JP7038690B2 - カメラの傾斜角調整をアシストする方法 - Google Patents

Description

本発明は、サーマルカメラの位置決め、特に、傾斜角を調整することによる位置決めの分野に関する。

撮像の技術分野では、被写界深度（ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｆｉｅｌｄ又はＤｏＦ）は、考慮すべき重要な要素である。カメラの視野（ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ又はＦｏＶ）におけるＤｏＦは、許容可能なシャープネスをもって結像された画像内の最も近いオブジェクトと最も遠いオブジェクトとの間の距離として定められる。換言すると、ＤｏＦは、撮像された画像内に焦点が合っているエリアを説明するものである。ＤｏＦは、例えば、カメラの光学系（絞り、センササイズ）及び焦点など、様々な要素に依存する。

監視カメラのアプリケーションについて、撮像された画像内のＤｏＦが大きいことは多くの場合、監視しているシーン内のオブジェクトを検出し、可能であれば特定することでさえも可能とするために有益である。したがって、（光学系及び焦点において）適切な構成を持つ監視カメラが、特定の監視アプリケーションに基づいて選択され、所望するＤｏＦを可能とすべきである。利用可能なＤｏＦを十分に使用できるようにするために、監視カメラの位置もまた、考慮すべきパラメータである。特に、カメラが、傾斜方向にどのように位置しているかが重要である。

その結果、監視カメラの位置決めと、特に、その位置決めに含まれる傾斜角調整（つまり、ＦｏＶの垂直方向への調整）は、注意して行われなければならない。利用可能なＤｏＦを十分に使用できるようにするために、その位置を微調整するプロセスは多くの場合、時間がかかるものである。最適なシナリオでは、設置者は、時間的な煩わしさから解放され、取得した画像を、例えばラップトップ又は別のモバイルデバイス上で見ながら、カメラ位置を調整できる。しかし、監視インストレーションはほとんどの場合、そのようにシンプルなものではない。例えばポール上の高い位置での設置作業、又は、狭い空間での設置作業は、安全にカメラを調整しながらラップトップを見ることを難しくする。そしてこれらは多くの場合、設置及びインストレーションのための時間が限られている。例えば、鉄道システムに関連してカメラを設置する場合、設置中には列車の通行を一時的に止めなければならない。そしてもちろん、そのように列車の通行を止める時間は、できるだけ短くすることが非常に重要である。

したがって、カメラの設置プロセスをアシストして簡素化し、カメラの設置及びインストレーションに必要な時間を最小化することに貢献するソリューションが必要とされている。この必要性は特に、固定監視カメラにとって大きい。

本発明の目的は、高い位置からの角度にてシーンを監視することを意図する監視カメラの設置中に、アシストすることと、援助することと、を行う方法を提供することである。これらのタイプの監視カメラは、傾斜調整中に特段の注意を払うべきであるが、その設置プロセスは多くの場合に複雑で、時間も限られている。

第１の態様によると、高い位置からの角度にてシーンを監視するために、傾斜可能に設置されたサーマルカメラの傾斜角調整をアシストする方法により、これら及び他の目的が、完全に、又は、少なくとも部分的に、達成される。この方法は、
サーマルカメラを初期傾斜角にて配置することと、
サーマルカメラにより、少なくとも１つのサーマルイメージを取得することと、
少なくとも１つのサーマルイメージから、カメラビューの、垂直方向に間隔があけられた部分に対応する画像部分の一連のシャープネスインジケータを決定することと、
一連のシャープネスインジケータ内の最大値を特定することと、
特定された最大値に基づいて、ターゲットシャープネスインジケータを、特定された最大値の所定の割合として決定することと、
カメラの視野（ＦｏＶ）の下部のシャープネスインジケータが、決定されたターゲットシャープネスインジケータに等しい、サーマルカメラのターゲット傾斜角を示すターゲット信号を提供することにより、傾斜角調整中にアシストを行うことと、
を含む。

本発明に係る方法は、高い位置からの（つまり、高角度からの）シーンの監視のために、サーマルカメラを設置する際に、ユーザにアシスタンスを提供する。本発明は、画像部分のシャープネスと、カメラとシーンの結像された部分との間の距離と、の間の光学特有の関係が、傾斜角調整でのアシストに利用され得ることの認識に基づいている。より具体的には、本発明は、カメラの近傍限界（例えば、過焦点近傍限界）から、焦点距離での最大シャープネスに到達するまでの距離の増加と共に、シャープネスが増加することを利用する。焦点距離を超えると、シャープネスは減少する。これは、焦点距離及び光学系のタイプ（例えば、絞り又はセンササイズ）から正当に独立している、光学特有の関係の一般的な特徴である。一連のシャープネスインジケータを取得することにより、傾斜角度を付けるためのリファレンスを提供する最大値が特定され得る。ターゲット傾斜角は、画像の下部が、最大シャープネスの所定の割合に対応するターゲットシャープネスインジケータを有する傾斜角として定められている。所定の割合は予め設定され、例えば焦点距離及び光学系に依存する。

