JP5839515B2 - 検知システムおよびその信号処理方法、プログラム - Google Patents
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この撮像装置は、信号処理部を有し、光源を周波数100Hzまたは120Hz(電源に50Hzまたは60Hzの商用電源を用いた場合、光源はその倍の100Hzまたは120Hzでその明るさが変動する)より高い高周波で変調する。さらに、信号処理部はこの高周波変調信号を検出する検出部を有している。
ただし、この撮像装置はその変調周波数より高いフレームレートを持っている必要がある。
このような規格を採用した撮像装置はフレームレートが遅いため、たとえば特許文献1に示すような防犯システムの撮像装置として使用できない。
この検知システムは、光源の周波数成分の被写体の状態を検知する。
たとえば、地点Aが屋外環境で車両検知用途とし、地点Bが屋内環境で人感検知用途の場合、動体検知範囲の被写体感度や応答速度の検知パラメータに違いがあり、共通のパラメータでは適正な検知が難しい場合がある。
また、1つの動体検知範囲では、動体物の特定が難しく不要物も含めた判定をしてしまう場合があった。
図1は、本発明の実施形態に係る検知システムの構成例を示す図である。
光源解析処理部14は、第1の演算部(A)141、第2の演算部(B)142、演算処理部(時間平均2乗和演算処理部)143、および位置記憶部144を有する。
被写体位置決定部17は、位置検索処理部171および位置検索情報記憶部172を有する。
被写体状態記憶部18には、後述する属性記述子Patt[pt]、グループ別記述子Grp[pt]、およびグループ連結記述子GrpCON[g no]が、たとえばテーブルとして記憶される。
本検知システム10は、光源の信号成分から不要な動体物を除去し高精度に複数の被写体の位置と大きさを検知し、被写体位置のそれぞれの範囲を同一撮像装置(カメラ)もしくは、複数の撮像装置(カメラ)で監視して、それぞれの範囲の動体検知をすることが可能である。
さらに、本検知システム10は、それぞれの動体検知範囲の状態において各種属性情報をそれぞれ持ち、その属性の状態変化を記憶する記憶部(メモリ)を有し、その状態変化の状態を取得および参照(閲覧)することが可能である。
その各種属性情報には、応答速度、被写体感度、光源の故障状態、その他ステータス、判定結果等を被写体状態記憶部に記憶できる。
また、それぞれの検知範囲を任意のグループとして関連付け、そのグループ分けした状態を被写体状態記憶部に記憶でき、そのグループ単位で結果判定の条件を指定するパラメータを記憶し、グループ単位で状態の判定、変化を取得、参照(閲覧)することが可能である。
また、グループ化して結果判定するパラメータとして、論理和、論理積による論理演算もしくは、比較演算として=、>、<、≠、もしくは単独による、演算の判定結果を取得し出力することが可能である。
また、本検知システム10は、それぞれのグループ化情報および属性情報をステータス表示する機能を有している。
本撮像装置12−1〜12−4を構成する撮像素子は一例として、単板補色フィルタ、フィールド蓄積型インターライン転送CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ(以後、単にCCDと記述する)を用いる。
また、一例として撮像装置12−1〜12−4のテレビジョン方式はNTSC方式、走査方式はインターレースを採用し、走査周波数は水平周波数が15.734KHzで垂直周波数は59.94Hzである。
このような構成の撮像装置12−1〜12−4は、光源11−1〜11−4によって照明された被写体を撮像し、撮像して得た信号を輝度信号抽出部13に出力する。
なお、ここではCCDイメージセンサを例示しているがCMOSイメージセンサも適用可能である。
複数の撮像装置12−1〜12−4がある場合には、多画面入力分割装置20により1つの映像信号に変換し、輝度信号抽出部13で輝度信号を抽出する。
輝度信号抽出部13により抽出される輝度信号は、演算に最適化された信号レベルに調節される。
その信号レベルは、第1の演算部141、第2の演算部142、演算処理部143の出力値においてオーバーフローしない信号レベルである必要がある。そのため、輝度信号抽出部13は、輝度信号レベルを調整する回路を含む。
輝度信号レベルの調整値はいくつかのモードがある場合には、モード切り替えが可能なテーブルをもっていてもかまわない。そのモードはNTSCやPALなどの映像信号規格、撮像装置の周波数モードであってもよい。
この第1の演算部141の出力結果Aは、演算処理部143に出力される。
第2の演算部142は、入力された輝度信号の同一領域において、(m+1)番目と(m+3)番目のフィールドにおける輝度信号のレベル差の時間平均を求める。
この第2の演算部142の出力結果Bは、演算処理部143に出力される。
なお、この第1の演算部141と第2の演算部142の動作の詳細については後述する。
第1の演算部141および第2の演算部142は、位置記憶部144に記憶されている画像を解析する演算範囲の指定情報に従って演算処理を行う。
演算処理部143は出力結果の2乗和の値(A2+B2)を求め、フィルタ処理部15に出力する。
演算処理部143は、位置記憶部144に記憶されている画像を解析する演算範囲の指定情報に従って演算処理を行う。
このように、光源解析処理部14は、第1の演算部141と第2の演算部142の画像解析する演算範囲を指定可能な、位置記憶部144を備える。
位置記憶部144は複数(n)個の位置情報を記憶できる。
そのため、光源解析処理部14の検知処理は光源もしくは光源に照射された被写体の検知において、位置記憶部144で指定する画像の範囲(たとえば範囲 Mn = [x1,y1 - x2,y2])におけるn個分の解析処理を、1フレーム内で処理を行う。
または、1フレームの時間内でn個分の解析処理を行えない場合には、1フレームでの解析処理は1つのnの範囲で行い、その完了後次のフレームから2つ目の範囲の解析処理を順時行う方法でもかまわない。
解析処理により得たn個の指定範囲の画像は光源もしくは光源に照射された被写体があれば、検知画像として取得できる。
