JP5664078B2 - 撮像装置、画像評価方法、及び焦点調整制御プログラム - Google Patents
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Description
まず、第一の技術として、フォーカスの調整を行う場合に、監視エリアにフォーカス調整用の撮像対象物を設置した上でフォーカス設定の変更と撮像とを繰り返して、撮像画像のぼけが最小となるフォーカス設定を探索するという技術が知られている。この技術は、フォーカスの調整作業中、監視エリア内で当該撮像対象物を静止させておかなければならないため、監視エリアへの立入り制限の措置等が必要である。また、経年変化によりフォーカスずれが発生した場合には、その修正のためにシステムの運用を停止する必要もある。
[1]被写体が監視エリアに入ってきてはすぐに通り過ぎていくため、同一の被写体が撮像されるのは最短で1フレームである。
[2]監視エリアに入ってくる被写体である移動体は毎回異なる。例えば、この画像監視システムを車両の通行の監視に用いる場合、監視エリアに入ってくる車両は毎回異なる。また、例えば、この画像監視システムを人物の監視に用いる場合、監視エリアに入ってくる人物は毎回異なる。
[3]監視エリア内の異なる2色の撮像対象物(例えば、文字や記号、バーコードなどが表示されている物体)の認識に十分である程度にフォーカス調整を行う。
[4]監視エリアの奥行き範囲は撮像距離に比べて十分に狭く、監視エリアの中央にフォーカスを調整すれば、監視エリアは被写界深度内に納まる。
図1の撮像装置は、画像取得部11、エッジ抽出部12、ぼけ評価値検出部13、及び焦点調整部14を備えている。
エッジ抽出部12は、画像取得部11により取得された画像に映っている像のエッジを抽出する処理を行う。
焦点調整部14は、画像取得部11が被写体を撮像する際の焦点位置の設定を、ぼけ評価値検出部13が検出したぼけ評価値に基づいて調整する処理を行う。
なお、図1に描かれているように、この撮像装置が焦点ずれ方向検出部15を備えるようにしてもよい。
図4の2つのグラフにおいて、横軸は、画像から複数抽出されるエッジ各々の角度を表している。また、図4において、(1)のグラフの縦軸は、各エッジについて前掲した[数1]式を用いて求めたエッジ強度のうちの最大値を表しており、(2)のグラフの縦軸は、各エッジについて前掲した[数1]式を用いて求めたエッジ強度の平均値を表している。なお、どちらのグラフにも、異なるフォーカス位置において撮像対象物を撮像した画像からのエッジ強度の検出値を、それぞれ「ぼけ1」と「ぼけ2」として表示している。
この画像監視システムは、カメラ2が接続されている撮像部20と、認識部30とを備えており、カメラ2により撮像された自動車1のナンバープレートに描かれている文字を認識して、その認識結果を出力する。
撮像部20は画像入力部21を備えている。画像入力部21は、撮像画像の入力を取得し、取得した撮像画像を認識部30に転送する処理を行う。この撮像部20とカメラ2とにより、図1の画像取得部11が構成されている。
なお、フォーカス位置の設定の調整が行われる前のカメラ2により取得された撮像画像に基づいてフォーカスずれ量算出部32が算出したフォーカス位置ずれ量をa1とする。また、フォーカス仮調整部34が撮像部20に行わせる仮調整が行われた後のフォーカス位置の設定の下でカメラ2により取得された撮像画像に基づいてフォーカスずれ量算出部32が算出したフォーカス位置ずれ量をa2とする。なお、図8において、[1]は、フォーカス仮調整部34に予め定められていた調整方向が、フォーカス位置をカメラ2に近づける方向とされていた場合の例である。また、[2]は、その調整方向が、フォーカス位置をカメラ2から遠ざける方向とされていた場合の例である。
ここで、図8の[1]の場合のように、a2がa1よりも小さい場合、すなわち、仮調整後の方が仮調整前よりもフォーカス位置ずれ量が小さい場合には、仮調整でのフォーカス位置の調整方向(フォーカス位置をカメラ2に近づける方向)は正しいとの判定を下す。そして、この場合には、フォーカスずれ方向検出部35は、仮調整と同一の調整方向をフォーカス調整部36に通知する。
