JP2022118085A - 撮像装置、撮像方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
モニタリング動画を撮像するための露出条件を設定する露出設定部と、
設定された前記露出条件で撮像された前記モニタリング動画に含まれる画像を取得する画像取得部と、
取得された前記画像から輝度分布を算出する輝度分布算出部と、を有し、
前記露出条件は、撮像装置に第1の露出値で前記画像を撮像させるための第1の露出条件と、前記撮像装置に前記第1の露出値よりも高い露出値で前記画像を撮像させる、及び、前記第1の露出値よりも低い露出値で前記画像を撮像させる、のうちの少なくとも一方のための第2の露出条件と、を含み、
前記露出設定部は、前記第1の露出条件を設定後に前記第1の露出条件で撮像された前記画像の輝度分布に基づいて、撮像するための前記露出条件として、前記第1の露出条件を設定するか、又は、前記第1の露出条件及び前記第2の露出条件を設定する。
[顔認証システムの構成]
図1に示すように、顔認証システム1は、画像処理装置10及び顔認証装置80を有する。画像処理装置10は、顔認証システム1の撮像範囲Lに存在する認証対象領域である人物100(101,102)の画像を撮像し、後述する露出補正処理1及び画像処理を行って顔認証に適した画像データを顔認証装置80に送信する。撮像範囲Lには、例えば、窓越しに屋外からの日光が入り込むエリアである高輝度領域200や、柱や駅を発着する電車により影が生じるエリアである低輝度領域300が生じる。これらの明暗差が大きくなる高輝度領域200や低輝度領域300にいる人物101,102に対しては、顔認証が正しく行えない場合がある。そこで、顔認証装置80が高輝度領域200にいる人物101とともに低輝度領域300にいる人物102の顔認証を行うことができるように、画像処理装置10によって、露出補正処理1、画像処理等を行って顔認証に適した画像データを提供する。
図3に示すように、画像処理装置10は、制御部20、記憶部30、撮像部40、通信部50、表示部60、入力部70、を備える。
Δ=127/P…(1)
を算出する。補正部25は、ΔをピークPに乗算し、ピークPを所定の範囲Rの中央に位置するように第1の条件を微修正し、画像V1を撮像する。この場合、追加フレームはなく、図5(a)に示すように、第1の露出条件である基準露出Refのフレームでの撮像のみが行われる。
顔認証装置80は、例えば、主成分分析を使った固有顔を顔認識のアルゴリズムとする装置である。顔認証装置80は、画像処理装置10から送信される画像データを用いて顔認証(2次元顔認証)を行う。
次に、画像処理装置10で行われる露出補正処理1、露出追従処理、画像合成処理1,2についてフローチャートを用いて説明する。なお、露出補正処理1、露出追従処理、画像合成処理1,2は、平行して実行可能である。
図6を参照して、画像処理装置10で行われる露出補正処理1のフローを説明する。露出補正処理1によって、画像内の顔の検出状況に応じて、図5(a)~(c)に示すように、フレームの露出設定を切り替えて画像を撮像することができる。これにより、実質的なフレームレートの低下を抑えつつ(追加のフレームが不要な時には基準フレームのみで撮像を行う)、図1に示す明暗差が大きくなる高輝度領域200や低輝度領域300にいる人物101,102について、追加のフレームを必要に応じて使用することによって、顔認証装置80が顔認証をより正確に行うことができる。
図7を用いて、露出追従処理について説明を行う。この処理は、フレーム毎の露出の変動速度を制御するものである。人間が鑑賞する動画であれば、フレームの連続性を重視するため、露出変化に対してフレーム毎の露出の変動幅に制限を設けている。一方、機械認証のための動画では、フレームの連続性よりも最適な露出にできるだけ早く変化させることを重視する。顔認証に適した画像がなるべく迅速に取得できることを目的とする。なお、露出追従は顔検出されている場合に行われるので、基準露出フレーム及び/又は追加フレームで顔検出がされている場合に本処理は実行される。
