JP5707268B2 - 画像処理装置およびこの画像処理装置を備える電子カメラおよび画像再生装置 - Google Patents
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Description
(1)請求項1に記載の発明は、縦方向および横方向に配列された複数画素により構成された撮像画像を処理する画像処理装置において、前記撮像画像の縦エッジを抽出する縦方向エッジ処理、および前記縦エッジの方向と前記縦方向とが一致する度合いを水平度パラメータとして算出する水平度処理を含み、前記縦方向エッジ処理では、前記各画素について、演算に係る前記画素とこの画素の横に隣接する前記画素との輝度差の絶対値を縦成分コントラストとして算出し、前記水平度処理では、設定画素範囲で、演算に係る前記画素とこの画素の横に隣接する前記画素との前記縦成分コントラストの差を中間演算値として算出し、各画素列について前記中間演算値の総和の絶対値を列コントラストとして算出し、さらに前記列コントラストの総和を前記水平度パラメータとすることを要旨とする。
(3)請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の画像処理装置において、前記水平度パラメータを前記撮像画像が処理される都度算出し、新たに算出された前記水平度パラメータを画像情報として前記撮像画像に重畳し、かつ、前記水平度パラメータの算出開始時期から新たに前記撮像画像を処理する時期までの期間に算出される前記水平度パラメータのうち最も大きい値を前記水平度パラメータのピーク値とし、このピーク値を画像情報として前記撮像画像に重畳することを要旨とする。
(7)請求項7に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか一項に記載の画像処理装置を備える画像再生装置である。
図1に示すように、監視カメラ1は、円筒状の支持部10と、被写体を撮影するカメラ部20と、カメラ部20の構成要素である撮像装置21を回転させる回転機構30(図2参照)とを備えている。
撮像装置21の向きは、同撮像装置21を、第1回転軸C1を中心軸として回転するとともに第2回転軸C2を中心軸として回転することにより設定される。撮像画像の水平度の調整は、第3回転軸C3を中心軸として撮像装置21を回転することにより行われる。
カメラ部20は、被写体を撮影する撮像装置21と、撮像装置21から出力するアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するアナログ信号処理回路22と、デジタル画像信号に基づいて画像処理する画像処理回路23(画像処理装置)と、撮像装置21および画像処理回路23を制御する制御回路24とを備えている。
縦エッジは、横方向に隣り合う画素に輝度差があるところ(縦コントラスト)を示し、縦方向に輝度差のあるところとは区別される要素である。縦エッジの方向とは、縦コントラストが連続して存在するところの画素の並びをいう。縦コントラストが連続するところの画素の並びは、撮像画像の縦方向の輪郭線に対応する。
この処理は、水平度スイッチ11のON操作に基づいて実行される。また、一つの撮像画像に相当する画像データが画像処理回路23で処理される都度、水平度算出処理が実行される。
ステップS130において、縦方向エッジ処理された処理画像に対して「水平度処理」が実行される。これにより、撮像画像の水平度パラメータが算出される。
[平滑化処理]
平滑化処理の一例について説明する。
次に、縦方向エッジ処理について説明する。
縦方向エッジ処理では、平滑化処理後の画像(平滑化処理画像)について、各画素の補正輝度を参照し、演算に係る画素の補正輝度と、この画素に横方向に隣接する画素の補正輝度とを読み込み、これらの差の絶対値(以下、「縦成分コントラスト」)を算出する。具体的には、(2)式に示される処理を行う。
・Y´i,jは、平滑化処理後の画素X(i,j)の補正輝度を示す。
・Y´i,j−1は、平滑化処理後の画素X(i,j−1)の補正輝度を示す。
図4は、被写体を監視カメラ1により撮像したときの撮像画像である。監視カメラ1の水平度が正確に調整されていないため、撮像画像内の被写体画像の鉛直方向と、撮像画像の縦方向とが一致していない。
図5では抽出された縦エッジは斜め方向に向いているように見えるが、図5を拡大すると、抽出された縦エッジは、縦方向に並ぶ高輝度画素の要素により構成されていることが分かる(図6参照)。
