JP5112164B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、たとえば、屋外あるいは半屋外の駐車場などにおいて、年中昼夜を通して車両（自動車）等の監視対象を撮像する撮像装置に関する。

たとえば、屋外あるいは半屋外の駐車場における車両監視装置において、年中昼夜を通して車両（自動車）の撮像を行なう撮像装置は、画像全体もしくは画像中央部の明るさを基に露出制御を行なうか、撮像する監視対象の輝度情報が一定の基準範囲内となるように帰還的に露出制御を行なうことで、明るさを調整するのが一般的である。

なお、車両のナンバプレートの輝度値（白部分）を基に撮像装置の絞り制御を行なうナンバプレート読取装置が公知である（たとえば、特許文献１参照）。
特開平２−２９４８００号公報

しかし、現状の露出条件をベースに明るくしたり暗くしたりして適正な基準範囲に調整するという露出制御方法は、撮像環境の明るさと露出条件との絶対的な対応関係をもたないため、今よりは明るくなる（暗くなるといった）相対的な制御となってしまい、急激な明るさ変動に対して過敏に反応し、制御過多となる確率が高く、適切な露出制御ができない場合がある。

なお、公知技術である特許文献１の技術は、明るさに対して上限値、下限値を設け、絞りを帰還的に制御して適正な明るさに調整するものであるが、調整方法については、適正な絞り制御との表現があるだけで定量的な表現はない。

そこで、本発明は、たとえば、屋外あるいは半屋外の駐車場などにおいて年中昼夜を通して車両等の監視対象を撮像する場合、常に安定した良好な画像を得ることができる撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の撮像装置は、監視対象を撮像する、外部から露出制御条件を可変可能な撮像手段と、前記監視対象の画像の全明るさ範囲を複数に分割して、それぞれの範囲に対して最適なシャッタスピード、最適な絞り値、最適なゲインのいずれかを露出制御条件として設定する露出制御条件設定手段と、前記撮像手段により撮像された画像から当該画像の明るさを測定する明るさ測定手段と、この明るさ測定手段により測定された明るさに応じて、前記露出制御条件設定手段により設定された複数の露出制御条件の中から最適な１つの露出制御条件を選択し、この選択した露出制御条件に応じて前記撮像手段の露出制御条件を可変制御する露出制御条件可変手段とを具備している。

また、本発明の撮像装置は、監視対象を撮像する、外部から露出制御条件を可変可能な撮像手段と、この撮像手段の撮像環境下の明るさの最小値と最大値、ぶれてはならない距離すなわち監視対象がシャッタが開いている時間に進む距離に関する上限値、被写界深度、および、前記監視対象の移動速度、Ｓ／Ｎ、閾値マージンの条件を指定する条件指定手段と、この条件指定手段により指定された明るさの最小値と最大値に基づき露出制御条件の切換段階を決定する切換段階決定手段と、この切換段階決定手段により決定された切換段階、および、前記条件指定手段により指定された条件に基づき、前記切換段階決定手段により決定された切換段階ごとに最適な露出制御条件を決定する露出制御条件決定手段と、前記撮像手段により撮像された画像から当該画像の明るさを測定する明るさ測定手段と、この明るさ測定手段により測定された明るさに応じて、前記露出制御条件決定手段により決定された複数の露出制御条件の中から最適な１つの露出制御条件を選択し、この選択した露出制御条件に応じて前記撮像手段の露出制御条件を可変制御する露出制御条件可変手段とを具備している。

本発明によれば、監視対象の画像の全明るさ範囲を複数に分割して、それぞれの範囲に対して最適な露出制御条件を設定し、測定された実際の明るさに応じて、最適な１つの露出制御条件を適用させることで、たとえば、屋外あるいは半屋外の駐車場などにおいて年中昼夜を通して車両等の監視対象を撮像する場合、常に安定した良好な画像を得ることができる撮像装置を提供できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、第１の実施の形態について説明する。
図１は、第１の実施の形態に係る撮像装置、たとえば、屋外の駐車場における車両監視装置において年中昼夜を通して車両（自動車）の撮像を行なう撮像装置の構成を示すものである。

図１において、撮像手段としての画像入力部１１は、駐車場において監視対象としての車両（自動車）の画像を撮像するもので、レンズ機構１２、絞り機構１３、撮像素子１４、および、撮像素子１４の出力信号を増幅する増幅部１５を有して構成される。撮像素子１４は、電子シャッタ機能を持ち、外部から内部のレジスタ値を変えることによって、シャッタスピードを可変する機能を有している。