図8及び図9を用いて、画像合成処理1について説明を行う。露出補正処理1にて基準及び追加の露出条件で撮像された複数のフレーム(以下、基準及び追加の露出条件で撮像された複数のフレームは、単に、複数のフレーム、と記す。図面での表記も単に、複数のフレーム、と記載する。)で画像Vの撮像が行われている場合に、顔認証装置80に送信する画像を合成する処理である。
図10を用いて、画像合成処理2について説明を行う。画像合成処理1では、顔画像が基準露出のフレームと追加露出のフレームとの両方で検出されている場合には、基準露出のフレームの顔画像を選択していた。一方、画像合成処理2では、顔画像が基準露出のフレームと追加露出のフレームとの両方で検出されている場合には、より良く顔画像が表現できている顔画像を選択(例えば、図11において、顔の輝度分布の中心Aが基準露出フレームの顔の輝度分布の中心Bよりも12ビットの輝度レベルの中心Cに近い追加露出フレームの顔画像を選択)する。顔の輝度分布の中心が12ビットの輝度レベルの中心Cに近い顔画像を選択することにより、より広い範囲の顔の輝度分布を送信する画像に反映させることができる。画像合成処理2は、例えば、基準露出フレームで図9(a)に示す画像V1が撮像され、追加露出フレームで図9(b)に示す画像V2が撮像された場合、図12に示す合成画像VBの顔画像FBには、図9(a)に示す顔画像F1A、図9(b)に示す顔画像F2Bのいずれを使用するかを判別する点において、画像合成処理1と異なっている。
第1実施形態では、所定の範囲R外に、撮像した画像の輝度分布DのピークPが存在する場合に、基準露出のフレームと追加露出のフレームとで1フレームずつ交互に撮像を行っていたが、本実施形態では、基準露出のフレームと追加露出のフレームとで撮像を行う場合に、フレームの切り替えの頻度の調整を行う。
次に、第1実施形態で行われた露出補正処理1に代わって本実施形態で行われる露出補正処理2について、図17を参照して説明する。露出補正処理2によって、画像内の顔の検出状況に応じて、フレームの露出設定を切り替え、フレームの切り替え頻度を調整して画像を撮像することができる。なお、露出補正処理2では、説明の簡略化のため、第2の露出条件は、輝度レベル63未満であるピークPが存在する場合に設定される+2EVのみとする。
上記各実施形態において、画像処理装置10は、12ビットのベイヤー画像を単純に8ビットに圧縮していたが、例えば、図13に示すように、顔の階調を最大化するような圧縮をしてもよい。輝度分布算出部23が輝度分布を算出した後、顔の輝度分布の中心Cを8ビットの輝度分布の中心に合わせ、顔の輝度分布の最小値A及び最大値Bから一定の計測誤差用の予備領域を確保したD点からE点までをリニアに変換するガンマテーブルを用いるとよい。また、図14に示すような、ガンマカーブ補正を施してもよい。また、図2において、ガンマ補正は、2段階の構成としてもよい。
(付記1)
モニタリング動画を撮像するための露出条件を設定する露出設定部と、
設定された前記露出条件で撮像された前記モニタリング動画に含まれる画像を取得する画像取得部と、
取得された前記画像から輝度分布を算出する輝度分布算出部と、を有し、
前記露出条件は、撮像装置に第1の露出値で前記画像を撮像させるための第1の露出条件と、前記撮像装置に前記第1の露出値よりも高い露出値で前記画像を撮像させる、及び、前記第1の露出値よりも低い露出値で前記画像を撮像させる、のうちの少なくとも一方のための第2の露出条件と、を含み、
前記露出設定部は、前記第1の露出条件を設定後に前記第1の露出条件で撮像された前記画像の輝度分布に基づいて、撮像するための前記露出条件として、前記第1の露出条件を設定するか、又は、前記第1の露出条件及び前記第2の露出条件を設定する、
画像処理装置。
前記露出設定部は、前記第1の露出条件で撮像された前記画像の輝度分布における輝度レベルの値のピークのうち1つ以上が所定の輝度レベルの値の範囲の外にある場合に、前記第2の露出条件を設定する、
付記1に記載の画像処理装置。
前記第2の露出条件は、前記ピークのうち1つ以上が前記所定の輝度レベルの値の範囲より低い範囲にある場合、前記第1の露出値よりも高い露出値で前記画像を撮像させる露出条件であり、前記ピークのうち1つ以上が前記所定の輝度レベルの値の範囲よりも高い範囲にある場合、前記第1の露出値よりも低い露出値で前記画像を撮像させる露出条件である、
付記2に記載の画像処理装置。