さらに詳細に説明すると、最大値は、カメラビューの様々な画像部分内の一連のシャープネスインジケータを取得することにより特定される。画像部分のそれぞれは、同じＦｏＶであってよい。つまりこれらは、単一の、取得したサーマルイメージから決定されてよい。又はこれらは、異なる視野にあってよい。つまり、カメラについて様々な傾斜角にて取得された、複数のサーマルイメージから決定されてよい。最大値が特定されると、その最大値の所定の割合が、ターゲットシャープネスインジケータとして設定される。この割合は、様々な要素に基づいて選択されてよい。１つの要素として、利用可能なＤｏＦを十分に使用できるようにするものが挙げられる（これはつまり、例えば光学系及び焦点距離に依存する）。割合を決定する際に、他の状況が考慮されてよい。例えば、ＦｏＶ内に存在する、空（そら）の分量を最小化することが有益であってよい。したがって、割合は、利用可能なＤｏＦの利用に影響しなくとも（又は、その利用が稀であっても）、ＦｏＶ内のできるだけたくさんのランドスケープエリアを含む機会を増やすよう選択されてよい。したがって、割合は、多くの様々な光学特有の要素、シーン特有の要素、及び／又は、アプリケーション特有の要素を考慮することにより、予め定められてよい。

以下の説明から明らかとなるように、ターゲット信号は、多くの様々な方法にて提供されてよい。限定を伴わない例を、実施形態のそれぞれに提供する。

このコンテキストにおいて等しいということは、ある分野において等しい、又は、同様である、ということを意味し、正確に同じ値を有することを意味することに制限されない、ということにもまた留意されたい。

ここに使用するように、「高い位置」とは、カメラが、監視するオブジェクトのレベルの上に位置することを意味する。換言すると、カメラは、目のレベル又は低角度ではなく、高角度からシーンを見るよう設置されている。その結果、撮像された画像は、シーンの高角度ビューを有する。カメラが位置する高さは、オブジェクトの高さのすぐ上から、意義のある画像の撮像を止める高さまで、（画質、対象エリア、などの制限により）広範にわたる。高さの選択はアプリケーション特有であり、監視するシーンに依存する。線路を監視する場合、例えば、カメラは、多くの列車の高さに適切な、約７メートルから約１０メートルの高さに配置されてよい。交差点などの、市街の一部を監視する場合、カメラは通常、対象エリア全体をカバーするために、例えば２０メートル以上などに、高く配置される必要がある。周辺監視については、カメラは通常、地上から３メートルから１０メートルの高さに配置される。

単一のサーマルイメージが取得されてよい。この実施形態は、傾斜動作が不要な、シンプルな方法を提供する。この方法は、大まかな傾斜調整ができる、経験のある設置者のスキルを補完し、傾斜角の微調整をアシストする。このようにして、スキルのある設置者に適切な、時間効率の高い設置作業が達成され得る。

１つの実施形態では、この方法は、
単一のサーマルイメージに基づいて決定された一連のシャープネスインジケータから、最大値を特定することができるかを評価することと、
可能であるという結論を下した場合、最大値を特定することと、ターゲットシャープネスインジケータを、特定された最大値に基づいて決定することと、
可能でないという結論を下した場合、
サーマルカメラが、様々な傾斜角に配置されている、さらなるサーマルイメージを取得することと、
さらなるサーマルイメージから、カメラビューの、垂直方向に間隔があけられた部分に対応する画像部分のさらなるシャープネスインジケータを決定することと、さらなるシャープネスインジケータを、一連のシャープネスインジケータに加えることと、
最大値を特定することと、ターゲットシャープネスインジケータを、特定された最大値に基づいて決定することと、
をさらに含む。

この実施形態は、柔軟に使用できる、効率的な方法を提供する。監視カメラは、いずれの初期傾斜位置に設定できる。良好な初期位置では、傾斜角調整が、単一のサーマルイメージに基づいてアシストされ得る。それほど良好でない初期傾斜位置では、アシスタンス中に傾斜調整が必要である。

１つの実施形態では、異なるサーマルイメージが取得される様々な傾斜角にサーマルカメラが配置されている、複数のサーマルイメージが取得される。さらに、一連のシャープネスインジケータが、複数の、取得されたサーマルイメージから決定される。この実施形態は、複数のサーマルイメージが直接取得される、時間効率の高い方法を提供する。

任意に、上記に開示するいずれの実施形態は、様々な傾斜角でのサーマルイメージの取得を可能にするために、サーマルカメラの傾斜角が変更されるべきであることを示す命令信号をユーザに提供する。命令信号は、例えば、音、光、又はデータとして送信されてよい。ユーザをガイドするための、たくさんのオプションがある。例えば、音信号又は光信号のパルス周波数が、正しい傾斜角からの距離と共に、直感的な方法にて変更されてよい。

ターゲット信号がユーザに提供されてよい。今日の多くの場合では、サーマルカメラの傾斜調整が手動で行われる。この実施形態は、そのような手順を援助する。手動での傾斜角調整による利点は、サーマルカメラが、この目的のために、いずれの動力化を必要としないことである。これにより、サーマルカメラの、よりシンプルで、コストが低い設計が可能となる。

ターゲット信号をユーザに提供することにより、ユーザは、カメラがターゲット傾斜角に位置することの、直接的かつ明瞭なインジケーションを得る。さらに、ユーザは、傾斜角を決定することを自ら行う必要がない。サーマルカメラのこの方法が、それを代わって行うためである。したがって、時間効率の高い、ユーザフレンドリーな傾斜角調整が達成される。

ターゲット信号は、サーマルカメラが、ターゲット傾斜角に位置する場合に、ユーザに提供される音信号又は光信号を含んでよい。これらのタイプの信号の双方は、ユーザにとって認識しやすい。