フォーカスずれ量算出部32は、エッジ方向分類部41、方向別ぼけ評価値算出部42、ぼけ評価値算出部43、及びフォーカスずれ量出力部44を備えている。
方向別ぼけ評価値算出部42は、まず、前述したエッジ方向のグループ毎に、そのグループに属する画素のエッジ強度を、前掲した[数3]式を用いて算出する処理を行う。次に、方向別ぼけ評価値算出部42は、エッジ方向のグループ毎に、そのグループに属する画素のエッジ強度の代表値を算出する処理を行う。この代表値としては、例えば、そのグループに属する画素のエッジ強度の加算平均値を求めてもよく、あるいは、そのグループに属する画素のエッジ強度のうちの最大値を、その代表値としてもよい。
まず、補正テーブルの作成について説明する。この補正テーブルは、エッジの方向の違いとエッジ強度の検出値の違いとの関係を表すものである。ここでは、この補正テーブルとして、補正の前後におけるエッジの強度の値についての対応関係が示されている補正テーブルを、前述したエッジの方向のグループ毎に作成する。このような補正テーブルをシミュレーションにより作成する場合には、例えば以下のようにして行う。
また、この補正テーブルとしては、正規化後エッジ強度Cθ,σEθ,σの代わりに、変換係数Cθ,σが用意されていてもよい。なお、この変換係数テーブルを用いる場合には、方向別ぼけ評価値算出部42は、エッジ強度の検出値に、そのエッジの方向とエッジ強度の検出値に応じた変換係数を乗算し、算出された値を、その撮像画像についてのぼけ評価値とする。
まず、例えば縞模様のような、ある特定の方向のエッジを持つ対象物を用意し、その対象物を、フォーカス位置設定を変化させながらカメラ2で複数回撮像する。そして、得られた各画像のエッジ強度(前述した正規化後エッジ強度)を算出し、そのエッジ強度とフォーカス位置ずれ量との対応関係を記録する。図12は、この対応関係を表したグラフの一例である。このグラフに表されている対応関係をずれ量推定テーブルとして作成する。なお、ずれ量推定テーブルは、正規化後エッジ強度とフォーカス位置ずれ量との対応関係を表しているもののみを作成すれば十分であり、前述したエッジの方向のグループ毎の作成は不要である。
この第二の例において、図7に図解した第一の例におけるものと同一の機能を有している構成要素には同一の符号を付しており、これらについては詳細な説明を省略する。
ここで図16について説明する。図16には、コンピュータの構成の一例が図解されている。
ROM(Read Only Memory)62は、所定の基本制御プログラムが予め記録されている読み出し専用半導体メモリである。MPU61は、この基本制御プログラムをコンピュータ60の起動時に読み出して実行することにより、このコンピュータ60の各構成要素の動作制御が可能になる。
インタフェース装置67は、このコンピュータ60に接続される各種機器との間での各種情報の授受の管理を行う。例えば、図7及び図13の画像監視システムの各構成要素をこのコンピュータ60で構成する場合には、インタフェース装置67には、カメラ2が接続されて、撮像画像データやカメラ2の制御データ等の授受が行われる。
(付記1)
被写体を撮像して該被写体の画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部により取得された画像に映っている像のエッジを抽出するエッジ抽出部と、
前記エッジ抽出部により抽出されたエッジの強度を該エッジの方向に基づいて補正して、該補正後の強度を、前記画像のぼけの程度を表しているぼけ評価値として検出するぼけ評価値検出部と、
前記画像取得部が前記被写体を撮像する際の焦点位置の設定を、前記ぼけ評価値検出部が検出したぼけ評価値に基づいて調整する焦点調整部と、
を備えていることを特徴とする撮像装置。
(付記2)
前記ぼけ評価値検出部は、前記補正の前後における前記エッジの強度の値についての対応関係が前記エッジの方向毎に示されている補正テーブルを備えており、前記エッジ抽出部により抽出されたエッジの強度の補正を、該補正テーブルを用いて行うことを特徴とする付記1に記載の撮像装置。
(付記3)