前記ピークの分布中心の輝度レベルの値と前記所定の輝度レベルの値の範囲の中心の値との差に応じて前記第2の露出条件の前記露出値を変化させる、
付記2又は3に記載の画像処理装置。
前記露出設定部は、前記第1の露出条件で撮像された前記画像の輝度分布が複数の輝度レベルの値のピークを有する場合に、輝度レベルの値のピークに基づいて前記第2の露出条件を設定する、
付記1に記載の画像処理装置。
前記第2の露出条件で撮像された前記画像に被写体が写っていない場合、又は、前記第1の露出条件及び前記第2の露出条件で撮像された前記画像の両方の画像に同一の被写体が写っている場合、前記第2の露出条件で撮像する頻度を低下させる、又は前記第1の露出条件で撮像する頻度を増加させる、
付記1から5のいずれか1つに記載の画像処理装置。
前記第2の露出条件で撮像された前記画像のみに被写体が写っている場合、前記第2の露出条件で撮像する頻度を増加させる、又は前記第1の露出条件で撮像する頻度を低下させる、
付記1から6のいずれか1つに記載の画像処理装置。
前記第1の露出条件で撮像した画像に前記第2の露出条件で撮像した画像を合成する補正部をさらに備える、
付記1から7のいずれか1つに記載の画像処理装置。
前記第1又は第2の露出条件のうちの一方の露出条件で撮像した画像に検出されず、前記第1又は第2の露出条件のうちの他方の露出条件で撮像した画像に検出されている対象物を、前記一方の露出条件で撮像した画像に合成する、
付記6又は7に記載の画像処理装置。
前記対象物は、前記被写体である、
付記9に記載の画像処理装置。
前記第1又は第2の露出条件のうちの一方の露出条件で撮像した画像に検出されず、前記第1又は第2の露出条件のうちの他方の露出条件で撮像した画像に検出されている第1の画像、及び前記第1の露出条件で撮像した画像に検出されておりかつ前記第2の露出条件で撮像した画像に検出されている第2の画像であって前記他方の露出条件で撮像した画像での前記第2の画像の輝度レベルのピークの値のほうが前記一方の露出条件で撮像した画像での前記第2の画像の輝度レベルのピークの値よりもそれぞれの露出条件での輝度レベルの中央値に近い前記第2の画像を、前記一方の露出条件で撮像した画像に合成する、
付記8に記載の画像処理装置。
露出条件を設定し、
設定された前記露出条件で撮像された画像を取得し、
取得された前記画像から輝度分布を算出し、
前記露出条件は、撮像装置に第1の露出値で前記画像を撮像させるための第1の露出条件と、前記撮像装置に前記第1の露出値よりも高い露出値で前記画像を撮像させる、及び、前記第1の露出値よりも低い露出値で前記画像を撮像させる、のうちの少なくとも一方のための第2の露出条件と、を含み、
前記第1の露出条件が設定された後に前記第1の露出条件で撮像された前記画像の輝度分布に基づいて、撮像するための前記露出条件として、前記第1の露出条件が設定されるか、又は、前記第1の露出条件及び前記第2の露出条件が設定される、
画像処理方法。
コンピュータに、
露出条件を設定し、
設定された前記露出条件で撮像された画像を取得し、
取得された前記画像から輝度分布を算出し、
前記露出条件は、撮像装置に第1の露出値で前記画像を撮像させるための第1の露出条件と、前記撮像装置に前記第1の露出値よりも高い露出値で前記画像を撮像させる、及び、前記第1の露出値よりも低い露出値で前記画像を撮像させる、のうちの少なくとも一方のための第2の露出条件と、を含み、
前記第1の露出条件が設定された後に前記第1の露出条件で撮像された前記画像の輝度分布に基づいて、撮像するための前記露出条件として、前記第1の露出条件が設定されるか、又は、前記第1の露出条件及び前記第2の露出条件が設定される、
ように機能させるためのプログラム。
露出条件を設定する露出設定部と、
設定された前記露出条件で撮像された画像を取得する画像取得部と、
取得された前記画像から輝度分布を算出する輝度分布算出部と、を有し、
前記露出条件は、撮像装置に第1の露出値で前記画像を撮像させるための第1の露出条件と、前記撮像装置に前記第1の露出値よりも高い露出値で前記画像を撮像させる、及び、前記第1の露出値よりも低い露出値で前記画像を撮像させる、のうちの少なくとも一方のための第2の露出条件と、を含み、