照明手段としての照明部１６は、たとえば、ＬＥＤアレイからなる面照明手段であり、ストロボ光を照射する機能を有している。撮像制御部１７は、画像入力部１１内の撮像素子１４の電子シャッタと照明部１６のストロボ光を同時に動作させる制御を行なう。

なお、照明部１６は、監視対象周辺の明るさの最小値を確保するために追加するものであり、本発明の基本構成ではない。たとえば、最も暗い場合でも使用する撮像素子１４の感度が良くて良好な画像が得られる場合においては、照明部１６は必ずしも必要としない。

画像入力部１１および照明部１６は、たとえば、図２に示すように配設されている。すなわち、図２は、たとえば、屋外の駐車場における入場部付近を模式的に示していて、３１は車両（自動車）、３２は車両３１の通行を制御する入場ゲート装置、３３は駐車券を発行する駐車券発行機であり、これらが撮像視野に入るように画像入力部１１が設置されているとともに、当該撮像視野を照明するように照明部１６が設置されている。なお、図２の例では、入場ゲート装置３２に向かう車両３１の後方から撮像および照明するように画像入力部１１および照明部１６が設置されている。

露光制御部１８は、Ａ／Ｄ変換部１９、画像収集部２０、画像処理部２１、露出制御パラメータ演算部２２、および、全体的な制御を司るＣＰＵ２３を有して構成される。

Ａ／Ｄ変換部１９は、画像入力部１１（増幅部１５）からの画像（以降、入力画像ともいう）をデジタルデータに変換して、画像収集部２０へ送るもので、本実施の形態では、たとえば、１０ビット（最大１０２３）のＡ／Ｄ変換器を用いている。

画像収集部２０は、たとえば、公知の移動体検出の技術を用いることによって、入力画像内に車両３１を検出すると、１フレーム分の画像を当該画像収集部２０内の図示しないメモリに格納する。なお、公知の移動体検出の技術を用いなくても、駐車券発行機３３から車両検知信号が得られる場合は、その車両検知信号を用いることも可能である。

画像処理部２１は、画像収集部２０で収集された画像から監視対象である車両３１を切出し、切出した車両３１の輝度値を求める。具体的には、たとえば、図３に示すように、あらかじめ車両のない場合の画像（図３（ａ））を内部の図示しないメモリに格納しておき、この車両なしの画像と収集した画像（図３（ｂ））との差分画像（図３（ｃ））を演算することによって車両３１を検出し、検出した車両３１のドア部分３１ａの輝度平均値を求め、それを車両３１の輝度値とする（図３（ｄ））。

露出制御パラメータ演算部２２は、図４に示すように、過去一定時間（たとえば、６００秒）以内に画像処理部２１にて得られた車両３１の輝度値を加算して平均した後、その平均輝度値を用いて後述する図５のような考え方にしたがって適切な露出制御パラメータを選択する。

図５は、図２に示す適用環境における照度の変化を表わしたものである。夜中は、日射がないため、撮像装置内蔵の照明部のみの明るさ（数千ｌｘ）になる。日の出時間以降は、太陽光の照度が大きくなり、真夏の晴天時は一般には１０万ｌｘとなり、照明に比べて数十倍の明るさになる。監視対象の画像の明るさはいつでも同じである必要はなく、最低限の明るさを確保し、かつ、白飛びしない範囲であればよい。

複数の露出制御パラメータ（ここでは異なる値のシャッタスピード）を適用した場合の適切な画像が得られる照度範囲を、照度の高い方から低い方に向かってＡ，Ｂ，Ｃの範囲とする。範囲Ｃに露出制御パラメータ３を適用すると、数千ｌｘの環境下においても最低限の明るさの画像が収集できるし、範囲Ａに露出制御パラメータ１を適用すると、１０万ｌｘでも画像が明るすぎない。

このように、画像入力部１１のダイナミックレンジを最大限に活用することによって、照明のみの明るさから真夏の晴天時までの明るさを数段階の明るさ範囲に分割し、それぞれの範囲に対して、露出制御条件（ここでは撮像素子１４のシャッタスピード）を対応させることが原理的に可能である。

