JP2021052350A - 画像記録装置、画像記録方法、及び画像記録プログラム - Google Patents

画像記録装置、画像記録方法、及び画像記録プログラム Download PDF

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【課題】カメラで撮影された画像を天候に応じて適正なフレームレートで記録する。【解決手段】撮像部10は、画像を撮像フレームレートで撮像する。荒天判定処理部50は、撮像された画像を用いて、荒天であるか否かを判定する。フレームレート切替部30は、撮像された画像を記録する際の記録フレームレートを撮像フレームレートよりも低い第1のフレームレートに設定し、荒天であると判定された場合、記録フレームレートを第1のフレームレートよりも高い第2のフレームレートに切り替える。記録部60は、撮像された画像を記録フレームレートで記録する。【選択図】図1

Description

本発明は、カメラで撮影された画像を記録するための画像記録技術に関する。
自動車にドライブレコーダを搭載し、走行中の前方映像を撮影して記録して、万一の事故の際に現場状況の把握に役立てることが行われるようになった。ドライブレコーダの記憶メモリは容量が限られているため、記憶容量を有効に活用する必要がある。
特許文献1には、自動車周辺の磁気を検出する磁気センサの情報を用いて車両の異常接近を検知し、記録メモリに記録する画像データのフレームレートを高くするドライブレコーダが開示されている。
特開2007−88541号公報
ドライブレコーダの記憶メモリの小さい記憶容量のもとで録画時間を確保するためには、撮影画像を記録する際のフレームレートを低く設定する必要があるが、荒天においては記録映像の視認性が悪化し、危険シーンの情報不足を招く恐れがある。
特許文献1に記載のドライブレコーダでは、豪雨等の悪天候に対処して記録時のフレームレートを適正水準にすることはできない。
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、カメラで撮影された画像を天候に応じて適正なフレームレートで記録するための画像記録技術を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある態様の画像記録装置(200)は、画像を撮像フレームレートで撮像する撮像部(10)と、前記撮像された画像を用いて、荒天であるか否かを判定する荒天判定処理部(50)と、前記撮像された画像を記録する際の記録フレームレートを前記撮像フレームレートよりも低い第1のフレームレートに設定し、荒天であると判定された場合、前記記録フレームレートを前記第1のフレームレートよりも高い第2のフレームレートに切り替えるフレームレート切替部(30)と、前記撮像された画像を前記記録フレームレートで記録する記録部(60)とを含む。
本発明の別の態様は、画像記録方法である。この方法は、画像を撮像フレームレートで撮像する撮像ステップと、前記撮像された画像を用いて、荒天であるか否かを判定する荒天判定処理ステップと、前記撮像された画像を記録する際の記録フレームレートを前記撮像フレームレートよりも低い第1のフレームレートに設定し、荒天であると判定された場合、前記記録フレームレートを前記第1のフレームレートよりも高い第2のフレームレートに切り替えるフレームレート切替ステップと、前記撮像された画像を前記記録フレームレートで記録する記録ステップとを含む。
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
本発明によれば、カメラで撮影された画像を天候に応じて適正なフレームレートで記録することができる。
図1(a)は、前提技術に係る画像記録装置の構成図であり、図1(b)は、本発明の実施の形態に係る画像記録装置の構成図である。 実施の形態に係る画像記録装置による画像記録方法を説明するフローチャートである。 実施の形態に係る画像記録装置の荒天判定処理部の構成図である。 実施の形態に係る画像記録装置のワイパー動作周期推定部によるワイパー動作周期の推定方法を説明する図である。 実施の形態に係る画像記録装置のワイパー動作周期推定部によるワイパー動作周期の推定方法を説明する図である。 実施の形態に係る画像記録装置の荒天判定処理部による荒天判定処理を説明するフローチャートである。 記録フレームレートを上げる特定期間の指定方法を説明する図である。