光源解析処理部14は、位置記憶部144に位置情報等が記憶されていない初期状態においては検知範囲が指定されないことから、選択的な検知処理ではなく全体の画像に対する光源解析処理を行う。
また、位置記憶部144の一部は揮発性メモリを有し、一時記憶用に利用できる。
位置記憶部144は、たとえば被写体の位置座標、大きさ、被写体の周波数検知感度(信号レベル)、被写体個別番号等の情報を保存する機能を有する。
このテーブルTBL1の例では、「No.1」の被写体は、開始位置座標が「10,10」、終了位置座標が「20,20」の1番目の被写体であり、その信号レベルは相対的に「40」である。
「No.2」の被写体は、開始位置座標が「30,30」、終了位置座標が「50,60」の2番目の被写体であり、その信号レベルは相対的に「43」である。
「No.3」の被写体は、開始位置座標が「100,100」、終了位置座標が「120,120」の3番目の被写体であり、その信号レベルは相対的に「50」である。
「No.4」の被写体は、開始位置座標が「300,300」、終了位置座標が「325,315」の4番目の被写体であり、その信号レベルは相対的に「60」である。
光源解析処理部14は、その位置記憶部144に記憶されている検知位置座標が存在する場合は、その座標で指定される検知位置範囲の画像を解析(検知)する機能を有している。
位置記憶部144への検知情報の記憶は被写体位置決定部17で行う。
全画素検知モードでは、光源解析処理部14は、位置記憶部144に位置情報等が記憶されていない初期状態においては検知範囲が指定されないことから、選択的な解析処理ではなく全体の画像に対する光源解析処理を行う。
この全画素検知モードにおける検知結果に基づいて、後述する被写体位置決定部17で、複数の被写体の位置に関する情報が検知されて、この検知情報が位置記憶部144に記憶される。
たとえばこの検知情報が位置記憶部144に記憶されると、光源解析処理部14は、全画素検知モードから被写体位置検知モードに切り替わる。
被写体位置検知モードでは、光源解析処理部14は、その位置記憶部144に記憶されている検知位置座標等に基づいて、その座標で指定される検知位置範囲の画像を解析(検知)する。
この光源解析処理部14を有することから、本検知システム10は、光源もしくは光源に照射された被写体の位置だけ検知することができ、被写体として除外する位置は検知しないため、高速かつ対ノイズ性にも効果があり、高精度に検知できる。
フィルタ処理部15は、光源解析処理部14におけるn個の検知画像をフィルタ処理によりノイズ低減や検知されなかった部分の消去を行い判定部16に出力する。
フィルタ処理部15は、被写体状態記憶部18の属性記述子Patt[pt]に含まれる、被写体感度値(位置記憶部で指定する画像の範囲Mnに位置する)からその位置の被写体感度値に適した被写体の閾値判定処理を行う。この閾値はノイズ除去の閾値に相当する。
判定部16は、演算処理部143から出力され、フィルタ処理部15でノイズ低減や検知されなかった部分が消去された検知画像の2乗和の値(A2+B2)に基づいて、撮像装置12によって撮像された被写体が、たとえば、静止あるいは動作しているかを判定する(検知状態を判定する)。なお、この判定部16の動作の詳細については後述する。
判定部16は、被写体状態記憶部18の属性記述子Patt[pt]に含まれる、応答速度値(位置記憶部で指定する画像の範囲Mnに位置する)からその位置の検知応答速度値に適した応答速度で検知判定処理を行う。
判定部16は、被写体状態記憶部18に記憶されているグループ情報(グループ別記述子Grp[pt]、グループ連結記述子GrpCON[g no])を取得し、そのグループ情報に従ってグループ単位で再判定可能である。
図3(A)に示すように、位置決定前の被写体OBJ1,OBJ2が検索され、検索結果から図3(B)に示すように、矩形の枠DTRG1,DTRG2に示す範囲に被写体OBJ1,OBJ2の位置が決定され、その範囲が光源解析処理部14の解析対象および判定部16の検知対象となる。
この位置決定後の範囲等の検知情報[pt]は、光源解析処理部14の位置記憶部144に格納される。本実施形態においては、上述したようにその範囲の検知のみ行うことが可能な被写体位置検知モードと全画像を対象とする全画像検知モードを持つ。
たとえば、特定の位置の被写体のみを検知することが必要な用途では、位置記憶部144に格納された範囲の被写体位置検知モードで動作させる。
その場合、上述したように、特定の位置を設定するために被写体位置決定部17により、最初に被写体対象位置を検索し位置記憶部144に格納し、以降は記憶された位置の検知のみ行うという利用に応用できる。
被写体位置決定部17において、検知範囲の決定には、検知範囲DTRGの(x,y)幅が1つのみの固定の場合の第1のモードと、(x,y)幅を、被写体の大きさを測定し(x,y)幅をあらかじめ用意した複数のテーブルから現在の(x、y)幅を超えた(もしくは以下になった)大きさのテーブル値の検知範囲DTRGを選択する第2のモードとの2つのモードがある。
検知範囲DTRGの(x,y)幅テーブルは、たとえば位置検索情報記憶部172に格納される。
被写体位置決定部17は、第1のモードと第2のモードのいずれかを選択でき、これらの機能を有する構成となる。
この検知範囲を被写体の大きさをあらかじめ用意したテーブルから判定して検知範囲を決定するモードにより、被写体の大きさと位置を高速に検知することができる。
この(x,y)幅テーブルTBL2の例では、「No.1」の検知範囲DTRGは「10×10」でブロック数が「2」の場合である。
「No.2」の検知範囲DTRGは「30×30」でブロック数が「4」の場合である。
「No.3」の検知範囲DTRGは「100×100」でブロック数が「8」の場合である。
「No.4」の検知範囲DTRGは「300×300」でブロック数が「12」の場合である。
被写体位置決定部17の位置検索処理部171は、この(x,y)幅テーブルTBL2を参照し、たとえば「No」の小さい方から昇順に、あるいは「No」の大きい方から降順にサーチして、対象被写体に最も適した検知範囲を決定する。
検知範囲の微調整は、検知範囲DTRG(x,y)が決定した状態から、あらかじめ用意した微調整値テーブルもしくは微調整式[x1=x * sP1 , y1=y * sP2]により検知範囲の(x,y)幅を微調整する機能を有する構成となる。