この対応関係に基づいた露出制御方法の具体例について、図６を参照して説明する。動作原理として以下の（１）〜（３）にしたがうものとする。
（１）明るさの最小値での輝度を全階調の約２割「２００」にする。
（２）輝度が全階調の約８割「８００」以上になったら１段速いシャッタスピードに切換える。
（３）輝度が全階調の約２割「２００」以下の場合は１段遅いシャッタスピードに切換える。

晴天の日、昼に向かって徐々に明るくなる場合について考える。図６において、左の矢印４１は太陽が昇っていき明るさが増していく方向を示している。その右にある模式化した四角形４２，４３，４４が、露出制御の説明をするためのグラフである。ここでは四角形４２→４３→４４の順で明るさに対応する。

最暗時に監視対象が画像入力部１１の出力で輝度値が「２００」であるところから開始する。日が昇り、４倍相当の輝度値「８００」になったときに、四角形４３のシャッタスピード領域に切換わる。この場合、シャッタスピードが「１／１００」から「１／４００」になるため、輝度値は「１／４」になり、「８００」→［２００］程度となる。

さらに、日射が強くなると、四角形４２のゾーンになるが、切換わりはシャッタスピードが「１／４００」から「１／１６００」であるため、輝度値は「１／４」となり、「８００」→「２００」程度となる。それ以降は、４倍の日射となっても輝度値が「８００」であり、画像入力部１１の最大階調（１０２３）までは余裕がある。

逆に、暗くなる場合についても、四角形４２のゾーン（シャッタスピード「１／１６００」）にて輝度値が「２００」以下になった場合は、四角形４３のゾーン（シャッタスピード「１／４００」）に切換わり、輝度値は４倍で「８００」程度となる。

このように、３段階のシャッタスピードの切換えで１倍〜６４倍の明るさ領域に対して、最適なシャッタスピードを割り当てることができる。
ただし、実際の運用においては、上記の切換え閾値に対し、多少のマージンを考慮する必要がある。たとえば、シャッタスピードが「１／１６００」から「１／４００」への切換時に閾値を輝度値「２００」とすると、切換えに伴い輝度値は「２００」から「８００」となるが、上限閾値が「８００」であるため、切換直後に「１／４００」から「１／１６００」へ切換わる可能性もあり、同様なことが繰り返し続くと発振現象となる危険性がある。そこで、本実施の形態では、閾値の上限値、下限値をそれぞれ「１８０」、「８５０」とした。それにより、シャッタスピードの切換時にヒステリシスを持たせることができる。

次に、このような構成において図７に示すフローチャートを参照して動作を説明する。
図２に示したような適用環境において、画像収集部２０が画像入力部１１からの入力画像内に車両３１を検出すると、たとえば、図３（ｂ）に示すような１フレーム分の画像を図示しないメモリに格納する（ステップＳ１，Ｓ２）。

画像処理部２１は、画像収集部２０で収集された画像（図３（ｂ））とあらかじめ登録された車両のない画像（図３（ａ））との差分画像（図３（ｃ））を演算することによって車両３１を切出す（ステップＳ３）。

その後、切出した車両３１の例えばドア部分３１ａの平均輝度を算出する（ステップＳ４）。本実施の形態において、ドア部分３１ａの平均輝度は各画素値の総和を画素数にて平均したものであり、下記数１のように計算される。

ここで、上記数１のＣｉｊに図３（ｄ）の各数値を入れて計算すると、平均輝度は「６６３」となる。新規に輝度値が計算された後、画像処理部２１内の図示しないバッファメモリに輝度値Ｄｔとして追加格納される。その様子を図４に示す。ここで、ｔは輝度平均処理の時刻にかかわる変数であり、現在よりも何分前（何秒前）に輝度平均の算出が終了したかを表している。また、図４は、たとえば、１台目〜５台目までの車両３１に対する輝度値を示している。

次に、露出制御パラメータ演算部２２は、たとえば、下記数２に示す計算式により、過去１０分（６００秒）以内の輝度値（図４の例の場合は１台目〜４台目までの輝度値）を加算して、その平均化を行なう（ステップＳ５）。図４の例の場合、平均輝度値は「６１４」となる。

次に、露出制御パラメータ演算部２２は、上記のようにして求めた平均輝度値を用いて、適切な露出制御パラメータを選択する露出制御パラメータ切換判定処理を行なう（ステップＳ６）。