前記露出設定部は、前記第1の露出条件を設定し、その後前記第1の露出条件で撮像された前記画像の輝度分布に基づいて、前記第1の露出条件に加えて前記第2の露出条件を設定することにより1以上の前記露出条件を設定する、
画像処理装置。
また、本発明に係る撮像方法は、撮像装置が実行する撮像方法であって、第1の露出条件での撮像により取得した画像での輝度分布特性において分布がピークになる輝度値が所定の閾値を超えて低輝度側または高輝度側に偏った値になる場合にこの偏った方向に対応させた第2の露出条件を設定し、前記第1の露出条件での撮像と前記第2の露出条件での撮像とを所定の繰り返し周期で切り替える切替処理を含み、前記切替処理は、前記第1の露出条件での撮像により取得した画像に基づいて認識対象被写体が検出できた場合には、前記第2の露出条件での撮像により取得した画像に基づいて前記認識対象被写体が検出できた場合であっても前記第2の露出条件での撮像期間よりも前記第1の露出条件での撮像期間の方が長くなるように、前記第1の露出条件での撮像と前記第2の露出条件での撮像とを切り替える、ことを特徴とする。
また、本発明に係るプログラムは、撮像装置のコンピュータを、第1の露出条件での撮像により取得した画像での輝度分布特性において分布がピークになる輝度値が所定の閾値を超えて低輝度側または高輝度側に偏った値になる場合にこの偏った方向に対応させた第2の露出条件を設定し、前記第1の露出条件での撮像と前記第2の露出条件での撮像とを所定の繰り返し周期で切り替える切替手段として機能させ、前記切替手段は、前記第1の露出条件での撮像により取得した画像に基づいて認識対象被写体が検出できた場合には、前記第2の露出条件での撮像により取得した画像に基づいて前記認識対象被写体が検出できた場合であっても前記第2の露出条件での撮像期間よりも前記第1の露出条件での撮像期間の方が長くなるように、前記第1の露出条件での撮像と前記第2の露出条件での撮像とを切り替える、ことを特徴とする。
Claims (14)
- モニタリング動画を撮像するための露出条件を設定する露出設定部と、
設定された前記露出条件で撮像された前記モニタリング動画に含まれる画像を取得する画像取得部と、
取得された前記画像から輝度分布を算出する輝度分布算出部と、を有し、
前記露出条件は、撮像装置に第1の露出値で前記画像を撮像させるための第1の露出条件と、前記撮像装置に前記第1の露出値よりも高い露出値で前記画像を撮像させる、及び、前記第1の露出値よりも低い露出値で前記画像を撮像させる、のうちの少なくとも一方のための第2の露出条件と、を含み、
前記露出設定部は、前記第1の露出条件を設定後に前記第1の露出条件で撮像された前記画像の輝度分布に基づいて、撮像するための前記露出条件として、前記第1の露出条件を設定するか、又は、前記第1の露出条件及び前記第2の露出条件を設定する、
画像処理装置。 - 前記露出設定部は、前記第1の露出条件で撮像された前記画像の輝度分布における輝度レベルの値のピークのうち1つ以上が所定の輝度レベルの値の範囲の外にある場合に、前記第2の露出条件を設定する、
請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記第2の露出条件は、前記ピークのうち1つ以上が前記所定の輝度レベルの値の範囲より低い範囲にある場合、前記第1の露出値よりも高い露出値で前記画像を撮像させる露出条件であり、前記ピークのうち1つ以上が前記所定の輝度レベルの値の範囲よりも高い範囲にある場合、前記第1の露出値よりも低い露出値で前記画像を撮像させる露出条件である、
請求項2に記載の画像処理装置。 - 前記ピークの分布中心の輝度レベルの値と前記所定の輝度レベルの値の範囲の中心の値との差に応じて前記第2の露出条件の前記露出値を変化させる、
請求項2又は3に記載の画像処理装置。 - 前記露出設定部は、前記第1の露出条件で撮像された前記画像の輝度分布が複数の輝度レベルの値のピークを有する場合に、輝度レベルの値のピークに基づいて前記第2の露出条件を設定する、
請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記第2の露出条件で撮像された前記画像に被写体が写っていない場合、又は、前記第1の露出条件及び前記第2の露出条件で撮像された前記画像の両方の画像に同一の被写体が写っている場合、前記第2の露出条件で撮像する頻度を低下させる、又は前記第1の露出条件で撮像する頻度を増加させる、