一連のシャープネスインジケータは、重み付けに基づいて決定されてよい。水平方向に見られるように、中央エリアに位置するピクセルが、周辺エリアに位置するピクセルよりも影響力を有するよう、重み関数が、画像部分内のピクセルに適用されてよい。この実施形態は、通常は水平方向にある中央エリアが、ＦｏＶ内の対象領域を形成する、周辺監視に特に有益である。傾斜角を調整することを目的として、周辺エリアに対して、中央エリアを重み付けすることは、有益であることが認識されている。なぜなら、利用可能なＤｏＦを、このエリア内の画像情報に所望するように使用する方法の最適化に焦点をあてることは、有益となるからである。

各シャープネスインジケータは、エッジ検出、ラプラス変換、又は、モジュラー伝達関数に基づくアルゴリズムにより決定されてよい。特に、画像部分に適用された、１つのタイプのエッジ検出である、ソーベル（Ｓｏｂｅｌ）フィルタの標準偏差は、シーン内のオブジェクトのかく乱に対して耐性があることが証明されている。シャープネスインジケータを決定するいずれの適切なアルゴリズムが使用されてよい。この方法は、いずれの特段のものに限定されない。ターゲットシャープネスインジケータの決定は、一連のシャープネスインジケータの相対的な特徴に基づいており、それらの絶対値には基づいていない。そのため、この方法は、シャープネスインジケータの測定が、この方法を通して同じ様式にて行われる限り、シャープネスインジケータがどのように測定されるかに影響を受けない。

焦点距離が、（よく知られる光学用語である）過焦点距離（ｈｙｐｅｒｆｏｃａｌ ｄｉｓｔａｎｃｅ）に設定される実施形態では、決定されたターゲットシャープネスインジケータが、サーマルカメラの光学系に対する過焦点距離の半分での、許容可能なシャープネスに対応するよう、所定の割合が選択されてよい。これは、理論上は、利用可能なＤｏＦの最適な利用を提供する。しかし、上述するように、割合は、特定の監視アプリケーションにおいてシーンがどのように見えるかなど、他の基準にも同様に基づいて決定されてよい。

さらなる態様によると、これらの実施形態に係るこの方法が、周辺監視に使用される。周辺監視は、監視カメラが、シーン内の境界を監視する際に必然的に伴う。境界は、公共の土地と私有地との間の境界を形成してよい。監視は、不法侵入の防止に適合されてよい。周辺監視について、カメラは、監視する境界に沿って、少なくとも部分的に配向される。したがって、境界は、カメラから見えるように、奥行方向に伸長する。このタイプの監視について、利用可能なＤｏＦを十分に使用できるようにするために、傾斜角アシスタンスを、所望する様式にて提供できることは有益である。

さらなる態様によると、高い位置からのシーンの監視のために、傾斜可能に設置されるよう構成されているサーマルカメラにより、上記及び他の態様が、完全に、又は、部分的に達成される。サーマルカメラは、
少なくとも１つのサーマルイメージを取得するよう配置された撮像ユニットと、
処理ユニットであって、
少なくとも１つのサーマルイメージから、カメラビューの、垂直方向に間隔があけられた部分に対応する、画像部分の一連のシャープネスインジケータを決定することと、
一連のシャープネスインジケータ内の最大値を特定することと、
特定された最大値に基づいて、ターゲットシャープネスインジケータを、特定された最大の所定の割合として決定することと、
カメラの視野（ＦｏＶ）の下部のシャープネスインジケータが、決定されたターゲットシャープネスインジケータに等しい、サーマルカメラのターゲット傾斜角を示すターゲット信号を提供することにより、傾斜角調整中にアシストを行うことと、
を行うよう配置された処理ユニットと、
を含む。

このさらなる態様のサーマルカメラは一般的に、第１の態様の方法と同じ方法にて、付随する利点と共に、具現化される。

サーマルカメラは、ユーザが聞くことができる又は見ることができる音信号又は光信号の形態にて、ターゲット信号を提供するよう配置された音インジケータ又は光インジケータをさらに含んでよい。処理ユニットは、サーマルカメラが、ターゲット傾斜角に位置する場合に、音インジケータ又は光インジケータに、ターゲット信号を送信させることを指示するよう配置されてよい。光インジケータは好ましくは、ユーザから容易に見えるように、カメラのフロントセクションに配置される。代替的に、ターゲット信号を提供する他の手段が使用されてよい。例えば、ターゲット信号は、サーマルカメラから、インストレーション中に使用されるラップトップなどに出力されるデータ信号の形態にて送信されてよい。より具体的には、データ信号は、サーマルカメラから出力されるビデオストリームに関連して送信されてよい。例えば、データ信号（ターゲット信号）は、カメラを調整中にビデオストリームを見ているユーザによる認知を容易にするために、ビデオストリーム内に埋め込まれたグラフィカル表示の形態であってよい。これは、ユーザが、イメージプロパティをチェックするためなど、他の目的のためにビデオストリームを見るインストレーションシナリオにおいて、好ましい構成であり得る。

代替的に、サーマルカメラは、サーマルカメラを傾斜させるよう配置されたモータユニットをさらに含んでよい。処理ユニットは、サーマルカメラが、様々な傾斜角に配置されている、複数のサーマルイメージを取得するために、サーマルカメラを傾けるようにモータユニットに指示するようさらに配置されてよい。モータユニットはさらに、インストレーションを援助してよい。調整は、遠隔操作にて行われてよい。つまり、設置者は物理的に監視カメラまで移動し、傾斜動作を行う必要はない。設置者は地上に居てもよいし、又はシーンから離れていてもよい。モータユニットは、傾斜角を調整する手順をさらに自動的に行うことに貢献する。