ここでは、「sP1」、「sP2」は調整用パラメータで、たとえば1<sP1,sP2<2の値をとる。
この機能により、通常検知範囲内で検知可能な被写体に小さな揺れや移動が発生しても、被写体の範囲から外れることなく検知することができる。
特に、被写体が光源の場合は効果的である。
位置検索情報記憶部172において、検知情報M[pt]は、0番から順に検知範囲 に関する位置情報[(x1,y1) - (x2,y2)]が格納される。
その各種属性には、応答速度、被写体感度、光源の故障状態、その他ステータス、判定結果等を被写体状態記憶部18に記憶できる。
また、本実施形態の検知システム10では、それぞれの検知範囲を任意のグループとして関連付け、そのグループ分けした状態を被写体状態記憶部18に記憶でき、そのグループ単位で結果判定の条件を指定するパラメータを記憶し、グループ単位で状態の判定、変化を取得、参照(閲覧)することが可能である。
また、グループ化して結果判定するパラメータとして、論理和、論理積による論理演算もしくは、比較演算として=、>、<、≠、もしくは単独による、演算の判定結果を取得し出力することが可能である。
また、本検知システム10は、それぞれのグループ化情報および属性情報を図示しない表示系にステータス表示する機能を有している。
属性記述子Patt[pt]は、図6に示すように、応答速度(RV)、検知感度(DS)、故障状態(TS)、その他ステータス(現在の状況を記憶しその状態を通知するステータスSTS)、判定結果(検知結果を通知する判定結果DRST)を含む。
このように、本実施形態の第1処理において、光源もしくは光源に照射された被写体の位置検知において、1つの検知範囲となる検知情報において、固有の検知情報を持つ。これにより、複数の検知範囲でそれぞれ個別の検知パラメータにより検知条件を設定し検知状態を通知できる。このため、その検知範囲の設置環境や検知対象に最適な条件を設定して検知判定結果を得られるため、目的に応じた正確で高精度な検知結果を提供するという効果がある。
グループ別記述子Grp[pt]は、図7に示すように、グループ番号(ptが属するグループGRPN)、演算情報(グループに属するメンバーの演算式OPR)、判定結果(グループメンバーの属性記述子の判定結果に対する演算結果による判定結果ORST)を含む。
このように、本実施形態の第2処理において、光源もしくは光源に照射された被写体の位置検知において、1つの検知範囲となる検知情報において、第1処理で得た複数の光源位置の判定結果をグループ化して、判定する。これにより、複数の検知範囲による条件設定ができ、設置環境や検知対象に最適な検知判定結果が得られるため、目的に応じた正確で高精度な検知結果を提供するという効果がある。
なお、グループの関連付けの判定処理は、グループ関連付け判定部19において行われる。
グループ連結記述子GrpCON[g no]は、図8に示すように、グループ番号(ptが属するグループGRPN)毎に、演算情報(グループに属するメンバーの演算式OPR)、判定結果(グループメンバーの属性記述子の判定結果に対する演算結果による判定結果ORST)、連結数(CTN)、連結グループ番号(CGRPN)を含む。
図9は、1つの撮像装置(カメラ)で検知したときに位置決定後の検知範囲を示している。
図10は、4つの撮像装置(カメラ)で4画面分割装置を使用したときの位置決定後の検知範囲を示している。
そのため、図9の概念図では高精度な検知判定が可能である。
本実施形態によれば、図10の例のように、光源までの距離や光源の周辺の明るさがそれぞれ異なる。たとえば光源11−1は夜間専用、光源11−2は屋外、光源11−3は屋内、光源11−4は薄暗い室内である。
このような場合や検知応答速度、たとえば光源11−1は人物検出、光源11−2は停止車両検出、光源11−3は荷物検出、光源11−4は人物検出において、それぞれ最適な検知応答速度が異なるため、不要な検知判定が含まれず、最適な目標物の判定結果が期待できる。
図11は、それぞれ複数の検知範囲を含む2つのグループに分けて、グループ単位で再判定を行う場合のグループ設定例を示している。
図12は、それぞれ1または複数の検知範囲を含む3つのグループに分けて、グループ単位で再判定を行う場合のグループ設定例を示している。
また、グループBでは論理和演算(OR)により、どちらか片方の光源の遮断で判定できるため、グループ内への侵入物への条件設定が可能となる。
すなわち、グループに属する光源の数を任意に指定して検知対象となる場所や環境に応じ、検知条件を設定でき目標物の検知が高精度に判定できる。
図13および図14は、本実施形態に係る被写体位置決定部17における基本的な検知位置の決定処理を具体的に説明するためのフローチャートであって、図13は位置決定処理を行う場合のフローチャートであり、図14は位置決定処理を行わない場合のフローチャートである。
図15は、1つの光源もしくは反射光の被写体の検索法を説明するための図である。
図16は、検知範囲の微調整処理を説明するための図である。
以下の処理は位置検索処理部171が中心に行うことになるが、ここでは、被写体位置決定部17の処理として説明する。
被写体位置決定部17は、ステップST1において位置決定処理を行うと判定すると、位置検索情報記憶部172に格納されている(x,y)幅テーブルTBL2を参照してサーチ(調査)することにより検知範囲DTRGの(x,y)幅を決定する(ST2)。
そして、被写体位置決定部17は、たとえば光源解析処理部14の検知位置メモリとしての位置記憶部144における検知位置に関する情報の記憶領域をクリアする(ST3)。
次に、被写体位置決定部17は、検知範囲DTRGの(x,y)幅で対象周波数のブロック数を調査する(ST4)。
被写体位置決定部17は、図15(A)〜(D)に示すような方法で、(x,y)幅テーブルTBL2を参照して、1つの光源もしくは反射光の被写体の検索を行う。
まず、図15(A)に示すように、検索の最小単位を1ブロックBLKとする。
図15(A)には、縦×横の検索ピクセルspixの例として2×2の場合が示されている。
一つのブロックの検知強度は全ピクセルの総和を2×2で除した値となる。