前記焦点調整部は、前記ぼけ評価値と前記焦点位置のずれ量の推定値との対応関係が示されているずれ量推定テーブルを備えており、前記焦点位置の設定を、該ずれ量推定テーブルを用いて行うことを特徴とする付記1又は2に記載の撮像装置。
(付記4)
前記画像取得部が異なる焦点位置の設定の下で撮像して取得した2枚の画像の各々について前記ぼけ評価値検出部が検出したぼけ評価値に基づいて、前記焦点位置のずれの方向を検出する焦点ずれ方向検出部を更に備えており、
前記焦点調整部は、前記焦点位置の設定を、前記焦点ずれ方向検出部が検出した焦点位置のずれの方向にも更に基づいて行う、
ことを特徴とする付記1から3のうちのいずれか一項に記載の撮像装置。
(付記5)
前記焦点ずれ方向検出部は、前記画像取得部が前記2枚の画像の各々を撮像したときの焦点位置のずれ量を前記ぼけ評価値から推定し、該2枚の画像の各々についての該焦点位置のずれ量の推定値の大小比較の結果に基づいて、前記焦点位置のずれの方向を検出することを特徴とする付記4に記載の撮像装置。
(付記6)
前記画像取得部は、前記被写体の移動方向に対向する向きの上方から該被写体を撮像して該被写体を斜視した画像を取得し、
前記画像取得部が取得した第一の画像に映っている第一の被写体の像についての、該第一の画像上の位置及び前記ぼけ評価値検出部により検出されるぼけ評価値と、該画像取得部が該第一の画像の取得の際と同一の焦点位置の設定の下で取得した第二の画像に映っている、該第一の被写体とは異なる第二の被写体の像についての、該第二の画像上の位置及び該ぼけ評価値検出部により検出されるぼけ評価値とに基づいて、前記焦点位置のずれの方向を検出する焦点ずれ方向検出部を更に備えており、
前記焦点調整部は、前記焦点位置の設定を、前記焦点ずれ方向検出部が検出した焦点位置のずれの方向にも更に基づいて行う、
ことを特徴とする付記1から3のうちのいずれか一項に記載の撮像装置。
(付記7)
前記焦点ずれ方向検出部は、前記画像取得部が前記第一及び前記第二の画像の各々を撮像したときの焦点位置のずれ量を前記ぼけ評価値から推定し、該第一及び該第二の画像の各々についての該焦点位置のずれ量の推定値と、前記第一の被写体の像についての該第一の画像上の位置と、前記第二の被写体の像についての該第二の画像上の位置とに基づいて、前記焦点位置のずれの方向を検出することを特徴とする付記6に記載の撮像装置。(
(付記8)
前記第一の画像と前記第二の画像とが同一の撮像対象を撮像した画像であることを特徴とする付記6又は7に記載の撮像装置。
(付記9)
画像のほけの評価を行う画像評価方法であって、
カメラが被写体を撮像して獲得した該被写体の画像を取得し、
前記被写体の像のエッジを抽出する画像処理を前記画像に対して施し、
前記画像処理により抽出されたエッジの強度を該エッジの方向に基づいて補正し、
前記画像のぼけの程度を、前記補正後のエッジの強度を用いて評価して評価結果を得る、
ことを特徴とする画像評価方法。
(付記10)
前記エッジの強度の補正は、該補正の前後における該エッジの強度の値についての対応関係が該エッジの方向毎に示されている補正テーブルを用いて行うことを特徴とする付記9に記載の画像評価方法。
(付記11)
カメラの焦点位置の設定の調整をコンピュータに行わせるための焦点調整制御プログラムであって、
前記カメラが被写体を撮像して獲得した該被写体の画像を取得する画像取得処理と、
前記画像取得処理により取得された画像に映っている像のエッジを抽出するエッジ抽出処理と、
前記エッジ抽出処理により抽出されたエッジの強度を該エッジの方向に基づいて補正して、該補正後の強度を、前記画像のぼけの程度を表しているぼけ評価値として検出するぼけ評価値検出処理と、
前記カメラの焦点位置の設定を、前記ぼけ評価値検出処理により検出されたぼけ評価値に基づいて調整する焦点調整処理と、
をコンピュータに行わせることを特徴とする焦点調整制御プログラム。
(付記12)
前記焦点調整制御プログラムは、更に、前記カメラが異なる焦点位置の設定の下で撮像して取得した2枚の画像の各々について前記ぼけ評価値検出処理により検出されたぼけ評価値に基づいて、前記焦点位置のずれの方向を検出する焦点ずれ方向検出処理を前記コンピュータに行わせ、
前記焦点調整処理は、前記焦点位置の設定を、前記焦点ずれ方向検出処理により検出された焦点位置のずれの方向にも更に基づいて行う、
