JP6252657B2 - 調整装置、調整方法およびプログラム - Google Patents
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Description
赤外線を検出して画像を撮像する撮像手段と、
前記赤外線照射手段から照射される赤外線の照射強度を調整する赤外線制御手段と、
前記赤外線制御手段により前記照射強度が調整された場合の前記画像における、前記赤外線照射手段により赤外線が照射される第1エリアの第1輝度、および、前記撮像手段によって撮像された画像における前記第1エリア外に配置された複数の第2エリアのそれぞれの輝度を基準値である第2輝度として、記憶する記憶手段と、
前記撮像手段により撮像された前記画像における前記複数の第2エリアのそれぞれの第3輝度を求め、前記複数の第2エリアのうち少なくともいずれかに対応する前記第3輝度と前記基準値として記憶された第2輝度との差の絶対値が、所定値以上である場合、前記差に基づいて輝度補正値を算出し、前記輝度補正値により前記第1輝度を補正する輝度演算手段と、
を備える。
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る調整方法は、 赤外線を照射するステップと、
赤外線を検出して撮像し、画像を生成するステップと、
照射する赤外線の照射強度を調整するステップと、
前記照射強度を調整した場合の前記画像における赤外線が照射される第1エリアの第1輝度、および、前記画像を生成するステップによって生成された画像における前記第1エリア外に配置された第2エリアの輝度を基準値である第2輝度として、記憶するステップと、
撮像した前記画像における前記第2エリアの第3輝度を求め、前記第3輝度と前記基準値として記憶された第2輝度とにより算出された結果に基づいて、前記第1輝度を補正するステップと、
を備える。
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るプログラムは、赤外線を照射するステップと、
赤外線を検出して撮像し、画像を生成するステップと、
照射する赤外線の照射強度を調整するステップと、
前記照射強度を調整した場合の前記画像における赤外線が照射される第1エリアの第1輝度、および、前記画像を生成するステップによって生成された画像における前記第1エリア外に配置された第2エリアの輝度を基準値である第2輝度として、記憶するステップと、
撮像した前記画像における前記第2エリアの第3輝度を求め、前記第3輝度と前記基準値として記憶された第2輝度とにより算出された結果に基づいて、前記第1輝度を補正するステップと、
をコンピュータに実行させる。
図1は、実施形態に係る操作入力システムの全体構成の例を示す図である。図1を参照しながら、本実施形態に係る操作入力システム1の全体構成について説明する。なお、以下の説明において、図1に示す操作入力システム1が自動車に搭載される場合を例に説明するが、これに限定されるものではなく、電車または飛行機等に搭載されるものとしてもよい。
車内のダッシュボードに設置され、ダッシュボードから斜め上方の車内のルーフに向かう撮像方向となるように設置するようにするのが望ましい。これによって、後述するジェスチャー操作認識処理において、自動車のウィンドウから入り込んでくる太陽光等の外乱によるジェスチャーの検出精度の低下を抑制することができる。
図2は、実施形態の入力コントローラのブロック構成の例を示す図である。図2を参照しながら、本実施形態の入力コントローラ10のブロック構成について説明する。
図3は、実施形態の入力コントローラにおける赤外線LEDの輝度調整処理の動作例を示すフローチャートである。図4は、実施形態のカメラユニットによって撮像される画像およびサンプルエリアの例を示す図である。図3および4を参照しながら、本実施形態の入力コントローラ10における赤外線LEDユニット11から照射される赤外線についての輝度調整処理について説明する。
制御ユニット14のLED制御部142は、赤外線LEDユニット11から所定強度の赤外線をある程度の広がりをもった状態で照射させる。カメラユニット12は、自動車のルーフに向かう撮像方向の画像を撮像し、画像を制御ユニット14の輝度演算部141に送信する。カメラユニット12が撮像する画像は、赤外線LEDユニット11から照射された赤外線のうち自動車のルーフ等から反射した赤外線が赤外線透過フィルタ412を透過して撮像された白黒の画像である。そして、ステップS12へ進む。
