制御部が、ワイパーの駆動のタイミングに基づき、ワイパーの像がフレームに映り込む期間を推定し、撮像データから映り込み期間のフレームを破棄するよう構成したので、ワイパーを有するカメラ装置のワイパーの動作中において、ワイパーの像を除去した映像信号を得ることが可能となる。

また、本実施の形態に係るカメラ装置は、ワイパーの像が映り込む期間のフレームを破棄するよう構成したので、ワイパーの像の映り込みによる輝度分布の変動が抑制され、安定した輝度制御を実現できる。

なお、本実施の形態１では、画像処理部１４は、ワイパー１１の像がフレームに映り込む期間の場合、撮像部１３から出力されるフレームを破棄するよう構成したが、あわせて、撮像部１３の露光を停止するよう構成してもよい。これにより、ワイパー１１の像がフレームに映り込む期間の撮像部１３の消費電力量を低減させることができる。

また、本実施の形態１では、画像処理部１４は、ワイパー１１の像がフレームに映り込む期間の場合、撮像部１３から出力されるフレームを破棄し、前フレームを複製して外部に出力するよう構成したが、撮像部１３から出力されるフレームを破棄し、前後のフレームを合成して出力するよう構成してもよい。

実施の形態２．
実施の形態１では、日中等において通常露光を行う場合の例を示したが、実施の形態２では、夜間等の低照度環境に対応して長時間露光を行う場合について説明する。

実施の形態２に係る監視カメラシステムの構成及びカメラ装置の構成の一例を示す図は、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

次に、カメラ装置１０の基本的な動作について、図１、図２及び図４を参照しながら説明する。

ワイパー１１が動作していない場合（図４上段）の動作について説明する。

撮像部１３は、制御部１６からの輝度制御に従い、レンズ等の光学系（図示せず）から入ってきた光をＣＭＯＳセンサー等の撮像素子で光電変換し、撮像データとして画像処理部１４へ出力する。

画像処理部１４は、撮像部１３から順次出力される撮像データをメモリ部１５に一時的に格納するとともに、制御部１６からの画像処理制御に応じて、ノイズ低減処理、画素加算処理、またはフレーム合成処理等の画像処理を行い、映像信号をカメラ装置１０の外部（符号化装置２０）へ出力する。

ワイパー１１が動作していない場合において、長時間露光を行うとき、露光期間中は撮像部１３から撮像データのフレームが出力されなくなるため、画像処理部１４は、メモリ部１５に格納された前フレームを複製して出力することで映像信号としての連続性を確保する。図４の上段は、５フレームの露光期間が必要な場合の動作例である。

ワイパー１１が動作している場合（図４下段）の動作について説明する。

ワイパー１１の動作中は、ワイパー１１の位置により図２のようにワイパー１１の像が撮像データのフレームに映り込み、撮像対象範囲の一部が遮断される。ワイパー１１の像で撮像対象範囲の一部が遮断されると、撮像データの輝度分布が低くなる。
ここで、制御部１６が、撮像データの輝度分布が低くなったことに対応して、輝度分布を高くするように輝度制御を行うと、ワイパー１１の通過後は逆に露光過大となってしまうおそれがある。これらの挙動は、特に低照度環境に対応して長時間露光する場合に顕著となる。

そこで、ワイパー１１が動作している場合において、長時間露光を行うとき、制御部１６は、ワイパー１１の駆動のタイミングからの経過時間等でワイパー１１の像が撮像データのフレームに映り込む期間を推定し、ワイパー１１の像がフレームに映り込むか否かに応じて、露光を中断するよう、撮像部１３への輝度制御及び画像処理部１４への画像処理制御を切り替える。

具体的には、制御部１６は、図４下段のように、ワイパー１１の像が映り込む期間は、撮像部１３に対して、露光を中断し、ワイパー１１の像の映り込み期間後に、露光を再開するよう制御する。図４下段は長時間露光の３フレーム目にワイパー１１の像が映り込むときの動作例である。このとき、３フレーム目は、露光を中断し、ワイパー１１の像の映り込み期間後に、露光を再開し、３フレーム露光を行うよう制御する。

あわせて、制御部１６は、図４下段のように、撮像部１３から出力される撮像データから、ワイパー１１の像が映り込む期間のフレームを破棄し、ワイパー１１の像の映り込み前後のフレームを加算して合成して外部に出力するよう制御する。なお、露光期間中は、通常時の長時間露光を行うときと同様に、メモリ部１５に格納された前フレームを複製して外部に出力するよう制御する。

撮像部１３は、上述の制御部１６による輝度制御に従い、撮像データを画像処理部１４へ出力する。画像処理部１４は、上述の制御部１６による画像処理制御に従い、撮像データに対して画像処理を行い、映像信号を外部に出力する。

また、画像処理部１４は、撮像データから、撮像対象範囲の輝度分布（明るさ）を解析し、輝度分布情報を制御部１６へ出力する。この際、画像処理部１４は、制御部１６による画像処理制御に従い破棄したフレームを、当該輝度分布の解析対象から除外する。

