JP6971698B2 - 調光制御装置、その制御方法、および制御プログラム、並びに撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、調光制御装置、その制御方法、および制御プログラム、並びに撮像装置に関し、特に、広角レンズを搭載する撮像装置で行われる調光制御に関する。

一般に、撮像装置の１つに監視カメラがあり、監視カメラには照明装置を備えるものがある。そして、照明装置を備える監視カメラとして、所謂ボックス型の監視カメラが知られている。この監視カメラでは、撮影範囲中心の輝度を上げるか又は撮影範囲を均一な輝度にするために照明装置を備えている。

図７は、従来の監視カメラの一例を説明するための図である。

図示の監視カメラ（撮像装置）１０は複数の照明装置（単に照明と呼ぶ）１１および１２を備えており、これら照明１１および１２は照射範囲が異なる。図示の例では、照明１１では、照明する範囲として照射範囲１４を有し、照明１２は照射範囲１５を有している。

撮影の際には、照明１１および１２を撮影範囲１３の中心に向けて、撮影範囲１３に応じて最適な照明１１および１２の光量を選択するか又は照明１１および１２を組み合わせた光量を選択する。

図８は、従来の監視カメラの他の例を説明するための図である。

図示の監視カメラ（撮像装置）１６は複数の１７および１８を備えており、これら照明１７および１８は照射範囲が異なる。図示の例では、照明１７では、照明する範囲として照射範囲２０を有し、照明１８は照射範囲２１を有している。

さらに、監視カメラ１６は広角レンズを備えており、この監視カメラ１６はその撮影範囲１９が図７に示す撮影範囲１３よりも広くなる。このため、図７に示す監視カメラ１０と同様に撮影範囲の輝度を均一とする設計を行った場合には、照射光が分散される結果、撮影範囲全体における輝度が低下する。

また、図８に示す監視カメラ１６においては、撮影範囲を撮像して得られた画像からその一部分を切り出して切り出し画像を生成することが行われている。切り出し画像を生成する際、撮影範囲全体を均一な輝度とすると、ユーザーが見たい部分（切り出し画像）における輝度が低下し、ユーザーにとっては極めて不便である。そして、監視カメラ１６は広角レンズを搭載しているので、監視カメラ１０に比べて周辺光量低下が大きい。このため、切り出し画像における周辺光量低下を低減するための調光制御を行う必要がある。

周辺光量低下を低減するための調光制御として、例えば、照射範囲が異なる補助光の組み合わせによって効率的に光を照射するようにしたものがある（特許文献１）。さらに、撮影範囲内において予め定められた位置における輝度値の差分に応じて調光制御を変更する手法がある（特許文献２）。

特開２００５−２１５６３４号公報 特開２００６−１２１３６３号公報

ところが、特許文献１および２に記載の手法では、照射角の異なる発光部の組み合わせによって輝度むらを低減するようにしているため、撮影範囲が広範囲になる程、撮影範囲全体の光量が低下してしまう。そして、特許文献１においてはプレ発光を行う必要があり、特許文献２においては予め画像を取得する必要がある。このため、特許文献１および２の手法は、リアルタイム性が求められる監視カメラに適用することは困難である。

従って、本発明の目的は、撮影範囲が広い場合であっても、撮影範囲を最適に照明することができる調光制御装置、その制御方法、および制御プログラム、並びに撮像装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明による調光制御装置は、撮像光学系を介して入射する光学像を撮像部に結像させて画像を得る際に、複数の発光部を制御する調光制御装置であって、前記発光部は光を照射する照射方向が互いに異なっており、予め指定された範囲を切り出し範囲として前記画像から前記切り出し範囲を切り出して切り出し画像を得る切り出し手段と、動体又は顔を検出する検出手段と、前記検出手段が動体又は顔を検出するように設定されていない場合、前記切り出し範囲において前記発光部の各々についてその光量を制御するとともに、前記検出手段が動体又は顔を検出するように設定されている場合、前記切り出し範囲および前記切り出し範囲以外の範囲において、前記発光部の各々についてその光量を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、撮影範囲が広い場合であっても、撮影範囲を最適に照明することができる。

本発明の第１の実施形態による調光制御装置を備える撮像装置の一例を示すブロック図である。 図１に示すカメラにおける調光制御の一例を説明するためのフローチャートである。 図１に示すカメラで行われる調光制御による点灯パターンの一例を示す図である。 図１に示す発光部における照射分布の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態による調光制御装置を備えるカメラの一例を示すブロック図である。 図５に示すカメラにおける調光制御の一例を説明するためのフローチャートである。 従来の監視カメラの一例を説明するための図である。 従来の監視カメラの他の例を説明するための図である。