図7を参照して、水平度処理の一例を示す。
水平度処理とは、上記したように、縦エッジの方向と撮像画像の縦方向とのが一致する度合いを示す水平度パラメータを算出する処理である。水平度パラメータ(PHL)は、縦成分コントラスト(Z)の総和として与えられる。
図7は、縦方向エッジ処理した後の撮像画像を図案化したものである。
この場合、図7(b)には、処理画像の縦方向に対し斜め方向に、所定長さの縦エッジが示されている。この場合、コントラスト画素の個数は、水平度がとれている場合のコントラスト画素の個数よりも少ない。すなわち、図7(b)では、コントラスト画素は6個となる。これは、撮像画像が、縦方向および横方向に配列された画素の集合により構成されていること、各画素の辺の長さは対角線の長さよりも短いことによる。
図8を参照して、水平度処理の他の例について説明する。
この水平度処理では、平滑化処理および縦方向エッジ処理が実行された処理画像において、各画素について、演算に係る画素とこれに横方向に隣接する画素との縦成分コントラスト(Z)の差(Zi,j−Zi,j−1)を中間演算値として算出する。そして、各画素列について、中間演算値の総和を列コントラスト(W)として算出する。そして、撮像画像の全体において、列コントラストの総和を算出し、この総和を水平度パラメータ(PHL)とする。具体的には、(4)式および(5)式の演算を行う。
図8(a)および図8(b)を参照して、これら演算内容について説明する。
図8(a)は、縦方向エッジ処理した後の撮像画像の図案化した図であり、縦エッジが撮像画像の縦方向に沿っていることを示す。ここでは、各画素は以下の値が与えられているとする。
・画素列(ja−2)に含まれる各画素は、縦成分コントラストが「0」である。
・画素列(ja−1)に含まれる各画素は、縦成分コントラストが「0」である。
・画素列(ja)に含まれる各画素は、縦成分コントラストが「1」である。
・画素列(ja+1)に含まれる各画素は、縦成分コントラストが「0」である。
・画素列(ja+2)に含まれる各画素は、縦成分コントラストが「0」である。
図8(b)は、縦方向エッジ処理した後の撮像画像を図案化した図であり、縦エッジが撮像画像の縦方向に斜めであることを示す。ここでは各画素は以下の値が与えられているとする。なお、比較のため、全部の画素の縦成分コントラストの総和は、図8(a)の撮像画像の縦成分コントラストの総和と同じにしている。
・画素列(ja−2)に含まれる各画素は、縦成分コントラストが「0」である。
・画素列(ja−1)に含まれる2個の画素は、縦成分コントラストが「1」である。
・画素列(ja)に含まれる4個の画素は、縦成分コントラストが「1」である。
・画素列(ja+1)に含まれる2個の画素は、縦成分コントラストが「1」である。
・画素列(ja+2)に含まれる各画素は、縦成分コントラストが「0」である。
図8(a)の撮像画像と図8(b)の撮像画像とは縦成分コントラストの総和が等しいが、(4)式および(5)式の処理によれば、水平度パラメータは異なる値をとる。これは、(4)式の効果である。
表示処理では、水平度パラメータの値をインジケータ40としての画像に形成し、この画像を撮像画像に重畳する処理を行う。また、所定期間(水平度パラメータの算出開始時期から新たに前記撮像画像を処理する時期までの期間)にわたる水平度パラメータの値のうち最も大きい値をピーク値として記憶する。そして、ピーク値に基づいてピークマークPMとしての画像を形成し、この画像を撮像画像に重畳する。
図9に示されるように、水平度処理により得られた水平度パラメータは、表示装置の表示画面上において、基準位置PAを基点として横にのびるインジケータ40の長さとして表示される。水平度パラメータが大きいときは、インジケータ40が伸張し、水平度パラメータが小さいときは、インジケータ40が短縮する。インジケータ40は、撮像画像の処理毎に更新される。
作業者は、監視カメラ1を天井にとりつけるとき、表示装置(モニタ)を同監視カメラ1に接続する。表示装置には、監視カメラ1により撮像された撮像画像が表示される。作業者は、この撮像画像を見ながら、撮像装置21を第1回転軸C1および第2回転軸C2を中心軸として回転し、撮像装置21を所定方向に固定する。
本実施形態によれば以下の効果が得られる。
(1)本実施形態では、撮像画像の縦エッジを抽出する縦方向エッジ処理、および縦エッジの方向と縦方向とが一致する度合いを水平度パラメータとして算出する水平度処理を実行する。