処理ユニットは、傾斜を停止するため、モータユニットへの命令の形態でターゲット信号を提供するように配置されてよい。

サーマルカメラは、固定焦点サーマルカメラであってよい。これは、カメラが、通常は製造中に、固定焦点距離を有するよう構成されていることを意味する。通常は、焦点距離は、カメラの光学系に対する過焦点距離前後に設定される。しかし、本発明の実施形態内において、他の固定焦点距離を有することも可能である。

本発明の適用性のさらなる範囲が、以下の詳細説明より明らかとなるであろう。しかし、本発明の好適な実施形態を示す一方で、詳細説明及び具体例は、説明のみの目的に提供されていることが理解されるべきである。なぜなら、本発明の範囲内での種々の変更及び改修が、本詳細説明から当業者に明らかとなるからである。

したがって、本発明は、記載するデバイスの特定の構成部品、又は、記載する方法の特定のステップに限定されず、そのようなデバイス及び方法は異なる場合があることが理解されよう。ここに使用する用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、限定を意図していないこともまた理解されよう。なお、本明細書及び添付の特許請求の範囲に使用されるように、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、及び「ｓａｉｄ」は、他の例が文脈により明確に決定づけられない限り、要素が１つ又はそれ以上あることを意味するよう意図していることに注意されたい。したがって、例えば、「あるオブジェクト（ａｎ ｏｂｊｅｃｔ）」又は「そのオブジェクト（ｔｈｅ ｏｂｊｅｃｔ）」が引用される場合、これは、いくつかのオブジェクトなどを含んでよい。さらに、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という語は、他の要素又はステップを排除しない。

本発明を、例示のために、そして、添付の概略図面を参照して、以下にさらに詳細に説明する。

一般的な事例でのカメラの図を示す。 サーマルカメラでの監視シナリオを示す。 サーマルカメラの視点からの監視シナリオを示す。 光学特有の関係を示す。 実施形態を示すように、画像部分が強調された取得画像を示す。 実施形態を示すように、画像部分が強調された取得画像を示す。 実施形態を示すようにサーマルカメラの様々な傾斜角で撮影された、重なっている取得画像を示す。 図７は、重み関数を、取得画像と共に示す。 図８は、実施形態に係るサーマルカメラのコンポーネントのそれぞれを示す。 図９は、実施形態に係る、傾斜角調整をアシストする方法を示す。

カメラ１０が、いくつかのビューと共に、図１に示されている。カメラ１０の視野（ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ又はＦｏＶ）１２は、所定の瞬間にカメラ１０から見た、シーンの範囲として定められている。一方、カメラビュー１４は、カメラ１０が撮像できる、潜在的なＦｏＶとして定められている。換言すると、パンニング（つまり、ＦｏＶ１２を水平方向ｈに移動させること）により、及び／又は、傾斜動作（つまり、ＦｏＶ１２を垂直方向ｖに移動させること）により、カメラ１０は、そのＦｏＶ１２を調整し、カメラビュー１４内のどこにでも到達できる。カメラビュー１４はしたがって、カメラ１０の移動限界により、つまり、カメラ１０が実行可能なパンニング及び傾斜動作をどれだけ行うかにより定められる。

上記の定義を念頭に置き、図２は、シーン２０を監視するために、ランプポスト２２上に設置されたカメラ１０を示す。シーン２０は、車道２４と、車道２４の側方にあるフェンス２６と、を含む。カメラ１０は、高い位置からの角度にてシーン２０を監視するよう配置されている。上述するように、カメラ１０は、高角度ビューを有し、高角度サーマルイメージを取得するものであると言うことができる。カメラ１０が、遠い距離からシーン２０を監視する、先に示したシナリオなどの、高角度での監視アプリケーションについては、カメラの傾斜調整は特に難しい。その複雑さの理由としては、微量の傾斜の調整であっても、ＦｏＶに与える影響が大きい、つまり、シーンのどの部分が結像されるか、に与える影響が大きいことが挙げられる。カメラ１０の傾斜位置の微調整がしたがって、必要となる。

カメラ１０は、サーマルカメラである。サーマルカメラについて、高い位置に設置されている状態では、可視光に基づいて画像を生成するカメラと比較して、傾斜角調整はより複雑となる。第一に、サーマルカメラを、サーマルイメージの形態でのフィードバックに基づいて調整することは難しい。なぜなら、人の脳がシーンをどのように描くかについて、可視光イメージと比較して、サーマルイメージは視覚的に大きく異なっているからである。第二に、少量の傾斜の調整であっても、結果として生じるＦｏＶのシフトに大きな影響を与え得ることから、サーマルカメラは、傾斜角のファインチューニングの際に慎重に扱わなければならない。

加えて、図３は、カメラ１０の視点からのシーン２０を示す。図３では、現在のＦｏＶ１２が示されている。この実施形態での監視シナリオは、フェンス２６により定められた境界の周辺監視であり得る。ここでは、フェンス２６のエリア内のいずれの（動いている）オブジェクトを検出することが有益である。