ことを特徴とする付記11に記載の焦点調整制御プログラム。
(付記13)
前記焦点ずれ方向検出処理は、前記カメラが前記2枚の画像の各々を撮像したときの焦点位置のずれ量を前記ぼけ評価値から推定し、該2枚の画像の各々についての該焦点位置のずれ量の推定値の大小比較の結果に基づいて、前記焦点位置のずれの方向を検出することを特徴とする付記12に記載の焦点調整制御プログラム。
(付記14)
前記カメラは、前記被写体の移動方向に対向する向きの上方から該被写体を撮像して該被写体を斜視した画像を取得し、
前記焦点調整制御プログラムは、更に、前記カメラが取得した第一の画像に映っている第一の被写体の像についての、該第一の画像上の位置及び前記ぼけ評価値検出処理により検出されるぼけ評価値と、該カメラが該第一の画像の取得の際と同一の焦点位置の設定の下で取得した第二の画像に映っている、該第一の被写体とは異なる第二の被写体の像についての、該第二の画像上の位置及びぼけ評価値検出処理により検出されるぼけ評価値とに基づいて、前記焦点位置のずれの方向を検出する焦点ずれ方向検出処理を前記コンピュータに行わせ、
前記焦点調整処理は、前記焦点位置の設定を、前記焦点ずれ方向検出処理により検出された焦点位置のずれの方向にも更に基づいて行う、
ことを特徴とする付記11に記載の焦点調整制御プログラム。
(付記15)
前記焦点ずれ方向検出処理は、前記カメラが前記第一及び前記第二の画像の各々を撮像したときの焦点位置のずれ量を前記ぼけ評価値から推定し、該第一及び該第二の画像の各々についての該焦点位置のずれ量の推定値と、前記第一の被写体の像についての該第一の画像上の位置と、前記第二の被写体の像についての該第二の画像上の位置とに基づいて、前記焦点位置のずれの方向を検出することを特徴とする付記14に記載の焦点調整制御プログラム。
2 カメラ
11 画像取得部
12 エッジ抽出部
13 ぼけ評価値検出部
14 焦点調整部
15 焦点ずれ方向検出部
20 撮像部
21 画像入力部
30 認識部
31 ナンバープレート切り出し部
32 フォーカスずれ量算出部
33 仮調整判定部
34 フォーカス仮調整部
35、52 フォーカスずれ方向検出部
36 フォーカス調整部
37 ナンバープレート認識部
38 認識結果出力部
41 エッジ方向分類部
42 方向別ぼけ評価値算出部
43 ぼけ評価値算出部
44 フォーカスずれ量出力部
51 画像判定部
60 コンピュータ
61 MPU
62 ROM
63 RAM
64 ハードディスク装置
65 入力装置
66 表示装置
67 インタフェース装置
68 記録媒体駆動装置
69 バスライン
70 可搬型記録媒体
Claims (9)
- 被写体を撮像して該被写体の画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部により取得された画像に映っている像のエッジを抽出するエッジ抽出部と、
前記エッジ抽出部による前記エッジの抽出に起因して含まれた、抽出されたエッジの強度の検出値における該エッジの方向の違いに応じた違いを、該エッジの方向に基づいて補正して、該補正後の強度の検出値を、前記画像のぼけの程度を表しているぼけ評価値として検出するぼけ評価値検出部と、
前記画像取得部が前記被写体を撮像する際の焦点位置の設定を、前記ぼけ評価値検出部が検出したぼけ評価値に基づいて調整する焦点調整部と、
を備えていることを特徴とする撮像装置。 - 前記ぼけ評価値検出部は、前記補正の前後における前記エッジの強度の値についての対応関係が前記エッジの方向毎に示されている補正テーブルを備えており、前記エッジ抽出部により抽出されたエッジの強度の補正を、該補正テーブルを用いて行うことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記焦点調整部は、前記ぼけ評価値と前記焦点位置のずれ量の推定値との対応関係が示されているずれ量推定テーブルを備えており、前記焦点位置の設定を、該ずれ量推定テーブルを用いて行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。