撮像画像の水平度が高いとき、撮像画像中で縦成分コントラストが増大する。このことを鑑みて、(3)式に示されるように縦成分コントラストの総和を水平度パラメータとする。これにより、撮像画像の水平度を把握することができる。
撮像画像の水平度が高いとき、撮像画像中で列コントラストの値が増大する。そこで、このような特性を鑑みて、(4)式および(5)式に示すように、列コントラストの総和を水平度パラメータとする。これにより撮像画像の水平度を把握することができる。
縦方向エッジ処理前の撮像画像において縦方向に輝度ばらつき(ノイズ)があるとき、撮像画像の実際の輪郭線に対応しない縦成分コントラストが形成されることに起因して、水平度パラメータが、撮像画像から認識される水平度から乖離した値をとることがある。この点、上記構成では、平滑化処理により、撮像画素の縦方向において輝度のばらつきを小さくする。これにより、水平度パラメータが実際の水平度から乖離した値を示すことを抑制することができる。
この構成では、演算に係る画素を含む列の前後の画素を用いて平均値を算出する。すなわち、列方向の全部の画素を用いて平均化する処理ではないため、元の各画素の輝度がある程度維持される。このため、縦方向の全部の画素について輝度を平均する場合と比べて、水平度パラメータが実際の水平度から乖離した値を示すことが抑制される。
この監視カメラ1によれば、水平度パラメータにより撮像画像の水平度を把握することができる。また、姿勢センサにより水平度を検出する監視カメラに比べて、小型にすることができる。
本発明の実施態様は上記各実施形態に例示した態様に限られるものではなく、例えば以下のように変更することもできる。また以下の各変形例は、上記実施形態についてのみ適用されるものではなく、異なる変形例同士を互いに組み合わせて実施してもよい。
Claims (7)
- 縦方向および横方向に配列された複数画素により構成された撮像画像を処理する画像処理装置において、
前記撮像画像の縦エッジを抽出する縦方向エッジ処理、および
前記縦エッジの方向と前記縦方向とが一致する度合いを水平度パラメータとして算出する水平度処理を含み、
前記縦方向エッジ処理では、前記各画素について、演算に係る前記画素とこの画素の横に隣接する前記画素との輝度差の絶対値を縦成分コントラストとして算出し、
前記水平度処理では、設定画素範囲で、演算に係る前記画素とこの画素の横に隣接する前記画素との前記縦成分コントラストの差を中間演算値として算出し、各画素列について前記中間演算値の総和の絶対値を列コントラストとして算出し、さらに前記列コントラストの総和を前記水平度パラメータとする
ことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1に記載の画像処理装置において、
前記水平度パラメータを画像情報として前記撮像画像に重畳する
ことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項2に記載の画像処理装置において、
前記水平度パラメータを前記撮像画像が処理される都度算出し、新たに算出された前記水平度パラメータを画像情報として前記撮像画像に重畳し、
かつ、前記水平度パラメータの算出開始時期から新たに前記撮像画像を処理する時期までの期間に算出される前記水平度パラメータのうち最も大きい値を前記水平度パラメータのピーク値とし、このピーク値を画像情報として前記撮像画像に重畳する
ことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の画像処理装置において、
前記縦方向エッジ処理前に、各画素列について縦方向で平滑化処理をし、
この平滑化処理後の平滑化処理画像に基づいて前記水平度パラメータを算出する
ことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項4に記載の画像処理装置において、
前記平滑化処理は、前記撮像画像の縦方向で設定個数の画素について輝度を平均化する
ことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の画像処理装置を備える電子カメラ。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の画像処理装置を備える画像再生装置。
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