JP5073207B2 - In-vehicle camera device - Google Patents
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Description
本発明は、自動車の周囲監視あるいは運転補助を目的として自動車に固定設置された車載カメラ装置に係り、特に、画像の一部に自動車ボディが撮像されるカメラにおいて、正確な自動色温度補正制御、所謂オートホワイトバランス制御を行うことに配慮した車載カメラ装置に関する。 The present invention relates to an in-vehicle camera device fixedly installed in an automobile for the purpose of monitoring the surroundings of the automobile or driving assistance.In particular, in a camera in which an automobile body is imaged in a part of an image, accurate automatic color temperature correction control, The present invention relates to an in-vehicle camera device that takes into account so-called auto white balance control.
汎用ビデオカメラには、動作中の連続的なフィードバック制御によって撮像の明るさを自動的に適正値に制御する自動露光制御機能と、光源色温度変化による色相の変化を自動的に補正するオートホワイトバランス制御機能が一般的に備えられている。以下において、このオートホワイトバランス制御機能の原理と基本的な動作について説明する。光の色合いは、光源に含まれる、青紫光と赤色光の相対的な強さを表す数値である色温度（単位：ケルビン）で評価される。我々の標準的な生活圏においては、白熱灯の光が最も色温度が低い（赤い）部類の光源であり、その色温度は約2000〜2500°ケルビン程度であり、逆に曇天下の太陽光が色温度の最も高い（青い）光源であり、約8000〜10000°ケルビン程度である。 General-purpose video cameras have an automatic exposure control function that automatically controls the brightness of the image to an appropriate value by continuous feedback control during operation, and auto white that automatically corrects hue changes due to light source color temperature changes. A balance control function is generally provided. The principle and basic operation of this auto white balance control function will be described below. The color of light is evaluated by a color temperature (unit: Kelvin) that is a numerical value representing the relative intensity of blue-violet light and red light included in the light source. In our standard living sphere, incandescent light is the light source with the lowest color temperature (red), the color temperature is about 2000-2500 ° Kelvin, and conversely the sunlight under cloudy sky Is the light source with the highest color temperature (blue), which is about 8000 to 10,000 degrees Kelvin.
これらの光で照らされた被写体は、被写体固有の反射率に応じた反射光を発し、この反射光がビデオカメラに入射され、ビデオカメラは入射光の色合いに応じた色再現を行うため、被写体の色が有彩色と無彩色の如何に関らず、ビデオカメラが再生する被写体の色は、被写体を照らす光源の色温度に影響を受ける。同様のことは我々の眼においても生じているが、我々の眼（あるいは脳）は、光源色温度が変化しても、物体の色が常に一定に見えるような補正を行いつつ「見る」という作業を行うため、ビデオカメラが撮影した映像が、我々にとって正常な（自然な）色合いであるように見せるためには、ビデオカメラ自身が人間の目同様の色温度補正制御を行う必要がある。 The subject illuminated with these lights emits reflected light according to the reflectance specific to the subject, and this reflected light is incident on the video camera, and the video camera performs color reproduction according to the hue of the incident light. The color of the subject reproduced by the video camera is affected by the color temperature of the light source that illuminates the subject, regardless of whether the color of the subject is chromatic or achromatic. The same thing happens in our eyes, but our eyes (or brains) say “see” while making corrections so that the color of the object always looks constant even when the light source color temperature changes. In order to perform the work, the video camera itself needs to perform color temperature correction control similar to that of the human eye in order for the video captured by the video camera to appear to be normal (natural) hues for us.
本色温度補正制御を自動的に行う機能をオートホワイトバランス制御機能といい、今日のビデオカメラにおける同機能は、基本的には撮像素子が入力した映像信号内の赤色成分と青色成分の多寡を常時判定し、その多寡を打ち消し、画面内の赤色と青色信号の総和量を一定バランスに維持させるように、信号処理回路内の赤色信号増幅器と青色信号増幅器の利得を制御するようなフィードバックループを構成することで実現されている。 The function that automatically performs this color temperature correction control is called the auto white balance control function. Basically, this function in today's video cameras always changes the amount of red and blue components in the video signal input by the image sensor. A feedback loop that controls the gain of the red signal amplifier and blue signal amplifier in the signal processing circuit is configured so that the amount of red and blue signals in the screen is maintained at a constant balance. It is realized by doing.