ここで、検索を開始する。
この場合、検索ブロックsBlk=2であり、2×2ブロックを横ライン(x方向)LLNに検索する。
検索ブロックsBlkが2の場合、縦(y)2、横(x)2であることから、検出したブロック数をカウントする。
ブロックBLKの符号2,3,4で示されたブロックで検出できていればカウント値は3となる。
被写体位置決定部17は、検索ブロック数sBlkが大きくなるテーブルの場合、カウント値が1になるまで、検知範囲テーブルの次の番号のsBlkを参照して処理を繰り返す。
検知した横ラインLLNの情報を位置検索情報記憶部172に記憶する。
被写体位置決定部17は、上記処理を2×2ブロック毎に全横ライン検索する。
次に、1回の縦ラインの検索処理を行う。
被写体位置決定部17は、位置検索情報記憶部172に記憶している横ラインLLNの検知ライン中から、縦方向に検索ブロック数sBlkで示されるブロック幅で検索を行う。
検索方法は横ラインLLNの検索と同様であり、検索ブロック数sBlkが大きくなるテーブルの場合、カウント値が1になるまで、検知範囲テーブルの次の番号のsBlkを参照して処理を繰り返す。
検知した縦ラインVLNを位置検索情報記憶部172に記憶する
被写体位置決定部17は、上記処理を2×2ブロック毎に全縦ライン検索する。
次に、検知範囲DTRGの検索処理を行う。
上記処理から横ラインLLNと縦ラインVLNで検知できた連続する縦横ブロックを1つの範囲とする。
その範囲のブロックの検出強度の総和平均値を求める。
次に検知範囲DTRGの決定処理を行う。
この場合も上記処理から横ラインLLNと縦ラインVLNで検知できた連続する縦横ブロックを1つの範囲とする。
その範囲のブロックの検出強度の総和平均値を求める。
そして、被写体位置決定部17は、検知範囲[(x,y)−(xe,ye)]DTRGを決定する。
そして、決定範囲に微調整用パラメータsP1,sP2の倍率で微調整する。
なお、以上の処理は、複数の光源でも同時に行うことが可能である。
被写体位置決定部17は、各決定範囲において、検知強度の範囲微調整は各検知範囲毎に4方向もしくは8方向に検知強度を調査し、最も検知強度の高い場所で最終決定する。
この例では、図16(B)で1ブロック上の検知強度を調査し、図16(C)で1ブロック右の検知強度を調査し、図16(D)で1ブロック下の検知強度を調査し、図16(E)で1ブロック左の検知強度を調査する。
そして、図16(F)で、最も検知強度の高い場所で最終的な検知範囲DTRGを決定する。
換言すれば、検知範囲DTRGのほぼ中央部に被写体OBJが位置する場所を最終的な検知範囲DTRGとして決定する。
ステップST5で対象周波数のブロック数が0より大きいと判定すると、被写体位置決定部17は、光源解析処理部14の位置記憶部144へ検索して得た検知位置情報を記憶する(ST6)。
そして、位置記憶部144のテーブルTBL1の番号「No」を+1する(ST7)。
被写体位置決定部17は、次の検知範囲DTRG(x,y)を指定する(ST8)。
被写体位置決定部17は、ステップST5で対象周波数のブロック数が0であると判定すると、ステップST6,ST7の処理を行わず、ステップST8の処理に移行する。
被写体位置決定部17は、対象画像の検知が完了するまで(ST9)、ステップST4〜ST8の処理を繰り返す。
ステップST8において、対象画像の検知が完了すると、位置記憶部144の検知位置情報から(x,y)方向に連続する番号のエリアを統合し(ST10)、検知位置の数を取得する(ST11)。
被写体位置決定部17は、位置記憶部144から指定番号を取得する(ST12)。
ここで、被写体位置決定部17は、指定番号があるか否かを判定する(ST13)。
ステップST13において指定番号があると判定すると、被写体位置決定部17は、指定番号から位置記憶部144の検知範囲DTRGの(x,y)幅情報を取得し(ST14)、検知範囲DTRGの被写体の状態を検知(検索)する(ST15)。
そして、位置記憶部114のテーブルTBL1の番号「No」を+1する(ST16)。
被写体位置決定部17は、対象画像の検知が完了するまで(ST17)、ステップST14〜ST16の処理を繰り返す。
被写体位置決定部17は、ステップST13において指定番号がないと判定すると、ステップST14〜ST17の処理は行わず、全画素の被写体の状態を検知(検索)する(ST18)。
まず、検知システムにおける被写体位置決定処理を中心に説明する。
その後、被写体状態記憶部18に設定される検知情報pt固有の属性記述子Patt[pt]、グループ別記述子Grp[pt]、およびグループ連結記述子GrpCON[g no]を参照するフィルタ処理部15のフィルタ処理、並びに判定部16の検知状態の判定処理を中心に説明する。
次に、撮像装置12からフィールド単位でnフィールド毎に輝度信号抽出部13で輝度信号を取得し(ST22)、この輝度信号を第1の演算部141と第2の演算部142に出力する。
第1の演算部141にて、m番目と(m+2)番目のフィールドの投影領域REGにおける輝度信号レベルのレベル差ACの時間平均SACを求める。また、第2の演算部142にて、(m+1)番目と(m+3)番目のフィールドの投影領域REGにおける輝度信号レベルのレベル差BDの時間平均SBDを求める(ST23)。
これら時間平均SACとSBDは演算処理部143に出力される。
次いで、演算処理部143にて時間平均SACとSBDの2乗和SACBDが求められ(ST24)、フィルタ処理部15を介して判定部16に出力される。
判定部16にて2乗和SACBDの値に応じて、被写体の状態が判定される(ST25)。その判定結果が被写体位置決定部17に供給される。
被写体位置決定部17において、被写体位置を決定するか否かが判定される(ST26)。
ここで、被写体位置を決定するときは、被写体位置決定部17では被写体の状態を検知して検知位置に関する情報が取得され(ST27)、検知位置情報が光源解析処理部14の位置記憶部144に記憶される。
被写体位置の決定を行わないときは、被写体位置決定部17では、位置記憶部144に保存済み位置情報から指定位置(指定番号)が取得され(ST28)、指定位置の被写体の状態が検知される(ST29)。