本実施の形態では、露出制御条件として撮像素子１４のシャッタスピードを用いる。シャッタスピードを使用するメリットは、被写界深度などといった光学的特性が変わらないことである。シャッタスピードの設定範囲では調整不能な場合や微妙な明るさ調整が必要な場合は絞りを露出制御条件として採用したり、Ｓ／Ｎがあまり問題にならない場合には増幅部１５のゲインを露出制御条件として採用したりすることも可能である。

以下、ステップＳ６の露出制御パラメータ切換判定処理について図８に示すフローチャートを参照して説明する。
まず、現在のシャッタスピードをチェックし（ステップＳ１１）、現在のシャッタスピードが例えば「１／１００」であった場合、数２で求めた平均輝度値はあらかじめ設定されている所定の閾値よりも大きいかを比較する（ステップＳ１２）。ここで、上記閾値は、たとえば、上限を「８５０」、下限を「１８０」とする。

ステップＳ１２における比較の結果、閾値よりも小さい場合、なにもせずに当該処理を終了し、閾値よりも大きい場合、シャッタスピードを「１／４００」にする（ステップＳ１３）。図４の例では平均輝度値が「６１４」であり、下限「１８０」よりも大きいため、シャッタスピードを「１／４００」に切換える。具体的には、たとえば、ＲＳ４２２などの通信手段を用いて画像入力部１１内の撮像素子１４のシャッタスピードのレジスタ値を書換えればよい。その後、後で詳細を説明する輝度データ修正係数算出、更新処理を行なう（ステップＳ１４）。

ステップＳ１１におけるチェックの結果、現在のシャッタスピードが例えば「１／１６００」であった場合、数２で求めた平均輝度値はあらかじめ設定されている所定の閾値よりも小さいかを比較する（ステップＳ１５）。

ステップＳ１２における比較の結果、閾値よりも大きい場合、なにもせずに当該処理を終了し、閾値よりも小さい場合、シャッタスピードを「１／４００」にする（ステップＳ１６）。図４の例では平均輝度値が「６１４」であり、下限「１８０」よりも大きいため、なにもせずに当該処理を終了する。その後、後で詳細を説明する輝度データ修正係数算出、更新処理を行なう（ステップＳ１７）。

ステップＳ１１におけるチェックの結果、現在のシャッタスピードが例えば「１／４００」であった場合、数２で求めた平均輝度値はあらかじめ設定されている所定の閾値よりも大きいかを比較する（ステップＳ１８）。

ステップＳ１８における比較の結果、閾値よりも大きい場合、シャッタスピードを「１／１６００」にする（ステップＳ１９）。図４の例では平均輝度値が「６１４」であり、下限「１８０」よりも大きいため、シャッタスピードを「１／１６００」に切換える。その後、後で詳細を説明する輝度データ修正係数算出、更新処理を行なう（ステップＳ２０）。

ステップＳ１８における比較の結果、閾値よりも小さい場合、数２で求めた平均輝度値はあらかじめ設定されている所定の閾値よりも小さいかを比較する（ステップＳ２１）。この比較の結果、閾値よりも大きい場合、なにもせずに当該処理を終了し、閾値よりも小さい場合、シャッタスピードを「１／１００」にする（ステップＳ２２）。図４の例では平均輝度値が「６１４」であり、下限「１８０」よりも大きいため、なにもせずに当該処理を終了する。その後、後で詳細を説明する輝度データ修正係数算出、更新処理を行なう（ステップＳ２３）。

以下、ステップＳ１４，Ｓ１７，Ｓ２０，Ｓ２３における輝度データ修正係数算出、更新処理について図９を参照して説明する。
たとえば、図９（ａ）に示すように、シャッタスピードの切換直後に輝度値「６１０」が計算されたとする。それまでの輝度値は全て（１５０）であるとする。ここで、平均輝度値を計算する場合、輝度値の修正をしない場合は、下記数３となり、

下限閾値の「１８０」よりも小さい値であるため、ステップＳ１８→Ｓ２１→Ｓ２２をとおり、シャッタスピードが「１／１００」に切換わる。

しかし、現状値は「６１０」程度であるため、４倍の明るさとなると「１０２３（１０ビット）」を超えてしまい、画像は白飛び（飽和）になる。そのような不具合を防止するため、シャッタスピードの修正を下記数（４）により演算する。
更新輝度値＝（輝度値）×（更新後のシャッタスピード）／（更新前のシャッタスピード）……（４）
図９（ｂ）に示すように、更新輝度値を「６００（＝１５０×４）」とすれば、平均輝度値は「６０１」となり、妥当な値を得ることができる。このような一連の動作を行なうことによって、一年中適切な監視対象の画像を得ることができる。