しかしながらビデオカメラは、極言すれば、例えば「赤い色の被写体」と、「赤い光で照らされている白い被写体」を厳格に判定することができないため、上記したような基本的制御方法だけでは、判定ミスによる、一般に「誤ひきこみ」と呼ばれる、誤った制御を行う場合がある。そのため、様々な手法でそのような誤った制御を防止して、異なる撮影シーンで安定したホワイトバランス制御を行うための手法が講じられており、これらは例えば特開２００３−２５９１８９号公報などに開示されている。
近年、カメラの高性能化、小型化、低価格化を背景に、バックモニタリングやブラインド（死角）モニタリングといった目的のために、カメラを自動車に設置することが一般的になってきた。さらに最近では、より広い視野を確保する目的から、カメラに設けるレンズを、100°以上の広角レンズとする場合が多い。しかし一方で、広角レンズを使用した場合、視野は広がるものの、撮像画枠内に自動車自身のボディがはいってくるケースも増大し、そうした場合、自動車の車体色（ボディカラー）が、オートホワイトバランスの制御結果に少なからず影響を与えてしまう。 In recent years, it has become common to install cameras in automobiles for purposes such as back monitoring and blind (blind spot) monitoring against the backdrop of higher performance, smaller size, and lower prices of cameras. Furthermore, recently, in order to secure a wider field of view, the lens provided in the camera is often a wide-angle lens of 100 ° or more. However, when a wide-angle lens is used, the field of view expands, but the number of cases where the body of the car itself gets into the image frame increases. In such cases, the car body color (body color) is set to auto white balance. It will affect the result of the control.
そのような課題に対処する有効な手段のひとつは、上記特開２００３−２５９１８９号公報にあるように、撮像画枠内のなかで、自動車自身のボディの映りこむエリアを、色情報検出枠から除外するか、あるいは当該エリアの色情報の制御結果に対する重み付け（重要度）を小さくすることである。しかしながら、オートホワイトバランス制御の本質が、被写体反射光の色情報から、その被写体を照らす光源の色温度を間接的に判定することであることを考えれば、より広いエリアに写った複数種の被写体の反射光から、総合的に光源色温度を判定できるようにするほうが有利であることは明らかで、色情報検出エリアを小さくすることは、制御上好ましいことではない。 One effective means for dealing with such a problem is that, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-259189, the area where the body of the car is reflected in the captured image frame is determined from the color information detection frame. Either to exclude or to reduce the weight (importance) on the control result of the color information of the area. However, considering that the essence of auto white balance control is to indirectly determine the color temperature of the light source that illuminates the subject from the color information of the subject reflected light, multiple types of subjects appearing in a wider area It is clear that it is advantageous to be able to determine the light source color temperature comprehensively from the reflected light, and reducing the color information detection area is not preferable in terms of control.
以上に記載した課題解決の手段を提供するために、本発明においては、以下の手段を用いる。
（１）少なくとも2つ以上の色情報検出枠を設け、それら複数の色情報検出枠を、該自動車ボディの結像する部分と一致ないし近似する検出枠Aと、そうではない検出枠Bに分類する。
（２）カメラ内の不揮発性記憶媒体に自動車ボディ色に相当する色情報をあらかじめ記憶する。
（３）上記検出枠Aから得られた色情報と、上記あらかじめ記憶された自動車ボディ色に相当する色情報との比較結果に基づく判定結果１と、該検出枠Bから得られた色情報に基づく通常のオートホワイトバランス制御の判定結果２と、を用いて光源の色温度を判定し、当該光源の色温度に応じて赤色信号増幅率と青色信号増幅率とを決定し、オートホワイトバランス制御を行う。
In order to provide means for solving the problems described above, the following means are used in the present invention.
(1) At least two or more color information detection frames are provided, and the plurality of color information detection frames are classified into a detection frame A that matches or approximates an imaged portion of the automobile body and a detection frame B that does not. To do.
(2) Color information corresponding to the car body color is stored in advance in a nonvolatile storage medium in the camera.
(3)
本発明によれば、通常のホワイトバランス制御に加えて、あらかじめ記憶された自動車ボディ色に相当する色情報と、自動車ボディが結像する画像枠内の各画素からの色情報とを比較する制御を行い、その結果も制御結果に反映させるため、より精度が高く安定なホワイトバランス制御を行う車載カメラ装置を提供することができる。 According to the present invention, in addition to the normal white balance control, the color information corresponding to the car body color stored in advance is compared with the color information from each pixel in the image frame formed by the car body. Since the result is also reflected in the control result, it is possible to provide an in-vehicle camera device that performs more accurate and stable white balance control.