以下に、本発明の実施の形態による調光制御装置の一例について図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態による調光制御装置を備える撮像装置の一例を示すブロック図である。

図示の撮像装置は、例えば、監視カメラ（以下単にカメラと呼ぶ）１０００であり、レンズ部（撮像光学系）１００、撮像部１１０、映像処理部１２０、画像切り出し部１３０、制御演算部１４０、および発光部１５０乃至１５３を有している。レンズ部１００に備えられたレンズは、広範囲を撮影可能な広角レンズである。また、レンズ部１００はズームおよび絞りに関する現在の設定値を保持する。そして、レンズ部１００はその設定値をレンズ設定情報として制御演算部１４０に送る。なお、レンズ部１００は、カメラ１０００に一体であってもカメラ１０００に対して着脱可能であってもよい。

レンズ部１００を介して入射した光学像が撮像部１１０に結像する。撮像部１１０には、撮像素子およびＡ／Ｄ変換回路などが備えられており、撮像素子は、光学像に応じたアナログ信号を出力する。そして、当該アナログ信号はＡ／Ｄ変換回路によってデジタル信号に変換されて、画像信号として映像処理部１２０に送られる。

映像処理部１２０は、撮像部１１０の出力である画像信号に対して所定の画像処理、を行う。この画像処理として、例えば、現像処理、フィルタ処理、センサ補正（例えば、ゲイン補正処理）、およびノイズ除去処理がある。そして、映像処理部１２０の出力である画像データは画像切り出し部１３０に送られる。

画像切り出し部１３０は、画像データが示す画像について、ユーザーによって指定された切り出し範囲を切り出して切り出し画像を生成する。さらに、画像切り出し部１３０は、当該切り出し範囲を切り出し範囲設定値として制御演算部１４０に送る。なお、ここでは、切り出し範囲は定点（予め定められた範囲）であるものとする。

制御演算部１４０には、レンズ部１００および撮像部１１０の組み合わせによって生じる周辺光量落ち（周辺光量低下）の範囲を示す情報（周辺光量落ち情報）が予め設定されている。さらには、制御演算部１４０には、発光部１５０乃至１５３の各々の照射分布（照射方向）を示す情報（照射分布情報）が設定されている。

制御演算部１４０は、前述のレンズ設定情報、切り出し範囲設定値、周辺光量落ち情報、および照射分布情報に基づいて、発光部１５０乃至１５３の各々における最適な光量を最適光量として求める。そして、制御演算部１４０は当該最適光量に応じて発光部１５０乃至１５３を発光制御する。

発光部１５０乃至１５３の各々は、発光素子、電源部、および温度センサを備えている。演算制御部１５０は前述の最適光量を発光するための電流を電源部から発光素子に供給する。これによって、発光素子は、電源部から供給された電流に応じた光量で発光する。温度センサは発光素子の温度を測定して、測定結果を発光補正情報として制御演算部１４０に送る。

制御演算部１４０には、温度と発光量との関係が規定されており、制御演算部１４０は発光補正情報に応じて最適光量を補正する。

図示の例では、発光部１５０乃至１５３の各々は少なくとも２方向に光を照射するが、その配光角については限定されない。また、発光部１５０乃至１５３に備えられた発光素子の波長域は、例えば、可視光（波長域が４００〜７６０ｎｍ程度）又は近赤外光（波長域が７００〜２５００ｎｍ程度）である。

なお、発光素子（ＬＥＤ）の代わりに、例えば、ＨＩＤランプ又はレーザー光源を用いるようにしてもよい。また、ここでは、発光部１５０乃至１５３の各々は互いに異なる方向に光を照射するものとし、その照射範囲は同一であるとする。

図２は、図１に示すカメラにおける調光制御の一例を説明するためのフローチャートである。

制御演算部１４０は、例えば、ユーザーによって切り出し範囲が初期設定されるか又は変更されたタイミングで、調光制御（光量調整）を開始する。まず、制御演算部１４０は画像切り出し部１３０から切り出し範囲情報（切り出し範囲設定値）を取得する（ステップＳ１０１）。

続いて、制御演算部１４０は切り出し範囲情報（切り出し位置情報ともいう）が示す切り出し範囲と周辺光量落ち情報が示す周辺光量落ちの範囲とを照らし合わせて、その結果に応じて発光部１５０乃至１５３の光量調整のための基本設定値（光量落ち設定値）を設定する（ステップＳ１０２）。つまり、ここでは、制御演算部１４０は切り出し位置情報に応じた（対応する）周辺光量落ち情報を得て、当該周辺光量落ち情報に基づいて光量落ち設定値を設定する。なお、周辺光量落ち情報は、撮像部１１０およびレンズ部１００の組み合わせに応じて決定されるので、切り出した範囲によって一意に決定される。