図1(a)は、前提技術に係る画像記録装置100の構成図であり、図1(b)は、本発明の実施の形態に係る画像記録装置200の構成図である。画像記録装置100、200は、一例として車載型記録装置(ドライブレコーダ)であるが、これに限定されるものではない。
まず、図1(a)を参照して、前提技術に係る画像記録装置100の構成を説明する。画像記録装置100は、撮像部10、画像圧縮部20、フレームレート切替部30、手動選択部40、および記録部60を含む。
撮像部10は車両に設置され、車両から外界前方を所定のフレームレートで撮影し、撮影映像のフレームを画像圧縮部20に供給する。撮像部10は、車両のフロントガラスに備えられたワイパーが動作する範囲を撮影可能に設置してもよい。つまり撮像部10は、フロントガラスの大部分を撮影可能に設置してもよい。撮像部10は、被写体からの光を図示しない撮像素子に結像することで、画像を撮像する。撮像部10の一例はCCD(Charge Coupled Device)単眼カメラであるが、これに限定されるものではない。
撮像部10が撮影する映像のフレームレートを「撮像フレームレート」と呼ぶ。撮像フレームレートは、たとえば60フレーム/秒、30フレーム/秒、20フレーム/秒、10フレーム/秒などである。
画像圧縮部20は、映像の符号化対象のフレームをたとえばMPEGやAVC、HEVCなどの規格にしたがって各種の符号化パラメータを用いて符号化し、フレームレート切替部30に供給する。なお、画像記録装置100は画像圧縮部20を含んでいなくてもよい。その場合撮像部10が撮影した撮影映像のフレームを符号化せずにフレームレート切替部30に供給すればよい。
手動選択部40は、画像圧縮部20から供給された画像を記録部60に記録する際のフレームレート(「記録フレームレート」と呼ぶ)をユーザに手動で選択させる。手動選択部40は選択された記録フレームレートをフレームレート切替部30に指示する。
記録フレームレートは、撮像フレームレート以下に設定される。撮像フレームレートが30フレーム/秒である場合、記録フレームレートは、一例として、30フレーム/秒、20フレーム/秒、10フレーム/秒のいずれかに設定される。たとえば、ユーザは、晴れや曇りなどの好天の場合、10フレーム/秒などの低フレームレートを選択し、風雨、豪雨や降雪などの荒天の場合、30フレーム/秒などの高フレームレートを選択する。ユーザは天候以外にも、例えば記録部60の記憶容量の残量に基づいてフレームレートを選択する。
フレームレート切替部30は、手動選択部40の指示にしたがって記録フレームレートを切り替える。
記録部60は、フレームレート切替部30により設定された記録フレームレートで画像圧縮部20から供給された画像を記録する。記録部60は、一例として、メモリカードなどの記憶媒体であるが、これに限定されるものではない。
記録部60は、記録フレームレートが撮像フレームレートよりも低い場合、撮像されたフレームを間引きして記録部60に記録する。たとえば、撮像フレームレートが30フレーム/秒で、記録フレームレートが10フレーム/秒の場合、撮像された3枚のフレームの内、2枚を間引きして、3枚のフレームの内、1枚のフレームを記録することで記録フレームレートを1/3倍に低減させる。
図1(b)を参照して、本発明の実施の形態に係る画像記録装置200の構成を説明する。画像記録装置200は、撮像部10、画像圧縮部20、フレームレート切替部30、荒天判定処理部50、および記録部60を含む。図1(a)の前提技術の画像記録装置100と共通する構成と動作については説明を省略し、前提技術の画像記録装置100とは異なる構成と動作についてのみ説明する。
荒天判定処理部50は、撮像部10から撮影画像を取得し、荒天であるか否かを判定し、判定結果をフレームレート切替部30に通知する。
