JP5991603B1 - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
Description
監視カメラが光学フィルタを切り替えて使用するフィルタ切替機構を有する場合、フィルタの切り替えに長い時間がかかってしまうと、照度の変化や風等の外乱要因により撮像条件が変化する可能性がある。従って、撮像中のフィルタの切り替えの途中で撮像条件が変化した場合、NDVI等の植物の生育指標を精度良く推定することができなかった。そこで、第1の実施形態では、監視カメラが安価な構成であっても、撮像中、照度の変化や風等の外乱要因の影響により撮像条件が変化する可能性が低くする監視カメラの例について説明する。
図1は、第1の実施形態の監視カメラ10の内部構成の一例を示すブロック図である。監視カメラ10は、被写体である植物を撮像してその撮像画像を出力する。監視カメラ10は、レンズ11、光学モジュール13、フィルタ切替機構15、ABF(オートバックフォーカス)機構21、CPU25、画像処理部28及び送信部29を有する。
第1の実施形態では、植物の生育状況を観察する指標として、正規化植生指数(NDVI)を用いる場合を示したが、植物の光合成の活性度合いを表す指標である光合成指標(PRI)を用いてもよく、NDVIと同様の手順で分析することが可能である。
第1の実施形態では、フレーム161をその長手方向にスライド移動させることで、6枚のフィルタF1〜F6を切り替えていたが、この場合、フレーム161及びフレームケース164は、細長い板状に形成されるので、フィルタの枚数が多くなると、フレーム161及びフレームケース164の外形が一方向に延びて長くなり、監視カメラの筐体は取扱いに不便な形状となる。変形例では、フレーム及びフレームケースを円盤状に形成した場合を示す。
監視カメラが光学フィルタを切り替えて撮像する場合、例えばNDVIを演算するために、赤色(R)フィルタやIR(赤外光又は近赤外光)フィルタを透過させて撮像した画像は、ユーザにとって必要の無い画像である。つまり、RフィルタやIRフィルタを透過させた撮像画像は、特定の波長を有する光だけを撮像した画像であるので、この撮像画像をモニタの画面に表示した場合、ユーザに対し画像が反転したような印象を与え、ユーザは監視カメラが故障していると誤認識するおそれがあった。また、RフィルタやIRフィルタを通過させた撮像画像は専門知識を有する者でないと植物の正確な育成状況を把握することは困難であり、そのような専門知識を有さない者は、本来植物の育成状況として正常である葉や茎、幹等の部位が枯死している等と勘違いをしてしまう可能性もあった。そこで、第2の実施形態では、ユーザが監視カメラの故障や撮像対象である植物の育成状況を誤認識することを防ぐ監視カメラの例について説明する。
第2の実施形態の監視カメラは第1の実施形態とほぼ同一の構成を有する。第1の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を用いることで、その説明を省略する。
監視カメラが光学フィルタを切り替えて撮像する場合、天候や時間帯によって太陽光の照度や色温度が変化するので、植物の生育指標を正確に推定することが難しかった。葉の緑色成分は、太陽光の照度によって直線的に輝度が変化し、その他の色成分は葉の植生状態によって輝度が変化する。例えば、葉の緑色成分は曇天の時には照度が低くなるので、輝度が小さくなり暗くて見えづらくなる。また、朝方は、太陽光の色温度が青色に近くなるので、葉が青く見えたり、夕方は、太陽光の色温度がオレンジ色に近くなるので、葉に赤みが生じて見えたりする。このように、太陽光の照度や色温度の変化によって、葉の活性度が分かりにくくなり、ユーザの誤判断に繋がる。そこで、第3の実施形態では、太陽光等の光の変化による影響を受けても、植物の生育指標の誤差を低減できるようにする監視カメラの例について説明する。
第3の実施形態の監視カメラは第1の実施形態とほぼ同一の構成を有する。第1の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を用いることで、その説明を省略する。
上記第1〜第3の各実施形態では、監視カメラが、NDVIやPRIの演算、NDVI画像の生成、露光制御、及び色温度補正制御を行っていたが、監視カメラは撮像した画像の画像データをPC(パーソナルコンピュータ装置)に送信するだけで、PCが監視カメラから受信した画像データを基に、上記処理を行ってもよい。
10,10A 監視カメラ
11 レンズ
13 光学モジュール
13z 絞り
15,15A フィルタ切替機構
16,16A フィルタ保持部
16z フォトセンサ
17,24 モータ
17z シャフト
18 ギアボックス
18w,18y,18z 歯車
18A ピニオンギア
20,20A カメラ本体機構
20z 枠体
21 ABF機構
22 イメージセンサ
22z センサ基板
25 CPU
28,28A 画像処理部
28z アンプ
29 送信部
30 モニタ
50 PC
51 CPU
52 通信部
53 操作部
54 メモリ
55 モニタ
161,161A フレーム
161z,161y,161x,161w,161u 開口部