次に、第２の実施の形態について説明する。
図１０は、第２の実施の形態に係る撮像装置、たとえば、屋外の駐車場における車両監視装置において年中昼夜を通して車両（自動車）の撮像を行なう撮像装置の構成を示すものである。

第２の実施の形態の第１の実施の形態と異なる点は、露出制御パラメータ決定部２４および外部制御インタフェイス２５が追加された点にあり、その他は第１の実施の形態と同様であるので同一符号を付して説明は省略し、異なる点についてだけ説明する。

外部制御インタフェイス２５は、当該撮像装置の外部からアクセスするための機能であり、たとえば、パーソナルコンピュータを接続することで実現される。パーソナルコンピュータの画面からキーボードなどを用いて、撮像環境の「解像度ａ」、監視対象の移動速度である「対象速度ｂ」、「最大明るさｃ」、「最小明るさｄ」、「被写界深度ｅ」、「Ｓ／Ｎ ｆ」、「閾値マージンｇ」などの条件を入力（指定）する。

露出制御パラメータ決定部２４は、画像入力部１１のシャッタスピード（撮像素子１４）、絞り（絞り機構１３）、ゲイン（増幅部１５）のうちから、外部制御インタフェイス２５から送られた各条件の基に最適な露出制御パラメータの組合わせを選択する。

以下、露出制御パラメータ決定部２４の動作について図１１に示すフローチャートを参照して説明する。
まず、外部制御インタフェイス２５を介してパーソナルコンピュータから入力された各条件を読込む（ステップＳ３１）。

入力（指定）された明るさ最大値ｃおよび明るさ最小値ｄは、露出制御パラメータの最大の切換段階を決定するパラメータである。そこで、当該撮像装置の解像度を１０ビット（１０２３階調Ｍａｘ）とし、必要とされる最低輝度をＬ、最大輝度をＨをとして、下記数（５）により、露出制御パラメータの切換数（段階数）を求める（ステップＳ３２）。
最低段階数＝ｌｏｇ_{（Ｈ／Ｌ）}（明るさ最大値）／（明るさ最小値）……（５）
このように、（Ｈ／Ｌ）を底とする明るさ最大値と明るさ最小値との比の対数となる。実際の段階数は整数であるので、上記数式により得られた値を切り上げによって整数に丸めた値とする。

ここで、最低輝度Ｌ、最大輝度Ｈは露出制御パラメータ決定部２４に保管されると仮定しているが、外部制御インタフェイス２５において値を調整するという構成も可能である。

入力（指定）された解像度ａ、対象速度ｂは、シャッタスピードの最大時間を決定するパラメータであり、これらを用いてシャッタスピードの最大値を決定する（ステップＳ３３）。これは、対象速度（Ｖ）が速いとぶれが起こり、解像度が保障できないためである。ここでは、解像度の定義として「ぶれてはならない距離（Ｄ）」を入力するものとする。シャッタスピードをＳとすると、ぶれる距離とはシャッタが開いている時間に進む距離であり、下記数（６）で表わされる。
ぶれる距離＝Ｖ×Ｓ……（６）
この値がＤよりも小さいことが、シャッタスピードの条件であり、下記数（７）で表わされる。
Ｓ＜Ｄ／Ｖ……（７）
また、被写界深度は絞り（Ｆ）値と関係がある。Ｆ値が大きいと被写界深度が浅くなるため、位置ずれによるピントのぼけが起きるためである。被写界深度とＦ値との関係を示すテーブルデータを辞書として露出制御パラメータ決定部２４内に備えていて、これを用いて与えられた被写界深度を満たすために必要なＦ値の最小値を決定する（ステップＳ３４）。

また、Ｓ／Ｎについても、ゲインが上がればＳ（信号）に対するＮ（ノイズ）が大きくなり、Ｓ／Ｎが低くなる傾向にあるため、ゲイン最大値を決定する（ステップＳ３５）。ゲインとＳ／Ｎとの関係を示すテーブルデータを辞書として露出制御パラメータ決定部２４内に備えていて、これを用いて最大のゲインを算出する。