フレームレート切替部30は、初期設定において、記録フレームレートを撮像フレームレートよりも低い第1のフレームレートに設定し、荒天判定処理部50から供給される判定結果にしたがって、荒天である場合、記録フレームレートを第1のフレームレートよりも高い第2のフレームレートに切り替える。第2のフレームレートは撮像フレームレートであってもよい。
たとえば、撮像フレームレートが30フレーム/秒である場合、初期設定において、記録フレームレートは、第1のフレームレートとして10フレーム/秒に設定され、荒天であると判定された場合、記録フレームレートは、第2のフレームレートとして30フレーム/秒に切り替えられる。
図2は、実施の形態に係る画像記録装置200による画像記録方法を説明するフローチャートである。
撮像部10は車両の前方映像を撮像フレームレートで撮影する(S10)。フレームレート切替部30は、記録フレームレートを撮像フレームレート以下の低フレームレートに設定する(S20)。なお、初期設定では記録フレームレートを低フレームレートに設定しておく。
荒天判定処理部50は、撮影画像を用いて荒天か否かを判定する(S30)。
荒天である場合(S30のYes)、フレームレート切替部30は、記録フレームレートを低フレームレートから高フレームレートに切り替える(S40)。荒天ではない場合(S30のNo)、ステップS40をスキップしてステップS50に進む。なお、もしステップS30のNoにおいて記録フレームレートが高フレームレートであった場合には、フレームレート切替部30が記録フレームレートを高フレームレートから低フレームレートに切替えてからステップS50に進んでもよい。
記録部60は、フレームレート切替部30により設定された記録フレームレートで撮影画像を記録する(S50)。撮影画像は、荒天ではない場合、低フレームレートで記録され、荒天である場合、高フレームレートで記録される。
図3は、図1(b)の荒天判定処理部50の構成図である。荒天判定処理部50は、ワイパー検出部52、記憶部54、ワイパー動作周期推定部56、および荒天判定部58を含む。
ワイパー検出部52は、撮像部10から取得した撮影画像からワイパーを検出し、ワイパーを囲む矩形の領域をワイパー領域として抽出する。ワイパー領域は矩形でなくともよい。ワイパー領域などの特定の物体の領域を検出する方法については画像から特徴にもとづいて特定の物体を抽出する既存の手法を用いることができる。物体を抽出する手法としては、例えば様々なワイパーの画像をデータセットとして学習させたディープラーニングモデルを実装した画像認識用チップを用いることができる。ディープラーニングモデルはSSD(Single Shot MultiBox Detector)及びYOLO(You Only Look Once)などの物体検出アルゴリズムを用いて実現することができる。
ワイパー検出部52は、現在のワイパー領域データをワイパー動作周期推定部56に供給するとともに、ワイパー領域データを記憶部54に記憶する。記憶部54は、過去の複数のワイパー領域データを記憶する。たとえば過去の10フレームのワイパー領域データを記憶する。記憶部54は、過去のワイパー領域データをワイパー動作周期推定部56に供給する。
ワイパー動作周期推定部56は、ワイパー検出部52から供給された現在のワイパー領域データおよび記憶部54から供給された過去の複数のワイパー領域データを参照して、ワイパーの動作周期を推定する。具体的には、撮影画像の判定領域内にワイパー領域が含まれる割合が最大となる時点にもとづいてワイパー動作周期を推定する。ワイパー動作周期推定部56は、ワイパー動作周期データを荒天判定部58に供給する。
荒天判定部58は、ワイパー動作周期が所定の閾値未満である場合、荒天であると判定し、ワイパー動作周期が所定の閾値以上である場合、荒天ではないと判定し、荒天判定結果をフレームレート切替部30に供給する。たとえば、所定の閾値を2秒として、ワイパー動作周期が2秒未満である場合、荒天であると判定する。荒天判定結果は荒天の場合は「1」、荒天でない場合は「0」である。
図4および図5は、ワイパー動作周期推定部56によるワイパー動作周期の推定方法を説明する図である。