このように、本実施の形態に係るカメラ装置は、ワイパー１１の像がフレームに映り込む期間は、露光を中断し、ワイパー１１の像の映り込み期間後に、露光を再開することで、長時間露光を行うように構成したので、ワイパーを有するカメラ装置のワイパーの動作中において、夜間等の低照度環境に対応して長期間露光が必要となるときでも、ワイパーの像を除去した映像信号を得ることが可能となる。

また、本実施の形態に係るカメラ装置は、ワイパーの像が映り込む期間のフレームを破棄するよう構成したので、ワイパーの像の映り込みによる輝度分布の変動が抑制され、安定した輝度制御を実現できる。

なお、本実施の形態２では、画像処理部１４は、ワイパー１１の像がフレームに映り込む期間の場合、撮像部１３から出力されるフレームを破棄するよう構成したが、あわせて、撮像部１３の露光を停止するよう構成してもよい。これにより、ワイパー１１の像がフレームに映り込む期間の撮像部１３の消費電力量を低減させることができる。

実施の形態３．
実施の形態３では、ワイパーの像がフレームに映り込むこととなっても映像信号の出力が遅れることなく必要な露光期間の撮像データを得る方法について説明する。

実施の形態３に係る監視カメラシステムの構成及びカメラ装置の構成の一例を示す図は、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

次に、カメラ装置１０の基本的な動作について、図１及び図４を参照しながら説明する。

ワイパー１１が動作していない場合（図５上段）の動作は、実施の形態２と同様であるので省略する。
ワイパー１１が動作している場合（図５下段）の動作について説明する。

ワイパー１１が動作している場合において、長時間露光を行うとき、制御部１６は、ワイパー１１の駆動のタイミングからの経過時間等でワイパー１１の像が撮像データのフレームに映り込む期間を推定し、ワイパー１１の像がフレームに映り込むか否かに応じて、映像データに補正係数を乗ずる画像処理を行うよう、撮像部１３への輝度制御及び画像処理部１４への画像処理制御を切り替える。

具体的には、制御部１６は、図５下段のように、ワイパー１１の像が映り込む期間は、撮像部１３に対して、露光を中断し、ワイパー１１の像の映り込み期間後に、露光を再開するよう制御する。図５下段は長時間露光の３フレーム目にワイパー１１の像が映り込むときの動作例である。このとき、３フレーム目は、露光を中断し、ワイパー１１の像の映り込み期間後に、露光を再開し、２フレーム露光を行うよう制御する。

あわせて、制御部１６は、図５下段のように、撮像部１３から出力される撮像データから、ワイパー１１の像が映り込む期間のフレームを破棄し、ワイパー１１の像の映り込み前後のフレームを加算して合成するよう制御する。ここで、このまま出力すると、必要な露光期間（５フレーム）に対して、実際の露光期間が４フレームとなり、露光期間が不足するため、ワイパーの像が映り込む期間に基づく補正係数（５／４）を乗じてから外部に出力するよう制御する。

撮像部１３は、上述の制御部１６による輝度制御に従い、撮像データを画像処理部１４へ出力する。画像処理部１４は、上述の制御部１６による画像処理制御に従い、撮像データに対して画像処理を行い、映像信号を外部に出力する。

また、画像処理部１４は、撮像データから、撮像対象範囲の輝度分布（明るさ）を解析し、輝度分布情報を制御部１６へ出力する。この際、画像処理部１４は、制御部１６による画像処理制御に従い破棄したフレームを、当該輝度分布の解析対象から除外する。

このように、本実施の形態に係るカメラ装置は、ワイパーの像が映り込む期間のフレームを破棄した撮像データに対して、映り込み期間に基づく補正係数を乗ずる画像処理を行うように構成したので、ワイパーを有するカメラ装置のワイパーの動作中において、夜間等の低照度環境に対応して長期間露光が必要となるときでも、ワイパーの像を除去した映像信号を得ることが可能となる。

また、本実施の形態に係るカメラ装置は、ワイパーの像が映り込む期間のフレームを破棄するよう構成したので、ワイパーの像の映り込みによる輝度分布の変動が抑制され、安定した輝度制御を実現できる。

また、本実施の形態に係るカメラ装置は、ワイパーの像が映り込む期間のフレームを破棄した撮像データに対して、映り込み期間に基づく補正係数を乗ずる画像処理を行うように構成したので、ワイパー１１の像が映り込む場合でも、ワイパー１１の像が映り込まない場合と比較して、映像信号の出力が遅れることがないという効果がある。

なお、本実施の形態３では、画像処理部１４は、ワイパー１１の像がフレームに映り込む期間の場合、撮像部１３から出力されるフレームを破棄するよう構成したが、あわせて、撮像部１３の露光を停止するよう構成してもよい。これにより、ワイパー１１の像がフレームに映り込む期間の撮像部１３の消費電力量を低減させることができる。

実施の形態４．
実施の形態１から実施の形態３まででは、ワイパーの像が映り込む期間のフレームを破棄するよう構成したが、実施の形態４では、フレームからワイパーの像の部分を除去するよう構成する例について説明する。