本発明は、図４に例示する、画像部分のシャープネスＳと、カメラ１０とシーン２０の対応する結像された部分との間の距離ｄと、の間の光学特有の関係４０が、カメラ１０の傾斜角調整でのアシストに利用されてよいという認識に基づいている。図４は、焦点距離が、カメラの光学系に対する過焦点距離（ｈｙｐｅｒｆｏｃａｌ ｄｉｓｔａｎｃｅ又はＨＦＤ）に設定される一例を提供する。ＨＦＤとは、当業者によく知られる光学用語である。しかし、焦点距離は、他の実施形態では、ＨＦＤとは異なる他の距離に設定されてよいことが認識されている。同じ原理及び利点は、焦点距離に関わらずに有効である。

光学特有の関係は一般的に、カメラの光学系及び焦点距離に関わらずに同じ特徴を有するが、勾配値及びピーク幅などの詳細な特徴は異なる。共通する一般的な特徴としては、次のことが挙げられる。すなわち、（短い距離に対応する）近傍のオブジェクトについては、シャープネスは低く、距離が伸びるほど、最大値（図４の例では、最大で４４）に到達するまで、シャープネスは増加する。シャープネスはその後、距離がさらに伸びると、４２として示されるように減少する。どれほどの速度で、どれほどの量を、シャープネスが増加し、減少するかは、詳細な特徴の例である。これらは、光学系毎に、例えば、様々な絞り又は様々なセンササイズと共に変化し得、そして、様々な焦点距離に対して変化し得る。

本発明は一般的に、単一の、最大のシャープネスを有する光学特有の関係を利用する。カメラ１０について、光学特有の関係４０の最大のシャープネスに対応するシャープネスを有する、カメラビュー１４内の画像部分を特定することにより、これを、ターゲット傾斜角を探すためのリファレンスとして使用することができる。ターゲット傾斜角は、画像の下部のシャープネスがターゲットシャープネスに対応している、その画像を取得するカメラの傾斜角として定められている。シンプルな例では、この方法は、利用可能なＤｏＦを十分に使用できるようにすることを目的としてよい。この例では、カメラがターゲット傾斜角にある際に、画像の下部のシャープネスが、アプリケーションに許容可能なシャープネスに等しくなければならない（例えば、モーションを検出する、又は、オブジェクトを特定するアプリケーションは、許容可能な、様々なシャープネスレベルを設定してよい）。

許容可能なシャープネスは、同様に、監視の目的（検出／特定）などにより定められてよい。

より複雑な例を加えると、割合は、シーンのタイプや、カメラの位置が地上からどれほど高いか、などの状況にも基づいて決定されてよい。シーン内の空（そら）の分量を最小にしたい、又は、近傍限界よりも近い距離にあるエリアが含まれることを最小にしたい、といった要望が、割合を決定する際に考慮されてよい。光学系の仕様及び（焦点距離などの）焦点設定と共に、これらの状況は、割合を決定する当事者（通常は製造業者）に知られている。

割合は、カメラタイプレベルについて、又は、カメラユニットレベルについても決定されてよい。割合は、カメラ１０の製造中に決定され、例えば、カメラ１０のメモリなどの、カメラ１０を含むシステム、又は、（カメラ１０に対して）遠隔の、アクセス可能な場所に保存されてよい。

開示された傾斜角アシスタンスの重要な役割は、カメラ１０のターゲット傾斜角を示すターゲット信号を提供することである。ターゲット傾斜角は、カメラ１０のＦｏＶの下部のシャープネスインジケータが、ターゲットシャープネスインジケータに等しい、カメラ１０の傾斜角として定められている。上述するように、ターゲットシャープネスインジケータは、例えば、特定された最大シャープネスインジケータの８０％などの、所定の割合として決定される。画像の下部から上方向に測定する際に、最大のシャープネスを超えるターゲットシャープネスインジケータからのシャープネススパンを、撮像された画像が含む傾斜角にカメラ１０を配置することにより、ＦｏＶ１２の位置決めが制御される。これにより、利用可能なＤｏＦを、所望する方法にて使用できるようになる。一例として、そして、ＦｏＶ内の利用可能なＤｏＦを最大に利用するために、許容可能なシャープネスは、焦点距離がＨＦＤに設定される場合に、図４に示すように、ＨＦＤでの半値（ＨＦＤ／２）に設定されてよい。割合は、図４の例によると、最大値の約７０％から約７５％であってよい。他の実施形態では、他の割合ももちろん適用されてよい。ＨＦＤ距離にない焦点距離については、結果が満足いくものとなるよう、ＨＦＤに影響する割合が適用されてよい。したがって、バリアブル焦点カメラについては、所定の固定割合を、結果が満足いくものとなるよう依然として適用できる。

最大のシャープネスを探すため、その最大のシャープネスに対応するシャープネスを有する画像部分が、カメラビュー１４の様々な部分に対するシャープネスインジケータを決定することにより特定される。シャープネスインジケータは、互いに関して評価される。画像部分は、垂直方向ｖに間隔があけられている。ターゲットシャープネスインジケータの決定は、一連のシャープネスインジケータの相対的な特徴に基づいており、それらの絶対値には基づいていない。そのためこの方法は、傾斜角調整をアシストするプロセスを通して同じ様式にて行われる限り、シャープネスインジケータがどのように測定されるかに影響を受けない。