図4において、横軸を時間軸として、撮影画像の過去のフレームF8〜F1、現在のフレームF0が図示されており、ここにワイパーの往復動作の例が示される。ワイパーの往復動作には、フレームF8〜F4までの「行き」の片道動作と、フレームF4〜F0までの「戻り」の片道動作とが含まれる。撮影画像230には中央に判定領域220が設定される。ワイパー検出部52は、各フレームにおいて各撮影画像230からワイパー領域210を抽出する。ここで、ワイパーの「行き」の往復動作をしている時をワイパー行き時とし、ワイパーの「戻り」の往復動作をしている時をワイパー戻り時とする。
ワイパー動作周期推定部56は、各フレームにおいて、判定領域220内にワイパー領域210が含まれる場合は、「1」の判定結果を記憶し、ワイパー領域210が判定領域220からはみ出している場合は「0」の判定結果を記憶する。より具体的には、判定領域220内にワイパー領域210が含まれる割合が最大となるフレームにおいて、判定結果を「1」とし、それ以外のフレームでは、判定結果を「0」とする。例えば判定領域220内にワイパー領域210が含まれる割合が100%、つまりワイパー領域210が完全に含まれるフレームにおいて判定結果を「1」とすればよい。ワイパーの片道動作のフレームF8〜F4、又はフレームF4〜F0の中で、それぞれ判定領域220内にワイパー領域210が含まれる割合が最大となるフレームの判定結果を「1」とすればよい。
ここでは、フレームF6において、判定領域220内にワイパー領域210が完全に含まれるため、「1」の判定結果となり、フレームF2において、判定領域220内にワイパー領域210が完全に含まれるため、「1」の判定結果となる。それ以外のフレームにおいては、ワイパー領域210が判定領域220からはみ出しているため、「0」の判定結果となる。フレームF6においてワイパーは往復動作の「行き」であり、フレームF2においてワイパーは往復動作の「戻り」であり、そのことを示す矢印を便宜上、図示している。
図5において、晴天、少雨、豪雨の3パターンのワイパーの往復動作を示されている。晴天の場合、図4で説明した判定結果は常に「0」であり、ワイパー動作周期推定部56はワイパー動作周期には最大値を初期値として設定する。最大値は、荒天判定部58が荒天か否か判定する所定の閾値よりも十分に大きい数とする。例えば所定の閾値を2秒とした場合、最大値は30秒とする。
少雨の場合、ワイパーは間欠動作をしている。ワイパー動作周期推定部56は、過去のフレームにおいてワイパー戻り時の図4の判定結果が「1」の時点から、次にワイパー戻り時の図4の判定結果が「1」の時点までの時間差により、ワイパー動作周期を推定する。ワイパー動作周期は例えば、ワイパー戻り時の判定結果が「1」であるフレームから次にワイパー戻り時の判定結果が「1」であるフレームまでのフレーム数に、撮像フレームレートの逆数を乗ずることで推定する。この例では、ワイパー動作周期は3秒と推定される。
豪雨の場合、ワイパーは高速に往復動作をしている。同様にワイパー動作周期推定部56は、過去のフレームにおいてワイパー戻り時の図4の判定結果が「1」の時点から、次にワイパー戻り時の図4の判定結果が「1」の時点までの時間差により、ワイパー動作周期を推定する。この例では、ワイパー動作周期は1.5秒と推定される。
荒天判定部58は、ワイパー動作周期が2秒未満の場合、荒天であると判定する。図5の少雨の場合、ワイパー動作周期は3秒であるから、荒天ではないという判定結果「0」を出力し、豪雨の場合、ワイパー動作周期は1.5秒であるから、荒天であるという判定結果「1」を出力する。
図6は、荒天判定処理部50による荒天判定処理を説明するフローチャートである。
荒天判定処理部50は、撮像部10から撮影画像230を取得する(S60)。ワイパー検出部52は、撮影画像230からワイパー領域210を抽出し、ワイパー動作周期推定部56に供給するとともに記憶部54に記憶する(S70)。
ワイパー動作周期推定部56は、過去のフレームにおいて判定領域220内にワイパー領域210が含まれる割合が最大となるワイパー戻り時の判定結果が「1」の時点から、次に判定領域220内にワイパー領域210が含まれる割合が最大となるワイパー戻り時の判定結果が「1」の時点までの時間差により、ワイパー動作周期を推定する(S80)。