次に、制御演算部１４０はレンズ設定情報に応じた第１の補正値（補正値１）を求める。（ステップＳ１０３）。前述のように、レンズ設定情報はズーム位置および絞り値を示しており、当該レンズ設定情報に応じて周辺光量落ちが変化する。周辺光量落ちの変化量については、レンズ部１００に備えられたレンズによって決定されるが、一般に、ズーム位置に関してはワイド側ほど周辺光量落ちが大きくなる。また、絞りに関しては解放側に近いほど周辺光量落ちが大きくなる。

続いて、制御演算部１４０は発光部１５０乃至１５３の温度に応じた第２の補正値（補正値２）を求める（ステップＳ１０４）。発光素子は、電流が大きくなる程、その光量が増加するが、光量の増加に伴ってその温度が上昇する。一方、温度が上昇する程、発光素子における光量の上限が低下する。このため、電流が同一であっても、温度の上昇によって発光素子の光量が低下してしまう。そこで、調光制御の際には、温度に応じた発光部１５０乃至１５３の上限光量を第２の補正値とする。

次に、制御演算部１４０は、ステップＳ１０２で得た光量落ち設定値を、第１の補正値で補正する。さらに、制御演算部１４０は第２の補正値によって発光部１５０乃至１５３の各々の光量上限値を補正する。つまり、制御演算部１４０は、光量落ち設定値を、第１の補正値／第２の補正値で補正することになる（ステップＳ１０５）。そして、制御演算部１４０は補正後の光量落ち設定値を得る。

続いて、制御演算部１４０は補正後の光量落ち設定値に基づいて、撮影範囲を最適に照明するための発光部１５０乃至１５３の点灯パターンを決定する（ステップＳ１０６）。そして、制御演算部１４０は当該点灯パターンによって発光部１５０乃至１５３を点灯制御し、光量調整を終了する。

図３は、図１に示すカメラで行われる調光制御による点灯パターンの一例を示す図である。

図２に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１０５までの処理によって補正後の光量落ち設定値が決定される。なお、前述のように、制御演算部１４０には、発光部１５０乃至１５３の各々の照射分布情報が設定されている。

図３においては、切り出し範囲１が複数の領域（ここでは、９領域）に分割され、領域毎に輝度値３、つまり、周辺光量落ち設定値が数値で示されている（数値が大きい程明るい）。一方、照射分布情報（発光部照射分布２）によって、発光部１５０乃至１５３による照明に応じた画像全体における輝度値が数値で複数の領域毎に示されている。

実線の丸で囲んだ領域は、画像上の同一点（同一領域）４であり、制御演算部１４０は同一点における輝度値を加算して、切り出し範囲（つまり、切り出し画像）における輝度分布を得る。

制御演算部１４０は、上述の処理を発光部１５０乃至１５３の各々について行い、切り出し画像における領域の輝度値が略均一となるように、発光部１５０乃至１５３の光量調整を行って点灯パターンを生成する。

図４は、図１に示す発光部における照射分布の一例を示す図である。

図４には、全体画像に対する発光部１５０乃至１５３の照射分布（照射範囲）が示されており、全体画像において、図示の位置に切り出し範囲が規定されているものとする。図示のように、発光部１５１の照射範囲７は当該切り出し範囲１の全部を覆っている。発光部１５０および１５２の照射範囲６および８は切り出し範囲の一部を覆っているが、発光部１５２の照射範囲８は発光部１５０の照射範囲６よりも切り出し範囲１と重複する部分が多い。また、発光部１５３の照射範囲９は切り出し範囲１と全く重ならない。

この場合、切り出し範囲の各領域における輝度値を略均一にするためには、発光部１５０乃至１５３には、発光部１５１≧発光部１５２≧発光部１５０＞発光部１５３＝０％となるように電流が供給される点灯パターンとなる。

このように、本発明の第１の実施の形態では、発光部１５０乃至１５３の照射範囲と画像における切り出し範囲とに応じて、発光部毎の光量を調整する調光制御を行う。これによって、撮影範囲が広い場合であっても、撮影範囲を最適に照明して、切り出し範囲における輝度を適正にすることができる。

［第２の実施形態］
続いて、本発明の第２の実施形態による調光制御装置を備えるカメラの一例について説明する。

図５は、本発明の第２の実施形態による調光制御装置を備えるカメラの一例を示すブロック図である。なお、図５において、図１に示す構成要素と同一の構成要素については同一の参照番号を付す。