一連のシャープネスインジケータは、単一のサーマルイメージに基づいて、又は、様々な傾斜角にて取得された複数のサーマルイメージから決定されてよい。

さらに詳細に説明すると、一連のシャープネスインジケータが、単一のサーマルイメージに基づいて決定される第１の実施形態を、図５ａ及び図５ｂを参照して以下に開示する。第１のサーマルイメージ５０は、垂直方向に間隔のある画像部分５２、５４、５６、及び５８と共に示されている。画像部分５２、５４、５６、及び５８はそれぞれ、イメージ５０全体にわたって水平方向に伸長する。このイメージ５０から、画像部分５２、５４、５６、及び５８のそれぞれに対する１つのシャープネスインジケータを決定することにより、一連のシャープネスインジケータが決定される。シャープネスインジケータは、画像部分５２、５４、５６、及び５８のそれぞれについて、同じ方法にて決定される。例えば、シャープネスインジケータは、特定のピクセルエリアをカバーする画像部分について計算した、（ソーベル（Ｓｏｂｅｌ）又はラプラス（Ｌａｐｌａｃｅ）エッジアルゴリズムなどの、１つのエッジアルゴリズム又は組み合わせたエッジアルゴリズムを用いて計算した）標準偏差又はエッジ測定の差異を計算することにより決定されてよい。換言すると、シャープネスインジケータは、画像部分内のピクセルすべてにソーベル（Ｓｏｂｅｌ）フィルタ／ラプラシアン（Ｌａｐｌａｃｉａｎ）（又は、別のエッジ検出ツール）を適用し、続いて、それらのピクセルすべてにわたる標準偏差を得ることにより取得されてよい。ピクセルエリアは、特有のシーン、アプリケーション、及び／又はカメラの光学系に適切なことがわかっている、例えば、２５×２５ピクセルなどの、予め選択されたサイズを有してよい。

第２のサーマルイメージ５１は、垂直方向に間隔のある画像部分５３、５５、及び５７を有して示されている。画像部分５３、５５、及び５７はそれぞれ、異なる幅、つまり、異なる水平長さを有する。画像部分５３、５５、及び５７は、垂直方向に沿って整列されていないことにもまた留意されたい。したがって、この方法を機能させるために、一連のシャープネスインジケータが決定される画像部分が、等しいサイズを有すること、又は、なんらかの方法にて垂直方向に整列されていることは必要ではない。一連のシャープネスインジケータは、第１のサーマルイメージ５０に対する方法と同じ方法にて、画像部分５３、５５、及び５７に基づいて決定されてよい。

一連のシャープネスインジケータが決定されると、（光学特有の関係４０の最大（ｍａｘ）のシャープネスに相当するであろう）有意な最大値を含むかを調べるよう、この一連のシャープネスインジケータが評価される。有意な、とは、特定された最大値が、一連のシャープネスインジケータ内の自然の差異と区別することができることを意味する。有意な最大値が特定されると、その最大値の所定の割合が計算され、ターゲット最大インジケータとして設定される。一連の値内の最大値を決定するための多くの方法がある。例えば、一連のシャープネスインジケータ内の最も高い値の、例えば５％などの、特定のパーセンテージの平均値が、その一連のシャープネスインジケータの最大値を表してよい。最大値を決定する、他の容易に利用可能な方法があり、それらを本発明に適用してよい。さらに、一連のシャープネス値を、単一の画像に基づいて決定する際に、有意な最大値は、一連のシャープネスインジケータに対して、（当業者に既知の）曲線適合を行うことにより決定されてよい。

その後、そして、上述するように、第１のイメージ５０又は第２のイメージ５１の下画像部分が評価され、どこに有意なインジケータを有しているかが決定される。下画像部分とは、画像の下端のピクセルを含む下端部を意味してよい。下画像部分とは、代替的に、例えば、第１のサーマルイメージ５０の画像部分５２など、下端の近傍に位置する部分を意味してよい。下画像部分は好ましくは、垂直方向に見られるように、画像の下方２５％の部分に位置する。下画像部分は、ＦｏＶの一部に沿って水平方向に伸長してよいが、好ましくは、シャープネスインジケータの決定精度を改善するために、ＦｏＶの幅全体に沿って水平方向に伸長してよい。

画像部分５２、５４、及び５６、並びに、画像部分５８、５３、５５、及び５７の垂直方向の伸長は、注意して選択されなければならない。これは通常、例えばピクセルの欠けなどの、単一のピクセルの損傷に対する影響が低くなるよう、１つを超えるピクセルに行われなければならない。一方、垂直方向の伸長は、過剰な数のピクセルに行われるべきではない。なぜならこれは、より長い焦点距離スパンを含むからである。焦点距離スパンが長いと、光学特有の関係にしたがって、一連のシャープネスインジケータが不鮮明なものとなり、有意な最大値を特定できる可能性が低下することとなる。

（例えば、シーンのタイプ、光学系、及び、カメラの位置が地上レベルからどれだけ遠くにあるか、などに依存して、）これらの要素間の適切なバランスが、画像部分の形態を選択する際に考慮される。