以下、本発明の１実施例を図１、図２、図３を用いて説明する。
図１は本発明のカメラのブロック図であり、図２はカメラの自動車への設置例と、設置例における撮像画像のイメージ図、図３は、色情報検出枠の一例を示す図である。たとえば、バックモニタリングを目的として、図２に示す位置に設置したカメラの画像には、同図の203；撮像表示画面に示すように画像下部に自動車ボディが映し出される。なお、同図において、自動車ボディが映し出される部分を歪んでいるように描いているのは、カメラレンズに広角レンズを使用した場合に、レンズ歪みによって実際にこのような撮像状態になるためである。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3. FIG.
FIG. 1 is a block diagram of a camera according to the present invention, FIG. 2 is an example of installation of a camera in an automobile, an image diagram of a captured image in the installation example, and FIG. 3 is an example of a color information detection frame. For example, for the purpose of back monitoring, an image of a camera installed at the position shown in FIG. 2 shows a car body at the bottom of the image as shown in 203; In addition, in the same figure, the part in which the automobile body is projected is depicted as being distorted because, when a wide-angle lens is used as the camera lens, this imaging state is actually caused by lens distortion. .
もちろん、カメラの取り付け角度に留意すれば、ボディが写りこむ部分を無くすことも可能であるが、運転者が障害物と車体との距離を認知するには、画像内に車体が映し出されている部分が存在するほうが望ましく、また、車体左右の幅を充分にカバーできる画角を得るために広角レンズを使用した場合は、事実上、自動車ボディが映し出される部分を無くすことは難しい。 Of course, if the camera mounting angle is taken into account, it is possible to eliminate the part where the body is reflected, but in order for the driver to recognize the distance between the obstacle and the vehicle body, the vehicle body is shown in the image. It is desirable that there is a portion, and when a wide-angle lens is used to obtain an angle of view that can sufficiently cover the width of the left and right sides of the vehicle body, it is practically difficult to eliminate the portion where the automobile body is projected.
一方上述したように、カメラのホワイトバランスは、色情報検出枠内の映像信号の赤色成分と青色成分の多寡を判定し、赤色と青色信号の総和量を一定バランスに維持させるように赤色信号増幅器と青色信号増幅器の利得を制御するため、ボディが写りこんだエリアと、色情報検出枠とが重なっていた場合、ホワイトバランス制御は自動車ボディの色の影響を受け、たとえば同じカメラであっても、赤い自動車に実装した場合と、青い自動車に実装した場合とで、最終的なカメラ出力映像の色合いが異なってしまうといった場合も有り得る。 On the other hand, as described above, the white balance of the camera determines the amount of red and blue components of the video signal in the color information detection frame, and the red signal amplifier so as to maintain the total amount of red and blue signals in a constant balance. In order to control the gain of the blue signal amplifier, if the area where the body is reflected and the color information detection frame overlap, the white balance control is affected by the color of the car body, In some cases, the color of the final camera output video differs depending on whether it is mounted on a red car or a blue car.
そこで、本実施例においては、カメラに以下の手段を設ける。
（１）画面を、図３に示すようにA-F列、1-6行からなる36個のエリアに分割し、それぞれのエリアの色情報を個別に積算してデータ化する手段を設ける。
（２）上記36個のエリアのうち、自動車ボディが映し出されるエリアと一致、ないし自動車ボディが映し出される部分が支配的であるE列とF列のエリアから得られた色情報を、不揮発性記憶媒体にあらかじめ記憶された、自動車ボディ色を示す色情報と比較し、比較結果をホワイトバランス制御に反映させる手段を設ける。
（３）自動車ボディが映し出される部分と一致しないA列〜C列、およびD-２〜D-５から得られた色情報を、公知のホワイトバランス制御のように、エリア内の赤色信号と青色信号の多寡を判定し、判定結果をホワイトバランス制御に反映させる手段を設ける。
（４）上記（２）（３）の、２つの結果から、最終的な赤信号増幅率（ゲイン）と青信号増幅率（ゲイン）を決定し、決定結果を信号処理回路に反映させる手段を設ける。
Therefore, in this embodiment, the camera is provided with the following means.
(1) As shown in FIG. 3, the screen is divided into 36 areas consisting of AF columns and 1-6 rows, and color information for each area is individually integrated and converted into data.