輝度演算部141は、図4に示すように、受信した画像である撮像画像201において、赤外線LEDユニット11からルーフに照射される赤外線のエリアである照射領域251内に含まれる所定のエリアである照射領域サンプルエリア202(第1エリア)の輝度の平均値(以下、照射部輝度平均値という)(第4輝度)を算出する。また、輝度演算部141は、撮像画像201において、照射領域251外の所定のエリアである周辺部サンプルエリア203a〜203d(第2エリア)それぞれの輝度の平均値(以下、周辺部輝度平均値という)を算出する。輝度演算部141は、算出した周辺部サンプルエリア203a〜203dそれぞれの輝度の平均値から最大の平均値(以下、周辺部輝度最大平均値という)(第5輝度)を抽出する。この場合、赤外線が照射されている照射領域251内の照射領域サンプルエリア202の輝度は高く、赤外線が照射されていない照射領域251外の周辺部サンプルエリア203a〜203dの輝度は低い状態となる。そして、輝度演算部141は、照射部輝度平均値と周辺部輝度最大平均値との差である輝度差を算出する。そして、ステップS13へ進む。なお、周辺部サンプルエリア203a〜203dについて、区別なく称する場合、または総称する場合、単に、周辺部サンプルエリア203というものとする。
LED制御部142は、輝度差と所定の目標値とを比較する。LED制御部142による輝度差と目標値との比較の結果、輝度差が目標値よりも大きい場合(ステップS13:大)、ステップS14へ進み、輝度差が目標値よりも小さい場合(ステップS13:小)、ステップS15へ進み、そして、輝度差が目標値と同じである場合(ステップS13:同)、ステップS16へ進む。
LED制御部142は、赤外線LEDユニット11から照射している赤外線の強度を所定量小さくする。そして、ステップS11に戻り、再び、カメラユニット12は画像を撮像する。
LED制御部142は、赤外線LEDユニット11から照射している赤外線の強度を所定量大きくする。そして、ステップS11に戻り、再び、カメラユニット12は画像を撮像する。
LED制御部142は、輝度差と所定の目標値とが同じである場合、そのときの赤外線LEDユニット11からの赤外線の照射強度を維持し、輝度演算部141は、照射領域サンプルエリア202の輝度最大値(第1輝度)を求め、その輝度最大値を記憶部146に記憶させる。さらに、LED制御部142は、輝度差と所定の目標値とが同じである場合において、ステップS12において輝度演算部141により算出された周辺部サンプルエリア203a〜203dそれぞれの周辺部輝度平均値(第2輝度)を、記憶部146に記憶させる。ここで、記憶部146に記憶された周辺部輝度平均値を、「基準輝度平均値」というものとする。
図5は、実施形態の入力コントローラにおけるジェスチャー操作認識処理の動作例を示すフローチャートである。図6は、実施形態の入力コントローラにより撮像された画像の二値化画像の例を示す図である。図7は、実施形態の入力コントローラにより撮像された画像の二値化画像から距離変換と輪郭抽出とを行って求めた輪郭抽出画像を示す図である。図5〜7を参照しながら、本実施形態の入力コントローラ10におけるジェスチャー操作認識処理について説明する。
カメラユニット12は、自動車のルーフに向かう撮像方向の画像を撮像し、画像を制御ユニット14の輝度演算部141に送信する。そして、ステップS32へ進む。
輝度演算部141は、受信した画像である撮像画像201(図4参照)において、周辺部サンプルエリア203a〜203dそれぞれの周辺部輝度平均値(第3輝度)を算出する。また、輝度演算部141は、算出した周辺部輝度平均値と、記憶部146に記憶された基準輝度平均値との差の絶対値を周辺部サンプルエリア203ごとに算出する。そして、輝度演算部141は、算出した絶対値がそれぞれ所定値以上であるか否かを判定する。すべての周辺部サンプルエリア203に対応する絶対値が所定値以上である場合、輝度演算部141は、操作入力システム1を搭載する自動車がトンネルに突入した等の外部環境の明るさに変化が生じたものと判定し、ステップS33へ進む。一方、周辺部サンプルエリア203に対応する絶対値のうち少なくともいずれかが所定値未満である場合、輝度演算部141は、外部環境の明るさに変化が生じていないと判定し、ステップS34へ進む。
輝度演算部141は、周辺部サンプルエリア203ごとの周辺部輝度平均値と基準輝度平均値との差の平均値を算出し、この平均値を輝度補正値とする。輝度演算部141は、記憶部146に記憶されている輝度最大値に対して、輝度補正値を加算することにより補正し、記憶部146に記憶されている輝度最大値を、補正した輝度最大値に更新する。そして、ステップS34へ進む。
輝度演算部141は、受信した画像を構成する各画素の画素値と、記憶部146に記憶されている輝度最大値とを比較して画像を二値化し、図6に示す二値化画像201aを生成する。例えば、輝度演算部141は、受信した画像を構成する各画素の画素値が、輝度最大値よりも大きい場合、値が「1」である画素に変換し、輝度最大値以下である場合、値が「0」である画素に変換して、二値化画像201aを生成する。そして、ステップS35へ進む。