下画像部分が、ターゲットシャープネスインジケータに等しくないという結論が下されると、サーマルカメラ１０は、ターゲット傾斜角に設定するために傾斜させる必要がある。カメラ１０の傾斜動作は、サーマルカメラ１０をユーザ（設置者）が傾斜方向に手で移動させるマニュアル動作で行われてもよい。傾斜の必要性は、例えば、ユーザに提供される光信号又は音信号などにより、ユーザに示されてよい。傾斜させている間に、画像を撮像して分析することにより、ＦｏＶが分析される。特に、ＦｏＶの、同じ下画像部分が分析され、現在のＦｏＶに対するシャープネスインジケータが決定される。シャープネスインジケータが、ターゲットシャープネスインジケータに等しい場合、サーマルカメラ１０は、ターゲット信号により、ユーザにこのことを示す。ターゲット信号は、カメラ１０の対応するマイクロフォン又は光源（例えば、ＬＥＤ）からの音信号又は光信号であってよい。代替的に、ターゲット信号は、サーマルカメラから出力されたイメージストリームの一部として、例えば、グラフィカルインジケーションを表すデータ信号であってよい。イメージストリームは、他の目的のためのインストレーションツールとして同様に使用されてよい、ラップトップ、タブレット、又は、スマートフォンなどのモバイルデバイスに送信され、それにより表示されてよい。ターゲット信号は、カメラ１０が、ターゲット傾斜角に位置することをユーザに知らせる。このようにして、ユーザによる事前の考慮又は評価を必要とせずに、カメラ１０が、ターゲット傾斜角にガイドされ得る。

一連のシャープネスインジケータが、複数のサーマルイメージに基づいて決定される第２の実施形態を、図６を参照して以下に開示する。この具体的な例では、サーマルカメラ１０が、上方に徐々に傾斜される間に、３つのイメージ６２、６４、及び６６が取得されている。しかし、画像数は３つに限定されない。画像数は、２から数百の範囲であり得るが、好ましくは、３から１０の範囲のどれかである。

原則として、イメージ６２、６４、及び６６のそれぞれから、１つのシャープネスインジケータのみが決定される必要がある。この場合はしたがって、先に開示する実施形態にしたがって評価され得る一連のシャープネスインジケータが形成される。この例ではしかし、サーマルイメージ６２、６４、及び６６のそれぞれは、２つのシャープネスインジケータに対する基盤を形成する。第１のシャープネスインジケータは、イメージ６２、６４、及び６６の、垂直方向に中心が置かれた画像部分６３ｂ、６５ｂ、及び６７ｂに基づいて決定される。画像部分は、各決定について、本質的に同じ形態及び位置を有する。これらのシャープネスインジケータは、評価され、その最大値を、先に開示する実施形態にしたがって特定する第１の一連のシャープネスインジケータを形成する。第１の一連のシャープネスインジケータは好ましくは、画像の取得中、特に、複数の画像（１０＋）を取得する場合に評価される。第２の一連のシャープネスインジケータもまた、好ましくは同時に、イメージ６２、６４、及び６６の下画像部分６３ａ、６５ａ、及び６７ａからシャープネスインジケータを決定することにより形成される。第２の一連のシャープネスインジケータには、最大値を探すための分析が必ずしも必要とされない。しかし、第１の一連のシャープネスインジケータ内に最大値が特定されると、第２の一連のシャープネスインジケータの分析がトリガされる。カメラ１０が上方に引き続き傾斜され、画像がさらに取得される間に、第２の一連のシャープネスインジケータは、さらなるシャープネスインジケータを伴って拡大され、最終的に、第１の一連のシャープネスインジケータにて特定されたものと同じ最大値を含むこととなる。同時に、第１の一連のシャープネスインジケータもまた、さらなるシャープネスインジケータを伴って拡大される。この拡大はその後、最大値を超えると減少トレンドに転じる。第２の一連のシャープネスインジケータ内の最大値が特定されると、第１の一連のシャープネスインジケータが減少トレンドに転じたかが評価されてよい。それらの条件の双方、つまり、第２の一連のシャープネスインジケータ内の最大値が特定され、減少トレンドが第１の一連のシャープネスインジケータにおいて確認されると、ターゲットシャープネスインジケータが、最大値の所定の割合として計算される。手動で傾斜されたカメラ１０については、傾斜方向をシフトさせるべきであることの信号が、この時点にてユーザに提供されてよい。この信号はこの場合、カメラ１０を下方に傾斜させるべきであることを意味する。先に開示した実施形態にしたがい、ターゲットシャープネスインジケータに基づいて、ＦｏＶ内の下画像部分を評価することにより、ターゲット傾斜角がその後最終的に、傾斜中にユーザに示される。

第１の一連のシャープネスインジケータ及び第２の一連のシャープネスインジケータの、上記に言及した条件が満たされないと、それらの条件が満たされるまで、それら一連のシャープネスインジケータの分析が継続されてよい。カメラ１０の傾斜動作が速すぎると、評価を正常に行うための、カメラビュー１４内の互いに十分近い画像を取得するための時間が十分でなくなり得る。その場合、スローダウン信号が、サーマルカメラにより、ユーザに提供され、カメラ１０の傾斜動作をゆっくり行う必要があることを示してよい。そのような特徴により、傾斜調整中にシンプルでユーザフレンドリーなアシスタンスがさらに提供される。

１つの実施形態では、図５ａ及び図５ｂのそれらなどの、単一の画像の分析と、図６のそれらなどの、複数のイメージの分析と、の組み合わせが行われる。まず、単一の画像が取得され、最大値を探すよう分析される。一連のシャープネスインジケータ内の有意な最大値を特定することが可能でないという結論を下した場合、カメラ１０の傾斜中に、複数のイメージが取得されてよい。いずれの開示した実施形態にしたがって、複数のイメージから、最大値が特定されてよい。