そして、光源解析処理部14においてステップST23およびST24を行うに際し、その位置記憶部144に記憶されている検知位置座標等に基づいて、その座標で指定される検知位置範囲の一または複数の画像を解析(検知)が行われる。
この光源解析処理部14の処理により、本検知システム10は、光源もしくは光源に照射された被写体の位置だけ検知することができ、被写体として除外する位置は検知しないため、高速かつ対ノイズ性にも効果があり、高精度に検知できる。
また、被写体位置決定部17においては、光源もしくは光源に照射された被写体位置の1つの検知情報ptに対し被写体状態記憶部18に検知情報pt固有のグループ別記述子Grp[pt]が設定される。
また、被写体位置決定部17においては、光源もしくは光源に照射された被写体位置の1つの検知情報ptに対し被写体状態記憶部18に検知情報pt固有のグループ別記述子Grp[pt]を連結する場合のグループ連結記述子GrpCON[g no]が設定される。
以下では、図17の処理のように、検出位置決定は行われて検出位置メモリとしての位置記憶部144に複数の被写体の位置に関する検知情報が格納されているものとする。
図19は、図17の検知感度値を取得し、検知感度を判定する処理を示すフローチャートである。
図20は、図17の応答速度値を取得し、応答速度値を閾値に設定する処理を示すフローチャートである。
図21は、図17の故障状態を取得し、故障状態を判定する処理を示すフローチャートである。
図22は、図17のその他ステータスを取得し、その他ステータス状態を判定する処理を示すフローチャートである。
図23は、図17のグループ番号情報を取得し、グループ別状態を判定する処理を示すフローチャートである。
図24は、図17のグループの連結対象を取得し、グループの連結状態と検知判定する処理を示すフローチャートである。
次に、撮像装置12からフィールド単位でnフィールド毎に輝度信号抽出部13で輝度信号を取得し(ST32)、この輝度信号を第1の演算部141と第2の演算部142に出力する。
光源解析処理部14では、検知位置情報が光源解析処理部14の位置記憶部144に記憶されている。そして、光源解析処理部14においてステップST23およびST24を行うに際し、その位置記憶部144に記憶されている検知位置座標等に基づいて、その座標で指定される検知位置範囲の一または複数の画像を解析(検知)が行われる(ST33)。
具体的には検知位置範囲において、上述したように、第1の演算部141にて、m番目と(m+2)番目のフィールドの投影領域REGにおける輝度信号レベルのレベル差ACの時間平均SACを求める。また、第2の演算部142にて、(m+1)番目と(m+3)番目のフィールドの投影領域REGにおける輝度信号レベルのレベル差BDの時間平均SBDを求める(ST34)。
これら時間平均SACとSBDは演算処理部143に出力される。
次いで、演算処理部143にて時間平均SACとSBDの2乗和SACBDが求められ(ST35)、フィルタ処理部15に出力される。
このときフィルタ処理部15は、光源(被写体)の番号ptを取得し、被写体状態記憶部18の属性記述子Patt[pt]に含まれる、被写体感度値(位置記憶部で指定する画像の範囲Mnに位置する)を取得する。そして、フィルタ処理部15においては、その位置の被写体感度値に適した被写体の閾値判定処理が行われる(ST36)。これにより、ノイズ低減が図られる。
ステップST36において、フィルタ処理部15では、図19に示すように、検知感度が閾値より大きいか否かの判定が行われ(ST361)、大きい場合には遮断物(被写体)がないものとして閾値判定結果が1に設定され(ST362)、大きくない場合に遮断物(被写体)があって閾値判定結果が0に設定される(ST363)。
このとき、判定部16においては、光源(被写体)の番号ptが取得され、被写体状態記憶部18の属性記述子Patt[pt]に含まれる、応答速度値(位置記憶部で指定する画像の範囲Mnに位置する)が取得される。そして、判定部16では、取得したその位置の検知応答速度値から検知時間を決定して、その位置に適した応答速度で検知判定処理が行われる(ST37)。
ステップST37において、判定部16では、図20に示すように、応答速度値テーブルから速度カウンタの値が取得され(ST371)、遮断発生カウント値が速度カウンタの値より大きいか否かの判定が行われる(ST372)。
遮断発生カウント値が速度カウンタの値より大きくない場合、遮断物(被写体)がないものとして、遮断発生カウント値はそのままに保持(+0)されて(ST373)、遮断判定結果として0が設定される(ST374)。
遮断発生カウント値が速度カウンタの値より大きい場合、遮断物(被写体)があるものとして、遮断位置情報が取得され(ST375)、遮断発生カウント値がクリアされ(ST376)、遮断判定結果として1が設定される(ST377)。
ステップST38において、判定部16では、図21に示すように、故障が状態値のものと等しいか否かの判定が行われ(ST381)、等しい場合には故障であるとして1が設定され(ST382)、等しくない場合は正常であるとして0が設定される(ST383)。
ステップST39において、判定部16では、図22に示すように、ステータスと状態値が比較され(ST391)、状態1の場合には状態1の処理が行われ(ST392)、状態2の場合には状態2の処理が行われる(ST393)。
以上が、被写体状態記憶部18における属性記述子Patt[pt]を参照しての判定処理である。
ステップST41において、判定部16では、図23に示すように、グループ番号を0として(ST411)、グループ判定が終了したか否かが判定される(ST412)。
判定が終了していない場合には、判定部16では、このグループ番号が存在するか否かが判定され(ST413)。
グループ番号が存在する場合、判定部16では、グループ番号の演算情報を被写体状態記憶部18から取得し(ST414)、このグループ番号に属する光源番号の判定結果すべてに対して論理演算が行われる(ST415)。
これにより、判定部16では、このグループ番号の判定結果が取得され(ST416)、グループ番号が+1され(ST417)、ステップST412の処理に戻る。