163,163A ラック
164,164A フレームケース
164z,164y,164x,164w,164u 細孔
165 レール
F1〜F6 フィルタ
GZ1 カラー画像
GZ2 IR画像
GZ3 R画像
GZ4 NDVI画像
Claims (9)
- 近赤外光又は赤外光をカットする可視光フィルタと、
植物のNDVI(Normalized Difference Vegetation Index)に関する近赤外光又は赤外光を通過させるIRフィルタと、
前記NDVIに関する赤色光を通過させるRフィルタと、
植物のPRI(Photochemical Reflectance Index)に関する530nm帯の光を通過させる第1のフィルタと、
前記PRIに関する570nm帯の光を通過させる第2のフィルタと、
前記可視光フィルタと、前記IRフィルタと、前記Rフィルタと、前記第1のフィルタと、前記第2のフィルタを保持するホルダと、
前記ホルダを動かして、前記可視光フィルタ、前記IRフィルタ、前記Rフィルタ、前記第1のフィルタ及び前記第2のフィルタのうちいずれかに切り替える切替部と、
前記可視光フィルタを介して前記植物のカラー画像を撮像し、前記IRフィルタを介して前記植物のIR画像を撮像し、前記Rフィルタを介して前記植物のR画像を撮像し、前記第1のフィルタを介して前記植物の第1画像を撮像し、前記第2のフィルタを介して前記植物の第2画像を撮像する撮像部と、
前記IR画像及び前記R画像を用いて、前記NDVIの演算を行うとともに、前記第1画像及び前記第2画像を用いて、前記PRIの演算を行う演算部と、を備え、
前記可視光フィルタ、前記IRフィルタ、前記Rフィルタ、前記第1のフィルタ及び前記第2のフィルタのうち、前記IRフィルタと前記Rフィルタとは隣り合って前記ホルダに保持され、かつ前記第1のフィルタと前記第2のフィルタとは隣り合って前記ホルダに保持される、
撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置であって、
前記IRフィルタ及び前記Rフィルタは、前記第1のフィルタ及び前記第2のフィルタより前記可視光フィルタに近接して配置される、
撮像装置。 - 請求項1又は2に記載の撮像装置であって、
前記撮像部は、前記カラー画像、前記IR画像、前記R画像の順に撮像を行い、
前記切替部は、前記撮像部の撮像順序に対応して、前記可視光フィルタ、前記IRフィルタ及び前記Rフィルタの順に切り替える、
撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置であって、
前記切替部によって切り替えられる前記IRフィルタ又は前記Rフィルタを検出可能な位置に配置される少なくとも1つのセンサと、
前記少なくとも1つのセンサの出力に応じて、切り替えの対象となる前記IRフィルタ又は前記Rフィルタを特定するフィルタ特定部と、を更に備える、
撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置であって、
前記撮像部に入射する前記植物の反射光の光量を調節する絞り部、を更に備え、
前記撮像部が前記IR画像及び前記R画像を撮像する間、前記絞り部は、固定値の絞り量に設定される、
撮像装置。 - 請求項4に記載の撮像装置であって、
前記少なくとも1つのセンサは、前記植物からの反射光を受光する少なくとも1つのフォトセンサであり、
前記フィルタ特定部は、前記少なくとも1つのフォトセンサの受光波形に応じて、切り替えの対象となる前記IRフィルタ又は前記Rフィルタを特定する、
撮像装置。 - 請求項6に記載の撮像装置であって、
前記ホルダは、前記IRフィルタに対応する第1の開口部と、前記Rフィルタに対応する第2の開口部を有し、
前記少なくとも1つのフォトセンサは、前記第1の開口部又は前記第2の開口部を介して前記植物からの反射光を受光して、前記第1の開口部に対応する第1の受光波形と前記第2の開口部に対応する第2の受光波形を出力し、
前記フィルタ特定部は、前記第1の受光波形又は前記第2の受光波形に基づいて、前記IRフィルタ又は前記Rフィルタを特定する、
撮像装置。 - 請求項6に記載の撮像装置であって、
前記ホルダは、前記IRフィルタに対応する第1の磁性体と、前記Rフィルタに対応する第2の磁性体を有し、
前記少なくとも1つのセンサは、前記第1の磁性体又は前記第2の磁性体から発生する磁界を検出して、前記第1の磁性体に対応する第1の信号と前記第2の磁性体に対応する第2の信号を出力し、
前記フィルタ特定部は、前記第1の信号又は前記第2の信号に基づいて、前記IRフィルタ又は前記Rフィルタを特定する、
撮像装置。 - 請求項6に記載の撮像装置であって、
前記ホルダは、所定の位置に突起を備え、
前記切替部は、前記ホルダを動かす駆動部及び前記突起と接触可能なスイッチを備え、
前記スイッチは、前記突起と接触すると信号を出力し、
前記フィルタ特定部は、前記信号及び前記駆動部の回転量に基づいて、前記IRフィルタ又は前記Rフィルタを特定する、
撮像装置。
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