(2) Of the above 36 areas, non-volatile storage of color information obtained from the E and F row areas that match the area where the car body is projected or where the car body is projected Means is provided for comparing with the color information indicating the automobile body color stored in advance in the medium and reflecting the comparison result in the white balance control.
(3) The color information obtained from the columns A to C and D-2 to D-5 that do not match the portion where the car body is projected is used for the red signal and the blue color in the area as in the known white balance control. Means are provided for determining the number of signals and reflecting the determination result in white balance control.
(4) A means for determining a final red signal amplification factor (gain) and a blue signal amplification factor (gain) from the two results (2) and (3) and reflecting the determination result in the signal processing circuit is provided. .
以下、図１を用いて、実際のカメラ構成に従って本実施例の説明を行う。
撮像素子101から出力された映像信号は、信号増幅器及びAD変換器102を介して、信号処理LSI 111に入力される。信号処理LSIでは、映像信号を輝度信号と色信号に分離し、分離された色信号は、色信号増幅器114を介して、信号合成器及び変調器116において、多くの場合、色差信号に加工された後に再び輝度信号と合成されてビデオ出力端子117に出力される。
Hereinafter, the present embodiment will be described according to an actual camera configuration with reference to FIG.
The video signal output from the image sensor 101 is input to the signal processing LSI 111 via the signal amplifier and AD converter 102. In the signal processing LSI, the video signal is separated into a luminance signal and a color signal, and the separated color signal is often processed into a color difference signal by the signal synthesizer and modulator 116 via the color signal amplifier 114. After that, it is again combined with the luminance signal and output to the video output terminal 117.
ここで、色信号増幅器114の出力信号であるR（赤）信号、B（青）信号は、それぞれ分枝されて、検波回路115に入力される。同検波回路115では、図３に示す36個のエリアそれぞれの位置におけるR（赤）信号、B（青）信号の総和値データを、マイクロプロセッサ（マイコン）121に出力する。同マイクロプロセッサ（マイコン）121では、まず検出枠の画面内位置による分類処理122を行い、本例では、E列とF列のエリアのデータは記憶情報との比較処理ブロック123に送り、A列〜C列、およびD-２〜D-５エリアのデータは、R・B信号の多寡判定処理ブロック124に送る。記憶情報との比較処理ブロック123では、入力された各エリアの色情報が、不揮発性記憶媒体127に記憶された車体色情報128と比較され、比較結果が算出される。R・B信号の多寡判定ブロック124では、公知のホワイトバランス制御のように、エリア内の赤色信号青色信号の多寡が算出される。それぞれの算出結果は、光源色温度判定処理ブロック125に送られ、色信号利得決定処理126を介して、色信号増幅器114に利得設定値として帰還される。 Here, the R (red) signal and the B (blue) signal that are output signals of the color signal amplifier 114 are branched and input to the detection circuit 115. The detection circuit 115 outputs the sum value data of the R (red) signal and B (blue) signal at the positions of the 36 areas shown in FIG. 3 to the microprocessor (microcomputer) 121. The microprocessor (microcomputer) 121 first performs a classification process 122 based on the position of the detection frame in the screen. In this example, the data in the areas of the E column and the F column are sent to the comparison processing block 123 with the stored information, and the A column The data in the .about.C column and the areas D-2 to D-5 are sent to the R / B signal number determination processing block 124. FIG. In the comparison processing block 123 with the stored information, the input color information of each area is compared with the vehicle body color information 128 stored in the nonvolatile storage medium 127, and a comparison result is calculated. In the R / B signal number determination block 124, the number of red signals and blue signals in the area is calculated as in the known white balance control. Each calculation result is sent to the light source color temperature determination processing block 125, and is fed back to the color signal amplifier 114 as a gain setting value via the color signal gain determination processing 126.
上記本実施例によれば、通常公知のホワイトバランス制御に加えて、あらかじめ記憶された自動車ボディ色に相当する色情報と、自動車ボディが結像する画像枠内の各画素からの色情報とを比較する制御を行い、その結果も制御結果に反映させるため、より精度が高く安定なホワイトバランス制御を行う車載カメラ装置を提供することができる。
なお、本実施例においては、通常ホワイトバランス制御とはあまり重要な関係のない色信号である緑（G）信号については記述を割愛したが、同信号を制御に反映させる場合も同様の構成で実現可能である。
According to the present embodiment, in addition to the generally known white balance control, the color information corresponding to the car body color stored in advance and the color information from each pixel in the image frame formed by the car body are obtained. Since the comparison control is performed and the result is also reflected in the control result, it is possible to provide an in-vehicle camera device that performs more accurate and stable white balance control.