次に、このようにして決定した各値を用いて露出制御条件を決定する（ステップＳ３６）。すなわち、「最低段階数」、「シャッタスピード最大値」、「絞り最小値」、および、「ゲイン最大値」を条件に露出制御パラメータを決定する。その手順としては、「最大輝度と最低輝度との比（Ｈ／Ｌ）」を露出制御パラメータ間（たとえば、切換シャッタスピード）の比とするラインナップの検索を行ない、上記４つの条件を基に露出制御パラメータを求める。

以下、具体的な数値を基に詳細な説明を行なう。
前述したように駐車場における車両監視を例にとって説明する。外部制御インタフェイス２５から、解像度ａ＝１０ｃｍ、対象速度ｂ＝１０ｋｍ、最大明るさ＝１０００００ｌｘ、最小明るさ＝１０００ｌｘ、被写界深度＝１ｍ、Ｓ／Ｎ＝５０ｄｂ、閾値マージン＝２０（１０ビット中）が入力されたものとする。また、最大輝度値Ｈ＝８００、最小輝度値Ｌ＝２００は、露出制御パラメータ決定部２４内のメモリに保管されているとして説明する。

前述したように、外部制御インタフェイス２５の入力を読取った後（ステップＳ３１）、段階数の演算処理３を行なう（ステップＳ３２）。前記数（５）に当てはめると、最低段階数は
ｌｏｇ_４（１００００／１００）＝３．３２
となり、４段階の制御を行なえばよい。

また、シャッタスピード最大値の決定（ステップＳ３３）は、前記数（６）に当てはめると、
Ｓ＜３ｃｍ／（１００００００ｃｍ／（６０分×６０秒））＝１／９２
となる。

また、絞りＦ値の最大値決定（ステップＳ３４）は、被写界深度との対応表（テーブルデータ）から、Ｆ＝５．６以上であるとする。さらに、ゲイン最大値決定（ステップＳ３５）は、Ｓ／Ｎとの対応表テーブルデータ）から、３ｄｂであるとする。

これらの結果を用いて露出制御条件として、シャッタ制御にするか、絞り制御にするか、ゲイン制御にするか、を決定する（ステップＳ３６）。ここで、本事例の撮像装置の準備している露出制御パラメータを下に全て羅列する。この中から露出制御パラメータ間の明るさ比が４倍となるように段階を４つピックアップする。

シャッタスピード：「１／６０」、「１／１２５」、「１／２５０」、「１／５００」、「１／１０００」、「１／２０００」、「１／４０００」、「１／８０００」、「１／１６０００」
絞り値：「１．４」、「２．０」、「２．８」、「４．０」、「５．６」、「８．０」、「１１」、「１６」、「２２」、「３２」
ゲイン：「１」、「３」、「６」
シャッタスピードは「１／９２」以下が条件のため、「１／１２５」、「１／５００」、「１／２０００」、「１／８０００」の４段階で露出制御処理を実現できる。
絞り値はＦ＝５．６以上のため、「５．６」、「１１」、「２２」と３段階しかラインナップがない。ここで（絞り値の比が２倍の場合は、明るさ比が４倍になる。）
ゲインは３ｄｂ以上のため、３ｄｂ（２倍）の次の段階の値がみつからない。（８倍は１８ｄｂ程度）
このような検索を行なうことによって、本事例ではシャッタスピードを露出制御条件とし、露出制御パラメータは「１／１２５」、「１／５００」、「１／２０００」、「１／８０００」の４つとすることを決定する。また、閾値マージンが「２０」のため、輝度下限「２００」、輝度上限「８００」にマージンを演算し、閾値下限＝「１８０（２００−２０）」、閾値上限「８２０（８００＋２０）」とする。これらのテーブル（シャッタ制御テーブル）を作成し（ステップＳ３７）、それを露出制御テーブルとして露出制御部１８内に設けられた図示しない不揮発メモリに書込み（ステップＳ３８）、露出制御パラメータ決定の処理を終了する。

絞りを露出制御条件とした場合も、同様にテーブル（絞り制御テーブル）を作成し（ステップＳ３９）、また、ゲインを露出制御条件とした場合も、同様にテーブル（ゲイン制御テーブル）を作成し（ステップＳ４０）、それを露出制御テーブルとして露出制御部１８内に設けられた図示しない不揮発メモリに書込み（ステップＳ３８）、露出制御パラメータ決定の処理を終了する。

このように、撮像環境下の明るさの最小値と最大値、閾値のマージンや対象物の速度、被写界深度などを指定することによって、最適な露出制御パラメータを自動的に決定することができる。