図示のカメラ（撮像装置）２０００は、新たに検出部２００を有している。なお、制御演算部の機能は図１に示す制御演算部１４０と異なるので、ここでは参照番号２１０を付す。

検出部２００は、映像処理部１２０から画像データを受けて、当該画像データに所定の検出条件を満たすパターンが存在するか否かを検出する。ここで、所定の検出条件を満たすパターンとは、例えば、動体又は顔などである。検出部２００は、所定の検出条件を満たすパターンを検出したか否かに応じて最低被写体照度情報を制御演算部２１０に送る。

なお、図５に示す画像切り出し部１３０においては、複数の切り出し範囲を指定することができる。そして、画像切り出し部１３０は切り出し範囲毎に切り出し範囲設定値として制御演算部１４０に送る。さらには、ユーザーによって指定された巡回時間に応じて、画像切り出し部１３０は切り出し画像を順次切り替えて表示する。

図６は、図５に示すカメラにおける調光制御の一例を説明するためのフローチャートである。なお、図６において、図２に示すフローチャートのステップと同一のステップについては同一の参照符号を付して説明を省略する。

ステップＳ１０１〜Ｓ１０５の処理を行った後、制御演算部１４０は検出部２００による検出を行うことが設定されているか否かを判定する。つまり、検出を行うことが設定されている場合には、切り出し範囲以外の部分にも光を照射する必要がある。よって、ここでは、制御演算部２１０は、切り出し範囲（切り出し位置）以外においても光量調節が必要であるか否かを判定することになる（ステップＳ３００）。

切り出し位置以外においても光量調節が必要である場合には（ステップＳ２００において、ＹＥＳ）、制御演算部２１０は、検出部２００から得た最低被写体照度情報に応じて、第３の補正値（補正値３）を求める（ステップＳ２０１）。なお、最低被写体照度情報は、検出結果によって最低限必要となる輝度値を示し、例えば、動体が検出された際には、背景と動体とに所定の輝度差が生じる程度の動体の照度をいう。

続いて、制御演算部２１０は第３の補正値によって発光部１５０乃至１５３の光量下限値（設定値）を補正する（ステップＳ２０２）。その後、制御演算部２１０は補正後の光量落ち設定値および光量下限値に基づいて、撮影範囲を最適に照明するための発光部１５０乃至１５３の点灯パターンを決定する（ステップＳ２０３）。

なお、切り出し位置以外において光量調節が必要でない場合には（ステップＳ２００において、ＮＯ）、制御演算部２１０はステップＳ２０３の処理に進む。この場合には、制御演算部２１０は、図２に示すステップＳ１０６と同様に、ステップＳ２０３において補正後の光量落ち設定値に基づいて撮影範囲を最適に照明するための発光部１５０乃至１５３の点灯パターンを決定する。

続いて、制御演算部２１０は、設定された巡回時間が経過するまで待機し、人感時間が経過すると画像データを取得する（ステップＳ２０５）。そして、制御演算部１４０はユーザーによって指定された複数の切り出し範囲（巡回候補位置ともいう）から次の切り出し範囲を選択する（ステップＳ２０５）。その後、制御演算部２１０はステップＳ１０１の処理に戻る。

前述のように、発光部１５０乃至１５３は温度の上昇によって、光量の上限値が低下するという特性がある。このため、ステップＳ２０５の処理では、熱源を分散させるため、現在点灯している発光部から熱抵抗が大きくなるように次の切り出し範囲を決定する。

上述のようにして、動的に切り出し範囲を変更する場合においても撮影範囲に対して適切に調光制御を行うことができる。

このように、本発明の第２の実施形態では、切り出し範囲が動的に変化し、かつ切り出し範囲以外においても光を照射する場合においても、撮影範囲を最適に照明して、切り出し範囲における輝度を適正にすることができる。

なお、ユーザーが指定した切り出し範囲外においては、映像は常時必要ないものの、イベントを検知した場合にはその部分の画像を使用することができる。

上述の実施の形態では、図１において画像切り出し部１３０および制御演算部１４０が調光制御装置として機能する。また、図５において画像切り出し部１３０、検出部２００、および制御演算部２１０が調光制御装置として機能する。

以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。

例えば、上記の実施の形態の機能を制御方法として、この制御方法を調光制御装置に実行させるようにすればよい。具体的には、カメラ１０００のように監視用途の撮像装置の場合、カメラ１０００と通信可能なＰＣ等の外部機器を調光制御装置としてカメラ１０００を制御するシステムも考えられる。そのようなシステムでは、外部機器からの指示に従ってカメラ１０００を制御すればよく、上記の実施の形態の制御演算部１４０や検出部２００などカメラ１０００が実行する機能の一部を外部装置で実行してもよい。また、上述の実施の形態の機能を有するプログラムを制御プログラムとして、当該制御プログラムを調光制御装置が備えるコンピュータに実行させるようにしてもよい。なお、制御プログラムは、例えば、コンピュータに読み取り可能な記録媒体に記録される。