請求項1から5のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記第2の露出条件で撮像された前記画像のみに被写体が写っている場合、前記第2の露出条件で撮像する頻度を増加させる、又は前記第1の露出条件で撮像する頻度を低下させる、
請求項1から6のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記第1の露出条件で撮像した画像に前記第2の露出条件で撮像した画像を合成する補正部をさらに備える、
請求項1から7のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記第1又は第2の露出条件のうちの一方の露出条件で撮像した画像に検出されず、前記第1又は第2の露出条件のうちの他方の露出条件で撮像した画像に検出されている対象物を、前記一方の露出条件で撮像した画像に合成する、
請求項6又は7に記載の画像処理装置。 - 前記対象物は、前記被写体である、
請求項9に記載の画像処理装置。 - 前記第1又は第2の露出条件のうちの一方の露出条件で撮像した画像に検出されず、前記第1又は第2の露出条件のうちの他方の露出条件で撮像した画像に検出されている第1の画像、及び前記第1の露出条件で撮像した画像に検出されておりかつ前記第2の露出条件で撮像した画像に検出されている第2の画像であって前記他方の露出条件で撮像した画像での前記第2の画像の輝度レベルのピークの値のほうが前記一方の露出条件で撮像した画像での前記第2の画像の輝度レベルのピークの値よりもそれぞれの露出条件での輝度レベルの中央値に近い前記第2の画像を、前記一方の露出条件で撮像した画像に合成する、
請求項8に記載の画像処理装置。 - 露出条件を設定し、
設定された前記露出条件で撮像された画像を取得し、
取得された前記画像から輝度分布を算出し、
前記露出条件は、撮像装置に第1の露出値で前記画像を撮像させるための第1の露出条件と、前記撮像装置に前記第1の露出値よりも高い露出値で前記画像を撮像させる、及び、前記第1の露出値よりも低い露出値で前記画像を撮像させる、のうちの少なくとも一方のための第2の露出条件と、を含み、
前記第1の露出条件が設定された後に前記第1の露出条件で撮像された前記画像の輝度分布に基づいて、撮像するための前記露出条件として、前記第1の露出条件が設定されるか、又は、前記第1の露出条件及び前記第2の露出条件が設定される、
画像処理方法。 - コンピュータに、
露出条件を設定し、
設定された前記露出条件で撮像された画像を取得し、
取得された前記画像から輝度分布を算出し、
前記露出条件は、撮像装置に第1の露出値で前記画像を撮像させるための第1の露出条件と、前記撮像装置に前記第1の露出値よりも高い露出値で前記画像を撮像させる、及び、前記第1の露出値よりも低い露出値で前記画像を撮像させる、のうちの少なくとも一方のための第2の露出条件と、を含み、
前記第1の露出条件が設定された後に前記第1の露出条件で撮像された前記画像の輝度分布に基づいて、撮像するための前記露出条件として、前記第1の露出条件が設定されるか、又は、前記第1の露出条件及び前記第2の露出条件が設定される、
ように機能させるためのプログラム。 - 露出条件を設定する露出設定部と、
設定された前記露出条件で撮像された画像を取得する画像取得部と、
取得された前記画像から輝度分布を算出する輝度分布算出部と、を有し、
前記露出条件は、撮像装置に第1の露出値で前記画像を撮像させるための第1の露出条件と、前記撮像装置に前記第1の露出値よりも高い露出値で前記画像を撮像させる、及び、前記第1の露出値よりも低い露出値で前記画像を撮像させる、のうちの少なくとも一方のための第2の露出条件と、を含み、
前記露出設定部は、前記第1の露出条件を設定し、その後前記第1の露出条件で撮像された前記画像の輝度分布に基づいて、前記第1の露出条件に加えて前記第2の露出条件を設定することにより1以上の前記露出条件を設定する、
画像処理装置。
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