以上説明したように上記実施の形態によれば、撮像環境下の明るさの最小値と最大値とを設定し、その最小値における対象画像の最低輝度を確保し、かつ、最大値においても対象画像が適切な輝度となるという条件のもと、全明るさ範囲を複数範囲に分割して、それぞれの範囲に対して最適な１つの露出制御条件をあらかじめ割り当て、測定された実際の明るさに応じて最適な１つの露出制御条件を適用させることで、年中、２４時間、常に安定した良好な画像が取得できる。
また、短期的には急激な明るさ変動に対しても安定な露出制御が可能となるとともに、長期的な再現性があり、信頼性が高い撮像装置を提供できる。さらに、真夏の昼から曇天の夜まで適切な画像が得られる。

なお、前記実施の形態では、屋外の駐車場における車両監視装置において年中昼夜を通して車両の撮像を行なう撮像装置に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、たとえば、半屋外あるいは屋内の駐車場における車両監視装置において年中昼夜を通して車両の撮像を行なう撮像装置であっても同様に適用できる。

また、前記実施の形態では、屋外の駐車場における車両監視装置において年中昼夜を通して車両の撮像を行なう撮像装置に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、たとえば、道路を走行する車両のナンバプレートを読取るナンバプレート読取装置において年中昼夜を通して車両の撮像を行なう撮像装置であっても同様に適用できる。

本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の構成を概略的に示すブロック図。 画像入力部および照明部の具体的な配設例を示す模式図。 画像処理部の動作を説明するための図。 露出制御パラメータ演算部における処理を説明するための図。 図２に示す適用環境における照度の変化を表わした概念図。 露出制御方法の具体例について説明する図。 全体的な動作を説明するフローチャート。 露出制御パラメータ切換判定処理を説明するフローチャート。 輝度データ修正係数算出、更新処理を説明する図。 本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置の構成を概略的に示すブロック図。 露出制御パラメータ決定部の動作を説明するフローチャート。

符号の説明

１１…画像入力部（撮像手段）、１２…レンズ機構、１３…絞り機構、１４…撮像素子、１５…増幅部、１６…照明部、１７…撮像制御部、１８…露光制御部、１９…Ａ／Ｄ変換部、２０…画像収集部、２１…画像処理部、２２…露出制御パラメータ演算部、２３…ＣＰＵ、２４…露出制御パラメータ決定部、２５…外部制御インタフェイス、３１…車両（自動車）、３２…入場ゲート装置、３３…駐車券発行機。

Claims (2)

1. 監視対象を撮像する、外部から露出制御条件を可変可能な撮像手段と、
   前記監視対象の画像の全明るさ範囲を複数に分割して、それぞれの範囲に対して最適なシャッタスピード、最適な絞り値、最適なゲインのいずれかを露出制御条件として設定する露出制御条件設定手段と、
   前記撮像手段により撮像された画像から当該画像の明るさを測定する明るさ測定手段と、
   この明るさ測定手段により測定された明るさに応じて、前記露出制御条件設定手段により設定された複数の露出制御条件の中から最適な１つの露出制御条件を選択し、この選択した露出制御条件に応じて前記撮像手段の露出制御条件を可変制御する露出制御条件可変手段と、
   を具備したことを特徴とする撮像装置。
2. 監視対象を撮像する、外部から露出制御条件を可変可能な撮像手段と、
   この撮像手段の撮像環境下の明るさの最小値と最大値、ぶれてはならない距離すなわち監視対象がシャッタが開いている時間に進む距離に関する上限値、被写界深度、および、前記監視対象の移動速度、Ｓ／Ｎ、閾値マージンの条件を指定する条件指定手段と、
   この条件指定手段により指定された明るさの最小値と最大値に基づき露出制御条件の切換段階を決定する切換段階決定手段と、
   この切換段階決定手段により決定された切換段階、および、前記条件指定手段により指定された条件に基づき、前記切換段階決定手段により決定された切換段階ごとに最適な露出制御条件を決定する露出制御条件決定手段と、
   前記撮像手段により撮像された画像から当該画像の明るさを測定する明るさ測定手段と、
   この明るさ測定手段により測定された明るさに応じて、前記露出制御条件決定手段により決定された複数の露出制御条件の中から最適な１つの露出制御条件を選択し、この選択した露出制御条件に応じて前記撮像手段の露出制御条件を可変制御する露出制御条件可変手段と、
   を具備したことを特徴とする撮像装置。

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