実施の形態４に係る監視カメラシステムの構成の一例を示す図は、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

図６は、この発明の実施の形態４に係るカメラ装置の構成の一例を示す図である。図６において、図３と同一の符号は、同一または相当するものであるので、説明を省略する。
カメラ装置６０は、図６に示すように、ワイパー１１、ワイパー駆動部１２、撮像部１３、画像解析部１７、画像処理部１８、メモリ部１５及び制御部１９を備える。

画像解析部１７は、撮像部１３から順次出力された撮像データに対し、制御部１９から通知されたワイパーの駆動情報をもとに画像解析を行うものである。

画像処理部１８は、撮像部１３から順次出力された撮像データに対して、ノイズ低減処理、画素加算処理、またはフレーム合成処理等の画像処理を行い、映像信号として符号化装置２０へ出力するものである。

制御部１９は、ワイパー駆動部１２、撮像部１３及び画像処理部１８を制御するとともに、画像解析部１７に、ワイパー駆動情報を通知するものである。

次に、カメラ装置６０の基本的な動作について、図６及び図７を参照しながら説明する。

ワイパー１１が動作していない場合（図７上段）の動作は、実施の形態１と同様であるので省略する。
ワイパー１１が動作している場合（図７下段）の動作について説明する。

制御部１９は、外部からワイパー動作指示を受信すると、撮像部１３の露光タイミングと関連させるようにワイパー駆動部１２を制御し（ワイパー１１の駆動の制御）、ワイパー１１を動作させる。これにより、露光のタイミング及び駆動のタイミングに基づき、フレームに映り込むワイパーの像を推定することが可能となる。

画像解析部１７は、露光のタイミング及び駆動のタイミングに基づき、フレームに映り込むワイパーの像を推定し、撮像データとともにワイパー１１の像の座標を画像処理部１８へ出力する。

画像処理部１８は、画像解析部１７から出力されたワイパー１１の像の座標をもとにワイパー１１の像を撮像データのフレームから除去し、除去した像について、メモリ部１５に格納された前フレーム（または前後フレーム）の当該除去した像に相当する部分で補間して外部へ出力する。

また、画像処理部１４は、撮像データから、撮像対象範囲の輝度分布（明るさ）を解析し、輝度分布情報を制御部１６へ出力する。この際、画像処理部１４は、メモリ部１５に格納された前フレーム（または前後フレーム）を用いて補間したフレームを、当該輝度分布の解析対象とする。

このように、本実施の形態に係るカメラ装置は、露光のタイミング及び駆動のタイミングに基づき、フレームに映り込むワイパーの像を推定し、撮像データのフレームからワイパーの像を除去するよう構成したので、ワイパーを有するカメラ装置のワイパーの動作中において、ワイパーの像を除去した映像信号を得ることが可能となる。

また、本実施の形態に係るカメラ装置は、フレームに映り込んだワイパーの像を除去するよう構成したので、ワイパーの像の映り込みによる輝度分布の変動が抑制され、安定した輝度制御を実現できる。

１ 監視カメラシステム、
１０ カメラ装置、
１１ ワイパー、
１２ ワイパー駆動部、
１３ 撮像部、
１４ 画像処理部、
１５ メモリ部、
１６ 制御部、
１７ 画像解析部、
１８ 画像処理部、
１９ 制御部、
２０ 符号化装置、
３０ ネットワーク、
４０ 復号化装置、
５０ 操作端末、
６０ カメラ装置

Claims (5)

1. 前面にワイパーを有し、当該前面から入射する光を用いて撮像素子の露光を行うことにより得られる、連続するフレームから構成される撮像データを出力する撮像部と、
   前記ワイパーの駆動を制御するとともに、当該駆動のタイミングに基づき、前記ワイパーの像が前記フレームに映り込む映り込み期間を推定する制御部と、
   前記撮像データから前記映り込み期間の前記フレームを破棄する画像処理部と
   を備えることを特徴とするカメラ装置。
2. 前記撮像部は、
   所定期間の前記露光を行う場合、
   前記映り込み期間は前記露光を中断し、前記映り込み期間後に前記露光を再開することで、前記所定期間の前記露光を行うことを特徴とする請求項１に記載のカメラ装置。
3. 前記画像処理部は、
   前記映り込み期間の前記フレームを破棄した前記撮像データに対して、前記映り込み期間に基づく補正係数を乗ずる画像処理を行うことを特徴とする請求項１に記載のカメラ装置。
4. 前記撮像部は、
   前記映り込み期間は前記露光を停止することを特徴とする請求項１または３のいずれか１項に記載のカメラ装置。
5. 前面にワイパーを有し、当該前面から入射する光を用いて撮像素子の露光を行うことにより得られる、連続するフレームから構成される撮像データを出力する撮像部と、
   前記露光及び前記ワイパーの駆動を制御する制御部と、
   前記露光のタイミング及び前記駆動のタイミングに基づき、前記フレームに映り込む前記ワイパーの像を推定する画像解析部と、
   前記フレームから前記ワイパーの像を除去する画像処理部とを備えることを特徴とするカメラ装置。

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