荒天判定部58は、ワイパー動作周期を所定の閾値(ここでは2秒)と比較し(S90)、ワイパー動作周期が2秒未満である場合(S90のYes)、荒天であると判定し(S100)、ワイパー動作周期が2秒以上である場合(S90のNo)、荒天ではないと判定する(S110)。
これまで荒天判定部58は荒天か否かを判定したが、3つ以上の天候状態を判定してもよい。たとえば荒天判定部58は、ワイパー動作周期と複数の所定の閾値とを比較して3つ以上の天候状態を判定する。荒天判定部58は、第1の閾値を2秒、第2の閾値を1秒として、ワイパー動作周期が2秒以上の場合は雨天ではない、ワイパー動作周期が1秒以上2秒未満の場合は雨天、ワイパー動作周期が1秒未満の場合は荒天と判定する。フレームレート切替部30は、荒天であると判定された場合記録フレームレートを高フレームレートとし、雨天であると判定された場合記録フレームレートを中フレームレートとし、雨天でないと判定された場合記録フレームレートを低フレームレートとする。
上記の実施の形態では、荒天であると判定された場合、記録フレームレートを通常時の低フレームレートから高フレームレートに切り替えたが、別の実施の形態として、荒天であると判定された場合、ワイパーの往復動作の中で記録フレームレートを上げる特定期間を指定し、その特定期間において記録フレームレートを高フレームレートに切り替えるが、それ以外の期間では通常の低フレームレートで記録してもよい。
図7は、記録フレームレートを上げる特定期間の指定方法を説明する図である。図4と同様に、撮影画像のフレームF8〜F0においてワイパーの往復動作の例が示される。撮影画像230には中央に特定期間判定領域240が設定される。特定期間判定領域240は、例えば判定領域220よりも左右方向に広い領域とする。荒天であると判定され、かつ撮影画像230の特定期間判定領域240内にワイパー領域210が含まれる場合、記録フレームレートを高フレームレートに切り替え、ワイパー領域210が特定期間判定領域240からはみ出している場合は、通常の低フレームレートのままにする。
この例では、ワイパーの往復動作の行きにおいて、フレームF7、F6、F5では特定期間判定領域240内にワイパー領域210が含まれるため、フレームF7、F6、F5の期間は高フレームレートに切り替える。また、ワイパーの往復動作の戻りにおいて、フレームF3、F2、F1では特定期間判定領域240内にワイパー領域210が含まれるため、フレームF3、F2、F1の期間は高フレームレートに切り替える。なお、フレームF8、F4、F0の期間においては通常の低フレームレートのままである。
より具体的には、荒天判定処理部50は、荒天であると判定した場合、撮影画像230の特定期間判定領域240内にワイパー領域210が含まれる割合が所定の閾値を超える期間を特定期間とする。フレームレート切替部30は、荒天であると判定した場合、特定期間において記録フレームレートを通常の低フレームレートから高フレームレートに切り替える。所定の閾値は、たとえば、80%などとする。これにより、荒天時にワイパーによりフロントガラスの雨粒や雪がはらわれて視認性が高まる期間、高フレームレートで撮影画像を記録し、それ以外の期間は低フレームレートにすることで、記録映像の視認性を高めながら荒天時の記録容量の増加を抑えることができる。
以上説明した画像記録装置200の各種の処理は、CPUやメモリ等のハードウェアを用いた装置として実現することができるのは勿論のこと、ROM(リード・オンリ・メモリ)やフラッシュメモリ等に記憶されているファームウェアや、コンピュータ等のソフトウェアによっても実現することができる。そのファームウェアプログラム、ソフトウェアプログラムをコンピュータ等で読み取り可能な記録媒体に記録して提供することも、有線あるいは無線のネットワークを通してサーバと送受信することも、地上波あるいは衛星ディジタル放送のデータ放送として送受信することも可能である。