図6に示した二値化画像201aは、撮像した画像を二値化した例を示すものであり、画素値「1」の画素の塊であるブロックとしてブロック301〜303を有している。運転者は、入力コントローラ10のカメラユニット12の前に手をかざすと、赤外線LED401から照射した赤外線が手に当たる。手をかざす前は、赤外線LED401から照射した赤外線は、車内のルーフに当たっていたが、手をかざすことによって、ルーフまでの距離よりも短い手の位置で反射し、カメラユニット12に入射することになる。したがって、手をかざした状態でカメラユニット12により撮像された画像において、手の領域部分の輝度は、手をかざしていない状態でカメラユニット12により撮像された画像においてルーフに相当する部分の輝度と比較して高い値となる。よって、カメラユニット12により撮像された画像を二値化すると、手の領域部分の画素の画素値は「1」となり、手の領域以外の部分の画素の画素値は「0」となる。
画像処理部143は、二値化画像201aにおける手の領域の候補であるブロック301の面積を、所定の閾値と比較し、閾値よりも大きい場合、ブロック301が手の領域に対応するものであると判定する。画像処理部143は、二値化画像201aにおいて手の領域の候補であるブロック301の面積が所定の閾値以下である場合、ブロック301が手の領域のブロックでないと判断し、ジェスチャー操作認識処理を終了する。一方、画像処理部143は、手の領域の候補であるブロック301の面積が所定の閾値より大きい場合、ブロック301が手の領域のブロックであると判断し、ステップS37へ進む。
画像処理部143は、二値化画像201aにおいて、手の領域のブロックと判定したブロック301の輪郭線を抽出した図7に示す輪郭抽出ブロック301aを含む輪郭抽出画像201bを得る。具体的には、画像処理部143は、二値化画像201aのうちブロック301以外のブロックであるブロック302、303を消去した画像に対して、距離変換処理を実行する。ここで、距離変換処理とは、二値化画像における画素値が「1」である画素の画素値を、その画素から最も近い画素値が「0」である画素までの距離に置換する処理である。距離変換処理した画像において、距離が「1」である画素を結ぶことによって、画像における図形の輪郭線を求めることができる。このようにして求めた画像が輪郭抽出画像201bである。さらに、画像処理部143は、輪郭抽出ブロック301aの輪郭線の長さを算出する。そして、ステップS38へ進む。
ジェスチャー判定部144は、ここでは、例えば、運転者の手によるジェスチャーとして「グー」、「チョキ」および「パー」のいずれのジェスチャーであるかを判定するものとする。手のジェスチャーが「パー」である場合、指それぞれの輪郭線が現れるため、輪郭線が長くなるのに対し、「グー」である場合、手の形状が楕円のようになるため輪郭線も短くなるという特徴がある。ここで、特徴量として(輪郭線の長さ)/(面積の平方根)を定義する。「パー」のような複雑な図形の場合、上述の特徴量は大きくなり、「グー」のような単純な図形の場合、特徴量は小さくなり、「チョキ」の場合は、特徴量はそれらの中間の値となることから、この特徴量を採用することによって、「グー」、「チョキ」および「パー」のジェスチャーの判定が可能となる。ジェスチャー判定部144は、画像処理部143によって算出されたブロック301の面積、および、輪郭抽出ブロック301aの輪郭線の長さから上述の特徴量を算出し、この特徴量に基づいて、手のジェスチャーが「グー」、「チョキ」または「パー」のいずれであるか判定する。そして、ステップS39へ進む。
コマンド生成部145は、ジェスチャー判定部144によって判定されたジェスチャーに対応するカーナビゲーション装置20に対する操作コマンドを生成する。そして、ステップS40へ進む。
コマンド生成部145は、生成した操作コマンドを、通信インターフェース13および通信ケーブル30を介して、カーナビゲーション装置20に送信する。カーナビゲーション装置20は、受信した操作コマンドにしたがって、操作コマンドに対応した機能を実行する。
10 入力コントローラ
11 赤外線LEDユニット
12 カメラユニット
13 通信インターフェース
14 制御ユニット
20 カーナビゲーション装置
30 通信ケーブル
141 輝度演算部
142 LED制御部
143 画像処理部
144 ジェスチャー判定部
145 コマンド生成部
146 記憶部
201 撮像画像
201a 二値化画像
201b 輪郭抽出画像
202 照射領域サンプルエリア
203、203a〜203d 周辺部サンプルエリア
251 照射領域
301〜303 ブロック
301a 輪郭抽出ブロック
401 赤外線LED
411 カメラ
412 赤外線透過フィルタ
421 表示画面