また、ステップST413で、今設定されているグループ番号が存在しない場合には、ステップST417の処理に移行してグループ番号が+1され、ステップST412の処理から行われる。
以上が、被写体状態記憶部18におけるグループ別記述子Grp[pt]を参照しての判定処理である。
ステップST43において、判定部16では、図24に示すように、グループ数が取得され(ST431)、グループ数が0で終了するか否かが判定される(ST432)。
グループ数が0でない場合には、判定部16では、このグループ番号に連結グループが存在するか否かが判定され(ST433)。
グループ番号に連結番号が存在する場合、判定部16では、連結するグループ番号の演算情報を被写体状態記憶部18から取得し(ST434)、連結グループ番号の判定結果すべてに対して論理演算が行われる(ST435)。
これにより、判定部16では、このグループ番号の判定結果が取得され(ST436)、カウント値が−1され(ST437)、ステップST432の処理に戻る。
また、ステップST433で、今設定されているグループ番号に連結グループが存在しない場合には、ステップST437の処理に移行してカウント値が−1され、ステップST432の処理から行われる。
以上が、被写体状態記憶部18におけるグループ連結記述子GrpCON[g no]を参照しての判定処理である。
判定部16では、以上のようにして得られた判定結果が出力される(ST45)。
はじめに、本実施形態に係る撮像装置12のCCDの構成について説明する。
フォトダイオードPD31は、マトリクス状に配列されている。垂直ライン方向に配列されるフォトダイオードPD31は、列ごとにそれぞれ電荷を転送するための垂直転送CCD32に接続されている。各垂直転送CCD32の端部は、電荷を増幅部に転送する水平転送CCD33にそれぞれ接続されている。また、水平転送CCD33の出力側には増幅器34が接続されている。
まず、光がフォトダイオードPD31に入射し、電荷蓄積時間にフォトダイオードPD31で電荷が蓄積されていく。この間、フォトダイオードPD31と垂直転送CCD32間は遮断されている。
電荷蓄積時間が終了すると、フォトダイオードPD31と垂直転送CCD32間が導通し、蓄積された電荷が垂直転送CCD32に移される。この直後に、フォトダイオードPD31と垂直転送CCD32間は遮断され、フォトダイオードPD31で次の電荷蓄積が開始する。垂直転送CCD32に移された電荷は、1水平ライン毎に水平転送CCD33に転送され、増幅器34に入力されている。
この1水平ライン毎に、電荷が垂直転送CCD32から水平転送CCD33へ転送されるまでの周波数は、CCD30の水平走査周波数15.734Hzで行われる。垂直転送CCD32のすべての電荷が水平転送CCD33に転送されると、再び垂直転送CCD32とフォトダイオードPD31間が導通し、フォトダイオードPD31の電荷が垂直転送CCD32に移される。フィールド蓄積CCDの場合、光電変換によってフォトダイオードPD31で電荷が蓄積され、この電荷がフォトダイオードPD31から垂直転送CCD32へ転送されるまでの転送周波数は、59.94Hzとなる。
図26から分かるように、CCD30に入射した光エネルギーは、電荷蓄積時間ΔT1の間積分されながら、電荷蓄積周期ΔT=ΔT1+ΔT2=(1/59.94)秒でサンプリングされていることになる。
ここで、本実施例に係るCCD30(図25を参照)からの画素の読み出し方法について説明する。
また、図28は、奇数フィールドOFDと偶数フィールドEFDにおける色信号の組み合わせの一例を示す図である。
したがって、図28に示すような奇数フィールドOFD、偶数フィールドEFDで色信号が出力される。
いずれも、2画素周期で同一のYe、Cy、Mg、Gの組み合わせの色パターンが繰り返されている。
つまり言い換えると、色信号は2画素周期以上の周波数に重畳して現れる。よって、この色信号を、2画素周期を遮断周波数とするローパスフィルタに通せば、色信号は失われ、輝度信号のみが得られる。
したがって、輝度情報は2画素周期でサンプリングされることになる。
輝度情報は、奇数フィールドOFDでは、水平ライン(n+1)のC35、C36、C45、C46の組み合わせに、偶数フィールドEFDでは、水平ラインの(n+1)ラインのC45、C46、C55、C56の組み合わせによって読み出しされる。
なお、奇数フィールドOFDと偶数フィールドEFDとで1フレームの走査である。つまり、図29(A)に図示するように、AとB、CとDで1フレームの走査である。
また、以降の説明において、fは周波数を、tは時刻を、θは位相差をそれぞれ示し、ωは(ω=2πf)を満たす。なお、πは円周率である。
図29(D)に図示する波形W3は、Aのフィールドの輝度信号とCのフィールドの輝度信号との輝度レベルの差をレベル差ACとした時の、レベル差ACを求める関数の時間発展分布を示す。
また、図29(E)に図示する波形W4は、Bのフィールドの輝度信号とDのフィールドの輝度信号との輝度レベルの差をレベル差BDとした時の、レベル差BDを求める関数の時間発展分布を示す。
なお、波形W3は、波形W1と波形W2から導出され、波形W1と波形W2を足して2で割ったものである。また、波形W4は波形W1と波形W2から導出され、波形W2から波形W1を引いて2で割ったものである。
具体的には、時間平均SACは、C35、C36、C45、C46の組み合わせによるAフィールドとCフィールドとの輝度レベル差ACから算出される。
同様に、時間平均SBDは、C45、C46、C55、C56の組み合わせによるBフィールドとDフィールドとのレベル差BDから算出される。
AフィールドとCフィールドとのレベル差ACの時間平均SACは、波形W1に、図29(D)に示す波形W3を掛けてこの時間平均SACを計算する。
また同様に、BフィールドとDフィールドとのレベル差BDの時間平均SBDは、C45、C46、C55、C56の組み合わせによる画素に照射される光の時間変化を表す波形に、図29(E)に示す波形W4を掛けてこの時間平均SBDを計算する。
波形W3を数式で表す。まず、波形W1、波形W2は以下のようなフーリエ級数で表せる。
したがって、(ω1−(2n−1)ω2=0)である時のみ、定数cosθ1と定数sinθ1が残り、時間平均SACは(8)式のようになる。