以上述べたように、本発明の実施の形態によれば、カメラで撮影された画像を通常時は低フレームレートで記録し、豪雨などの荒天を検出した場合は、自動で高フレームレートに切り替えて記録する。これにより、記録容量を最小限に抑えつつ、危険シーンの情報不足を防ぐことができる。また、荒天が検出された場合でも、常時、高フレームレートに切り替えるのではなく、ワイパーにより雨粒がはらわれて視認性が高まる期間に限って高フレームレートに切り替え、それ以外の期間は低フレームレートのままにすることで、記録映像の視認性を高めながら荒天時の記憶容量の増加を抑えることができる。
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
上記の実施の形態では、荒天判定処理部50は荒天か否かをワイパー動作周期によって判定したが、CAN(Control Area Network)などから取得する車両情報、画像解析、及び各種センサ情報などにもとづいて荒天か否かを判定してもよい。また、画像記録装置200は手動選択部40と荒天判定処理部50とを両方含んでいてもよい。
10 撮像部、 20 画像圧縮部、 30 フレームレート切替部、 40 手動選択部、 50 荒天判定処理部、 52 ワイパー検出部、 54 記憶部、 56 ワイパー動作周期推定部、 58 荒天判定部、 60 記録部、 100 画像記録装置、 200 画像記録装置、 210 ワイパー領域、 220 判定領域、 230 撮影画像、 240 特定期間判定領域。

Claims (6)

  1. 画像を撮像フレームレートで撮像する撮像部と、
    前記撮像された画像を用いて、荒天であるか否かを判定する荒天判定処理部と、
    前記撮像された画像を記録する際の記録フレームレートを前記撮像フレームレートよりも低い第1のフレームレートに設定し、荒天であると判定された場合、前記記録フレームレートを前記第1のフレームレートよりも高い第2のフレームレートに切り替えるフレームレート切替部と、
    前記撮像された画像を前記記録フレームレートで記録する記録部とを含むことを特徴とする画像記録装置。
  2. 前記第2のフレームレートは前記撮像フレームレートであることを特徴とする請求項1に記載の画像記録装置。
  3. 前記荒天判定処理部は、前記撮像された画像を用いて、荒天において前記記録フレームレートを上げる特定期間を指定し、
    前記フレームレート切替部は、荒天であると判定された場合、前記特定期間において前記記録フレームレートを前記第2のフレームレートに切り替えることを特徴とする請求項1または2に記載の画像記録装置。
  4. 前記荒天判定処理部は、前記撮像された画像の特定期間判定領域内にワイパー領域が含まれる割合が所定の閾値を超える期間を前記特定期間に指定することを特徴とする請求項3に記載の画像記録装置。
  5. 画像を撮像フレームレートで撮像する撮像ステップと、
    前記撮像された画像を用いて、荒天であるか否かを判定する荒天判定処理ステップと、
    前記撮像された画像を記録する際の記録フレームレートを前記撮像フレームレートよりも低い第1のフレームレートに設定し、荒天であると判定された場合、前記記録フレームレートを前記第1のフレームレートよりも高い第2のフレームレートに切り替えるフレームレート切替ステップと、
    前記撮像された画像を前記記録フレームレートで記録する記録ステップとを含むことを特徴とする画像記録方法。
  6. 画像を撮像フレームレートで撮像する撮像ステップと、
    前記撮像された画像を用いて、荒天であるか否かを判定する荒天判定処理ステップと、
    前記撮像された画像を記録する際の記録フレームレートを前記撮像フレームレートよりも低い第1のフレームレートに設定し、荒天であると判定された場合、前記記録フレームレートを前記第1のフレームレートよりも高い第2のフレームレートに切り替えるフレームレート切替ステップと、
    前記撮像された画像を前記記録フレームレートで記録する記録ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする画像記録プログラム。
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