［その他の実施形態］
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１０００，２０００ 撮像装置（カメラ）
１００ レンズ部
１１０ 撮像部
１２０ 映像処理部
１３０ 画像切り出し部
１４０，２１０ 制御演算部
１５０，１５１，１５２，１５３ 発光部

Claims (10)

1. 撮像光学系を介して入射する光学像を撮像部に結像させて画像を得る際に、複数の発光部を制御する調光制御装置であって、
   前記発光部は光を照射する照射方向が互いに異なっており、
   予め指定された範囲を切り出し範囲として前記画像から前記切り出し範囲を切り出して切り出し画像を得る切り出し手段と、
   動体又は顔を検出する検出手段と、
   前記検出手段が動体又は顔を検出するように設定されていない場合、前記切り出し範囲において前記発光部の各々についてその光量を制御するとともに、前記検出手段が動体又は顔を検出するように設定されている場合、前記切り出し範囲および前記切り出し範囲以外の範囲において、前記発光部の各々についてその光量を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする調光制御装置。
2. 前記制御手段は、前記撮像光学系および前記撮像部に応じて規定され、前記切り出し範囲に対応する周辺光量落ちに基づいて前記発光部の各々の光量を制御することを特徴とする請求項１に記載の調光制御装置。
3. 前記制御手段は、前記撮像光学系におけるズーム位置および絞り値と前記発光部の各々の温度とに基づいて前記周辺光量落ちを補正して、補正後の周辺光量落ちに基づいて前記発光部の各々の光量を制御することを特徴とする請求項２に記載の調光制御装置。
4. 前記制御手段は、前記発光部の各々の光量を制御する際、前記発光部の各々における光の照射分布に応じて光量を制御することを特徴とする請求項３に記載の調光制御装置。
5. 前記切り出し範囲以外の範囲において前記発光部の各々についてその光量を制御する場合には、前記制御手段は、前記検出手段による検出結果に応じた最低限必要な輝度値で、さらに前記補正後の周辺光量落ちを補正して、前記発光部の各々の光量を制御することを特徴とする請求項３又は４のいずれか１項に記載の調光制御装置。
6. 前記制御手段は、前記切り出し範囲が変更されたタイミングで前記発光部の各々の光量を制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の調光制御装置。
7. 前記制御手段は、予め設定された巡回時間が経過すると前記切り出し範囲を変更することを特徴とする請求項６に記載の調光制御装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の調光制御装置と、
   撮像光学系を介して入射する光学像が結像し前記光学像に応じた画像信号を出力する撮像部と、
   前記画像信号に対して所定の画像処理を行って前記画像を示す画像データを生成する映像処理手段と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
9. 撮像光学系を介して入射する光学像を撮像部に結像させて画像を得る際に、光を照射する照射方向が互いに異なる複数の発光部を制御する調光制御装置の制御方法であって、 予め指定された範囲を切り出し範囲として前記画像から前記切り出し範囲を切り出して切り出し画像を得る切り出しステップと、
   動体又は顔を検出する検出ステップと、
   前記検出ステップにおいて動体又は顔を検出するように設定されていない場合、前記切り出し範囲において前記発光部の各々についてその光量を制御するとともに、前記検出ステップにおいて動体又は顔を検出するように設定されている場合、前記切り出し範囲および前記切り出し範囲以外の範囲において、前記発光部の各々についてその光量を制御する制御ステップと、
   を有することを特徴とする制御方法。
10. 撮像光学系を介して入射する光学像を撮像部に結像させて画像を得る際に、光を照射する照射方向が互いに異なる複数の発光部を制御する調光制御装置で用いられる制御プログラムであって、
    前記調光制御装置に備えられたコンピュータに、
    予め指定された範囲を切り出し範囲として前記画像から前記切り出し範囲を切り出して切り出し画像を得る切り出しステップと、
    動体又は顔を検出する検出ステップと、
    前記検出ステップにおいて動体又は顔を検出するように設定されていない場合、前記切り出し範囲において前記発光部の各々についてその光量を制御するとともに、前記検出ステップにおいて動体又は顔を検出するように設定されている場合、前記切り出し範囲および前記切り出し範囲以外の範囲において、前記発光部の各々についてその光量を制御する制御ステップと、
    を実行させることを特徴とする制御プログラム。

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