図30は、光源11に含まれる周波数成分についての波形W6を示す図である。なお、光源11は、周波数f3で時間τの間、輝度レベルL1で発光している。
したがって、(18)式で表される2乗和SACBDは、次式のようになる。
SAC 2+SBD 2=0.08333L1 2 …(20)
光源として広く使われている白熱電球と蛍光燈は、電源周波数50Hzの地域で100Hz、60Hzの地域で120Hzである。NTSC方式のテレビジョンのフィールド周波数は59.94Hz、パーソナルコンピュータに使用されるモニタのフィールド周波数は、ちらつきがないように60Hz以上である。
f2=59.94/4=14.985Hz …(21)
表2によると、m=30まで、f3が100、120、59.94Hzであり、(n×f3=(2m−1)×f2)が成立するものはない。
すなわち、f3=74.925Hzの時であり、表2に示すように、(5×f2)、(15×f2)、(25×f2)…と(1×f3)、(3×f3)、(5×f3)…が一致する。この時検出される信号レベルは、次式で示される。
また、光源に依らないため、撮像装置の仕様には依存せず、たとえば一般に入手可能なカメラを本検知システムの撮像装置として使用できる。
さらに本実施形態によれば、光源または光源に照射された被写体の状態の検知において、被写体が複数存在する場合の検知も被写体別に行う場合に、検知判定の条件を個別に設定でき、さらにグループ別の条件設定を可能にすることで被写体の環境や場所に応じた適切な条件設定ができることで、不要な判定結果を含まない、目的の判定結果を高精度に得られるという利点がある。
あるいは、光源の色を複数設け、信号の波長多重伝送も可能である。
また、光源を適宜点滅させて信号を処理することも可能である。
次に、本発明に係る第2の実施形態について説明する。
このように、光源11の輝度の変化周期と輝度信号の取得周期を変更することで、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
したがって、本実施形態によれば、撮像画像の背景ノイズを除去し、光源もしくは光源によって照射された被写体の状態を検出でき、被写体が複数存在する場合であっても被写体別に検知することができる。
次に、本発明に係る第3の実施形態について説明する。
このように、ノンインターレース走査の撮像装置を用いても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
したがって、本実施形態によれば、撮像画像の背景ノイズを除去し、光源もしくは光源によって照射された被写体の状態を検出でき、被写体が複数存在する場合であっても被写体別に検知することができる。
また、このようなプログラムは、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、フロッピー(登録商標)ディスク等の記録媒体、この記録媒体をセットしたコンピュータによりアクセスし上記プログラムを実行するように構成可能である。
Claims (11)
- 少なくとも一つの光源と、
上記光源または上記光源によって照射された被写体を撮像する少なくとも一つの撮像装置と、
上記撮像装置から取得した信号に対する解析処理を行う解析処理部と、
上記解析処理部の解析結果により上記光源または被写体の状態を検知して判定する検知判定処理を行う判定部と、
複数の被写体の少なくとも画像における検知範囲を含む位置に関する検知情報を記憶可能な位置記憶部と、
少なくとも上記検知範囲の状態において各種属性情報をそれぞれ持ち、当該属性の状態変化を含む情報を記憶する状態記憶部と、
上記判定部にて得られた検知情報から、全画像における被写体の位置と大きさを検索して検知範囲を含む被写体の位置を決定し、被写体に関する検知範囲を含む検知情報を取得して、当該検知情報を上記位置に関する情報として上記位置記憶部に記憶可能な被写体位置決定部と、を有し、
上記解析処理部は、
上記撮像装置から所定走査面周期ごとに上記信号を取得し、複数の異なる走査面間で当該信号の信号レベル差から当該信号レベル差の時間平均を求め、さらに当該時間平均の値をもとに所定の演算を行う解析処理を行い、当該解析処理の演算結果を上記判定部に出力し、
上記位置記憶部に上記検知情報が記憶されている場合には上記検知情報において指定される検知範囲の画像に対して選択的に上記解析処理を行い、
上記判定部は、
光源または被写体を特定する情報および上記属性情報に含まれる、上記位置記憶部で指定する画像の所定範囲に位置する応答速度値を取得し、取得した位置の検知応答速度値から検知時間を決定し、その位置に適した応答速度で検知判定処理を行う
検知システム。 - 上記判定部は、
応答速度値テーブルから速度カウンタの値を取得し、遮断発生カウント値が上記速度カウンタの値より大きいか否かを判定し、
上記遮断発生カウント値が速度カウンタの値より大きくない場合、遮断物である被写体がないものとして、遮断発生カウント値はそのままに保持して、遮断判定結果情報を設定し、
上記遮断発生カウント値が上記速度カウンタの値より大きい場合、遮断物である被写体があるものとして、遮断位置情報を取得し、上記遮断発生カウント値をクリアして、遮断判定結果情報を設定する
請求項1記載の検知システム。 - 上記解析処理部の解析結果を含む信号から少なくともノイズ低減処理を行って、上記判定部に入力するフィルタ処理部を有し、
上記フィルタ処理部は、
上記状態記憶部に記憶されている上記属性情報のうち上記位置記憶部で指定する画像の所定範囲に位置する被写体感度値を取得し、その位置の被写体感度値に適した被写体の閾値判定処理を行う
請求項1または2記載の検知システム。 - 上記フィルタ処理部は、
上記状態記憶部から取得した上記被写体感度値がノイズ除去のための閾値より大きいか否かの判定を行い、上記被写体感度値が上記閾値より大きい場合には遮断物である被写体がないものとして閾値判定結果情報を設定し、上記被写体感度値が上記閾値より大きくない場合には、遮断物である被写体があるものとして閾値判定結果情報を設定して、上記判定部に供給する
請求項3記載の検知システム。 - 上記状態記憶部は、
複数の検知範囲が任意のグループとして関連付けられ、当該グループ分けした状態を記憶可能で、当該グループ単位で結果判定の条件を指定するパラメータを記憶し、