Claims (11)
- 赤外線を照射する赤外線照射手段と、
赤外線を検出して画像を撮像する撮像手段と、
前記赤外線照射手段から照射される赤外線の照射強度を調整する赤外線制御手段と、
前記赤外線制御手段により前記照射強度が調整された場合の前記画像における、前記赤外線照射手段により赤外線が照射される第1エリアの第1輝度、および、前記撮像手段によって撮像された画像における前記第1エリア外に配置された複数の第2エリアのそれぞれの輝度を基準値である第2輝度として、記憶する記憶手段と、
前記撮像手段により撮像された前記画像における前記複数の第2エリアのそれぞれの第3輝度を求め、前記複数の第2エリアのうち少なくともいずれかに対応する前記第3輝度と前記基準値として記憶された第2輝度との差の絶対値が、所定値以上である場合、前記差に基づいて輝度補正値を算出し、前記輝度補正値により前記第1輝度を補正する輝度演算手段と、
を備えた調整装置。
- 前記輝度演算手段は、前記第2エリアが複数であり、前記複数の第2エリアのうち少なくともいずれかに対応する前記第3輝度と前記基準値として記憶された第2輝度との差の絶対値が、前記所定値以上である場合、前記第1輝度を補正する請求項1に記載の調整装置。
- 前記輝度演算手段は、前記複数の第2エリアのうちすべてに対応する前記第3輝度と前記基準値として記憶された第2輝度との差の絶対値が、前記所定値以上である場合、前記第1輝度を補正する請求項1または2に記載の調整装置。
- 前記輝度演算手段は、前記第1エリアの輝度の平均値である第4輝度と、前記複数の第2エリアについてのそれぞれの輝度の平均値のうち最大の値である第5輝度との輝度差を算出し、
前記赤外線制御手段は、前記輝度差が所定の目標値になるように、前記照射強度を調整し、
前記輝度演算手段は、前記輝度差が前記所定の目標値になった場合における前記第1輝度および前記第2輝度を前記記憶手段に記憶させる請求項1から3のいずれか一項に記載の調整装置。 - 前記第1輝度は、前記第1エリアの輝度の最大値である請求項1から4のいずれか一項に記載の調整装置。
- 前記第2輝度および前記第3輝度は、前記第2エリアの輝度の平均値である請求項1から5のいずれか一項に記載の調整装置。
- 赤外線を照射する赤外線照射手段と、
赤外線を検出して画像を撮像する撮像手段と、
前記赤外線照射手段から照射される赤外線の照射強度を調整する赤外線制御手段と、
前記赤外線制御手段により前記照射強度が調整された場合の前記撮像手段によって撮像された画像における、前記赤外線照射手段により赤外線が照射される第1エリアの第1輝度、および、前記画像における前記第1エリア外に配置された複数の第2エリアのそれぞれの輝度を基準値である第2輝度として、記憶する記憶手段と、
前記撮像手段により撮像された前記画像における前記複数の第2エリアのそれぞれの第3輝度を求め、前記複数の第2エリアのうち少なくともいずれかに対応する前記第3輝度と前記基準値として記憶された第2輝度とにより算出された結果に基づいて、前記第1輝度を補正する輝度演算手段と、
を備えた調整装置。 - 前記照射強度の調整を所定間隔に実行する請求項1から7のいずれか一項に記載の調整装置。
- 前記撮像手段は、少なくとも赤外線を検出する撮像素子と、前記撮像素子の入射側に配置された赤外線透過フィルタと、を含む請求項1から8のいずれか一項に記載の調整装置。
- 赤外線を照射するステップと、
赤外線を検出して撮像し、画像を生成するステップと、
照射する赤外線の照射強度を調整するステップと、
前記照射強度を調整した場合の前記画像における赤外線が照射される第1エリアの第1輝度、および、前記画像を生成するステップによって生成された画像における前記第1エリア外に配置された第2エリアの輝度を基準値である第2輝度として、記憶するステップと、
撮像した前記画像における前記第2エリアの第3輝度を求め、前記第3輝度と前記基準値として記憶された第2輝度とにより算出された結果に基づいて、前記第1輝度を補正するステップと、
を有する調整方法。 - 赤外線を照射するステップと、
赤外線を検出して撮像し、画像を生成するステップと、
照射する赤外線の照射強度を調整するステップと、
前記照射強度を調整した場合の前記画像における赤外線が照射される第1エリアの第1輝度、および、前記画像を生成するステップによって生成された画像における前記第1エリア外に配置された第2エリアの輝度を基準値である第2輝度として、記憶するステップと、
撮像した前記画像における前記第2エリアの第3輝度を求め、前記第3輝度と前記基準値として記憶された第2輝度とにより算出された結果に基づいて、前記第1輝度を補正するステップと、
をコンピュータに実行させるプログラム。
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