- 前記画像取得部が異なる焦点位置の設定の下で撮像して取得した2枚の画像の各々について前記ぼけ評価値検出部が検出したぼけ評価値に基づいて、前記焦点位置のずれの方向を検出する焦点ずれ方向検出部を更に備えており、
前記焦点調整部は、前記焦点位置の設定を、前記焦点ずれ方向検出部が検出した焦点位置のずれの方向にも更に基づいて行う、
ことを特徴とする請求項1から3のうちのいずれか一項に記載の撮像装置。 - 前記焦点ずれ方向検出部は、前記画像取得部が前記2枚の画像の各々を撮像したときの焦点位置のずれ量を前記ぼけ評価値から推定し、該2枚の画像の各々についての該焦点位置のずれ量の推定値の大小比較の結果に基づいて、前記焦点位置のずれの方向を検出することを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。
- 被写体の移動方向に対向する向きの上方から該被写体を撮像して該被写体を斜視した画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部により取得された画像に映っている像のエッジを抽出するエッジ抽出部と、
前記エッジ抽出部により抽出されたエッジの強度を該エッジの方向に基づいて補正して、該補正後の強度を、前記画像のぼけの程度を表しているぼけ評価値として検出するぼけ評価値検出部と、
前記画像取得部が取得した第一の画像に映っている第一の被写体の像についての、該第一の画像上の位置及び前記ぼけ評価値検出部により検出されるぼけ評価値と、該画像取得部が該第一の画像の取得の際と同一の焦点位置の設定の下で取得した第二の画像に映っている、該第一の被写体とは異なる第二の被写体の像についての、該第二の画像上の位置及び該ぼけ評価値検出部により検出されるぼけ評価値とに基づいて、前記画像取得部が被写体を撮像する際の焦点位置のずれの方向を検出する焦点ずれ方向検出部と、
前記焦点位置の設定を、前記ぼけ評価値検出部が検出したぼけ評価値と前記焦点ずれ方向検出部が検出した焦点位置のずれの方向とに基づいて行う焦点調整部と、
を備えていることを特徴とする撮像装置。 - 前記焦点ずれ方向検出部は、前記画像取得部が前記第一及び前記第二の画像の各々を撮像したときの焦点位置のずれ量を前記ぼけ評価値から推定し、該第一及び該第二の画像の各々についての該焦点位置のずれ量の推定値と、前記第一の被写体の像についての該第一の画像上の位置と、前記第二の被写体の像についての該第二の画像上の位置とに基づいて、前記焦点位置のずれの方向を検出することを特徴とする請求項6に記載の撮像装置。
- 画像のほけの評価を行う装置が行う画像評価方法であって、
前記装置が備えている画像取得部が、カメラが被写体を撮像して獲得した該被写体の画像を取得し、
前記装置が備えているエッジ抽出部が、前記被写体の像のエッジを抽出する画像処理を前記画像に対して施し、
前記装置が備えているエッジ強度補正部が、前記エッジ抽出部による前記エッジを抽出する画像処理に起因して含まれた、抽出されたエッジの強度の検出値における該エッジの方向の違いに応じた違いを、該エッジの方向に基づいて補正し、
前記装置が備えているぼけ評価部が、前記画像のぼけの程度を、前記補正後のエッジの強度の検出値を用いて評価して評価結果を得る、
ことを特徴とする画像評価方法。 - カメラの焦点位置の設定の調整をコンピュータに行わせるための焦点調整制御プログラムであって、前記コンピュータを、
前記カメラが被写体を撮像して獲得した該被写体の画像を取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された画像に映っている像のエッジを抽出するエッジ抽出手段と、
前記エッジ抽出手段による前記エッジの抽出に起因して含まれた、抽出されたエッジの強度の検出値における該エッジの方向の違いに応じた違いを、該エッジの方向に基づいて補正して、該補正後の強度の検出値を、前記画像のぼけの程度を表しているぼけ評価値として検出するぼけ評価値検出手段と、
前記カメラの焦点位置の設定を、前記ぼけ評価値検出手段により検出されたぼけ評価値に基づいて調整する焦点調整手段
として機能させるための焦点調整制御プログラム。
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