上記判定部は、
上記状態記憶部に記憶されている上記グループ情報を取得し、グループ単位で再判定可能であり、
上記被写体位置決定部は、
取得した位置決定後の検知範囲において、位置決定後の検知判定に上記応答速度を含む固有の属性情報を付加する第1処理と、
上記第1処理で取得した複数の光源または光源に照射された被写体の位置決定後の検知範囲において、複数の光源または被写体位置の判定結果をグループ化して、条件が指定されたパラメータに基づいてグループ単位で再判定する第2処理と、を行うことが可能である
請求項1から4のいずれか一に記載の検知システム。 - 上記状態記憶部は、
上記属性情報に加えて、検知情報が属するグループ番号、グループに属するメンバーの演算情報、グループメンバーの属性情報の判定結果に対する演算結果による判定結果を含むグループ別情報を記憶し、
上記判定部は、
光源または被写体を特定する情報を取得し、上記グループ別情報に含まれる、グループ番号情報を取得し、その情報を基にグループ別状態を判定し、
上記グループ別状態の判定に際し、
このグループ番号が存在するか否かを判定し、グループ番号が存在する場合、グループ番号の演算情報を上記状態記憶部から取得し、このグループ番号に属する光源または被写体の判定結果すべてに対して論理演算を行い、当該グループ番号の判定結果を取得する
請求項5記載の検知システム。 - 上記状態記憶部は、
上記属性情報に加えて、検知情報が属するグループ番号毎に、グループに属するメンバーの演算情報、およびグループメンバーの属性情報の判定結果に対する演算結果による判定結果、連結数、連結グループ番号を含むグループ連結情報を記憶し、
上記判定部は、
上記グループ連結情報に含まれる、グループの連結情報を取得し、その情報を基にグループの連結状態での判定を行い、
上記グループの連結状態での判定に際し、
このグループ番号に連結グループが存在するか否かを判定し、グループ番号に連結番号が存在する場合、連結するグループ番号の演算情報を上記状態記憶部から取得し、連結グループ番号の判定結果すべてに対して論理演算を行い、当該グループ番号の判定結果を取得する
請求項5または6記載の検知システム。 - 上記被写体位置決定部は、
検知範囲の幅が1つのみで固定の場合の第1のモードと、
上記検知範囲の決定において、被写体の大きさを測定し、その座標(x,y)幅をあらかじめ用意したテーブルから現在の座標(x、y)幅を超えたもしくは以下になった大きさのテーブル値の検知範囲を選択する第2のモードと、を有し、
上記第1のモードと上記第2のモードのいずれかを選択可能であり、
上記第2のモードにおいては、
あらかじめ設定された数の検索ブロック毎にx方向およびy方向の全ラインの検索を行ってから、検知範囲の検索処理を行い、上記ライン検索で検知できた連続する縦横ブロックを1つの範囲として当該ブロックの検出強度の総和平均値を求め、検知範囲を決定する
請求項1から7のいずれか一に記載の検知システム。 - 上記被写体位置決定部は、
各決定範囲において、検知強度の範囲微調整は各検知範囲毎に4方向もしくは8方向に検知強度を調査し、最も検知強度の高い場所で最終決定する
請求項8記載の検知システム。 - 少なくとも一つの光源または当該光源によって照射された被写体を少なくとも一つの撮像装置で撮像する撮像ステップと、
撮像装置から所定走査面周期ごとに信号を取得し、複数の異なる走査面間で当該信号の信号レベル差から当該信号レベル差の時間平均を求め、さらに当該時間平均の値をもとに所定の演算を行う解析処理を行う解析処理ステップと、
上記解析処理ステップの解析結果により上記光源または被写体の状態を検知して判定する検知判定処理を行う判定ステップと、
少なくとも検知範囲の状態において各種属性情報をそれぞれ持ち、当該属性の状態変化を含む情報を状態記憶部に記憶する状態記憶ステップと、
上記判定ステップにて得られた検知情報から、全画像における被写体の位置と大きさを検索して検知範囲を含む被写体の位置を決定し、被写体に関する検知範囲を含む検知情報を取得して、当該検知情報を上記位置に関する情報として位置記憶部に記憶する被写体位置決定ステップと、を有し、
上記解析処理ステップにおいて、
上記位置記憶部に上記検知情報が記憶されている場合には上記検知情報において指定される検知範囲の画像に対して選択的に上記解析処理を行うステップを含み、
上記判定ステップにおいて、
光源または被写体を特定する情報および上記属性情報に含まれる、上記位置記憶部で指定する画像の所定範囲に位置する応答速度値を取得し、取得した位置の検知応答速度値から検知時間を決定し、その位置に適した応答速度で検知判定処理を行うステップを含む
検知システムの信号処理方法。 - 少なくとも一つの光源または当該光源によって照射された被写体を少なくとも一つの撮像装置で撮像する撮像処理と、
撮像装置から所定走査面周期ごとに信号を取得し、複数の異なる走査面間で当該信号の信号レベル差から当該信号レベル差の時間平均を求め、さらに当該時間平均の値をもとに所定の演算を行う解析処理を行う解析処理と、
上記解析処理の解析結果により上記光源または被写体の状態を検知して判定する検知判定処理を行う判定処理と、
少なくとも検知範囲の状態において各種属性情報をそれぞれ持ち、当該属性の状態変化を含む情報を状態記憶部に記憶する状態記憶処理と、
上記判定処理にて得られた検知情報から、全画像における被写体の位置と大きさを検索して検知範囲を含む被写体の位置を決定し、被写体に関する検知範囲を含む検知情報を取得して、当該検知情報を上記位置に関する情報として位置記憶部に記憶する被写体位置決定処理と、を有し、
上記解析処理において、
上記位置記憶部に上記検知情報が記憶されている場合には上記検知情報において指定される検知範囲の画像に対して選択的に上記解析処理を行う処理を含み、
上記判定処理において、
光源または被写体を特定する情報および上記属性情報に含まれる、上記位置記憶部で指定する画像の所定範囲に位置する応答速度値を取得し、取得した位置の検知応答速度値から検知時間を決定し、その位置に適した応答速度で検知判定処理を行う処理を含む
検知システムの信号処理をコンピュータに実行させるプログラム。
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