In this embodiment, the description of the green (G) signal, which is a color signal that is not so important to the normal white balance control, is omitted, but the same configuration is used when the signal is reflected in the control. It is feasible.
図４を用いて、本発明の別の実施例について説明する。
本実施例は、基本的には上記実施例１の改良例であって、一般的に車体色に光沢色が使用される場合が多いため、光源が車体に反射して、ホワイトバランス制御に悪影響を与える場合のあることに配慮したものである。図４に示すようにE-1、およびE-2エリアに光源からの直接反射光が存在した場合、当該部分の色情報（赤信号と青信号のバランス）が、通常とかけはなれたものとなるため、誤判定により、ホワイトバランス制御に悪影響を与える場合がある。
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The present embodiment is basically an improved example of the first embodiment, and generally a glossy color is often used as the vehicle body color. Therefore, the light source is reflected on the vehicle body and adversely affects white balance control. It is intended to give some. As shown in FIG. 4, when there is direct reflected light from the light source in the areas E-1 and E-2, the color information (the balance between the red signal and the blue signal) of the part is different from the normal one. Therefore, white balance control may be adversely affected due to erroneous determination.
そのため、本実施例では、上記直接反射光の影響を受けるエリアを制御対象から除外して、全体の制御に悪影響を与えないようにするため、図１の記憶情報との比較処理ブロック123において、閾値を設定し、ブロックに入力された色情報が、不揮発性記憶媒体127に記憶された車体色情報128に対して、上記閾値以上の差異を有する場合は、制御対象から除外して、全体の制御に影響を与えないようにする。 Therefore, in the present embodiment, in order to exclude the area affected by the directly reflected light from the control target so as not to adversely affect the overall control, in the comparison processing block 123 with the stored information in FIG. When the threshold value is set and the color information input to the block has a difference equal to or greater than the threshold value with respect to the vehicle body color information 128 stored in the nonvolatile storage medium 127, it is excluded from the control target and Do not affect the control.
なお本方式では、上記直接反射光部分面積が小さい場合には充分な対応ができないが、これには、本例では36個のエリアに分割した色情報検出エリア数を増大させれば対応できることは自明であり、さらに同様の処理を、図1の検波回路115内に設け、同回路に車体色情報128、および閾値を設定するとともに、輝度情報も入力させ、ハードウェア的に処理しても同様の効果を達成可能である。本実施例によれば、車体に映りこむ光源の直接反射光の影響を減じて、より精度が高く安定なホワイトバランス制御を行う車載カメラ装置を提供することができる。 In this method, it is not possible to adequately cope with the case where the directly reflected light partial area is small, but in this example, this can be accommodated by increasing the number of color information detection areas divided into 36 areas. It is self-evident, and the same processing is provided in the detection circuit 115 in FIG. 1, and the body color information 128 and the threshold value are set in the same circuit, and luminance information is also input, and the same processing is performed by hardware. The effect can be achieved. According to the present embodiment, it is possible to provide an in-vehicle camera device that performs highly accurate and stable white balance control by reducing the influence of the directly reflected light of the light source reflected on the vehicle body.
１０１…撮像素子
１０２…信号増幅器及びAD変換器
１１１…信号処理LSI
１１２…輝度信号処理回路
１１３…色分離処理回路
１１４…色信号増幅器
１１５…検波回路
１１６…信号合成器及び変調器
１１７…ビデオ出力端子
１２１…マイクロプロセッサ（マイコン）
１２２…検出枠の画面内位置による分類処理
１２３…記憶情報との比較
１２４…R・B信号の多寡判定
１２５…光源色温度判定
１２６…色信号利得決定
１２７…不揮発性記憶媒体
１２８…車体色情報
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Imaging device 102 ... Signal amplifier and AD converter 111 ... Signal processing LSI
DESCRIPTION OF SYMBOLS 112 ... Luminance signal processing circuit 113 ... Color separation processing circuit 114 ... Color signal amplifier 115 ... Detection circuit 116 ... Signal synthesizer and modulator
117 ... Video output terminal 121 ... Microprocessor (microcomputer)
122: Classification processing based on position of detection frame in screen 123: Comparison with stored information 124: Determination of multiple R / B signals 125 ... Light source color temperature determination 126 ... Color signal gain determination 127 ... Non-volatile storage medium 128 ... Body color information
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