代替的な実施形態では、サーマルカメラ１０の傾斜動作は、モータユニットにより行われてよい。この実施形態では、ターゲット傾斜角に到達した際に、ターゲット信号は、モータユニットへの、傾斜停止命令を含むことができる。モータユニットは、ターゲットシャープネスインジケータを探すにあたり、評価のための複数のイメージを取得するために傾斜動作を行うよう制御されてよい。モータユニットは、カメラのプロセッサにより制御されてもよいし、又は、遠隔に位置する、サーマルカメラからの命令に対処しているユーザにより制御されてもよい。

１つの実施形態では、シャープネスインジケータの計算に、重み関数が利用される。図７は、シャープネスインジケータが決定される画像部分７１を含むサーマルイメージ７０の一例と共に示す、重み関数７２を示す。重み関数７２はこの例では、画像部分７１の、水平方向の中央に位置するピクセルが、水平方向の周辺エリアよりも、結果として生じるシャープネスインジケータに強い影響を与えることを示す。重み関数７２はここでは、ガウス（Ｇａｕｓｓ）関数となるよう選択されている。しかし、シーンに依存して他の関数７２も選択されてよい。重み関数７１の適用は、周辺監視に特に有益である。ここでは通常、水平方向の中央エリアが、ＦｏＶ内の対象の領域を形成する。この領域は、利用可能なＤｏＦを最も良好に使用できるようにするための、対象となる領域である。したがって、ＤｏＦの利用を制御する傾斜調整アシスタンスは、中央エリア内の画像情報に基づくものとすべきである。図３に戻ると、この図は、フェンス２６により定められた境界をカバーする、垂直方向に伸長するゾーン内のピクセルに影響を与えることを強化し、周りを囲む周辺エリア内のピクセルを抑制する重み関数から得ることができる実施形態を示す。

図８は、一実施形態に係る、サーマルカメラ１０のコンポーネントのそれぞれを示す。サーマルカメラ１０は、既知の、市販されているタイプのイメージセンサ８２を含む。また、レンズなどの光学系８１が、サーマルカメラ１０に含まれる。さらに、画像処理ユニット８４は、イメージセンサ８２により取得されたイメージデータのプロセッシングを行う。カメラ１０はまた、処理ユニット８６を含む。処理ユニット８６は、１つ又はそれ以上の一連のシャープネスインジケータを決定することと、その中の、１つ又はそれ以上の最大値を特定することと、ターゲットシャープネスインジケータを決定することと、ターゲット傾斜角を示すターゲット信号を提供することと、を行うよう配置されている。傾斜動作を手動で行う場合、カメラ１０は、（音インジケータ又は光インジケータなどの）信号ジェネレータを含んでよい。ターゲット信号はその場合、処理ユニット８４により生成されてよい。ターゲット信号は、ユーザにより認識される音又は光の形態であってよい。代替的に、処理ユニット８６は、ターゲット信号を、ラップトップ、ターゲット、又はスマートフォンなどの外部デバイスに送信されるデータ信号として提供するよう構成されてよい。任意に、カメラ１０は、カメラ１０を傾斜させるよう構成された機械式マウントに接続されるモータユニット８８を含む。この場合、処理ユニット８６は、モータユニット８６に、傾斜角調整プロセス中に様々な方向に傾斜させることを開始及び終了させる命令の形態にて信号を送信するよう構成されてよい。

図９は、複数の非制限例により上記に開示した、傾斜角調整アシスタンスに共通の特徴をまとめている。まず、サーマルカメラは、初期傾斜角にて配置される（９０２）。これは手動で行うこともできるし、又は、モータユニットを使用して行うこともできる。次に、１つ又は複数のサーマルイメージが取得される（９０４）。次に、少なくとも１つの一連のシャープネスインジケータが、取得した、１つ又はそれ以上の画像から決定される（９０６）。次に、１つ又はそれ以上の、決定された一連のシャープネスインジケータ内の最大値が特定される（９０８）。任意に、１つ又はそれ以上の一連のシャープネスインジケータ内の減少トレンドが特定される。次に、ターゲットシャープネスインジケータが、最大値の所定の割合として決定される（９１０）。最後に、傾斜角調整中にターゲット信号が提供される（９１２）。ターゲット信号は、手動での傾斜の場合には、ユーザが認識できるように提供され、電動での傾斜の場合には、モータユニットへの命令として提供される。

当業者であれば、上記の実施形態を多くの方法にて変更でき、上記の実施形態に示すような、本発明の利点を依然として使用できることが理解されるであろう。例えば、一連のシャープネス値の決定のために、他のタイプのシャープネスインジケータが使用されてよい。また、ターゲット信号のタイプは、ここに提供される、ターゲット信号の非制限例以外にも、異なってよい。本発明は従って、ここに示す実施形態に限定されるべきではなく、特許請求の範囲によってのみ定義されるべきである。更に、当業者が理解するように、ここに示す実施形態は組み合わせることも可能である。

Claims (13)

1. 高い位置からの角度での、シーン（２０）の監視のために、傾斜可能に設置されたサーマルカメラ（１０）の傾斜角調整をアシストする方法であって、
   前記サーマルカメラを初期傾斜角にて配置すること（９０２）と、
   前記サーマルカメラにより、少なくとも１つのサーマルイメージを取得すること（９０４）と、
   前記少なくとも１つのサーマルイメージから、カメラビューの、垂直方向に間隔があけられた部分に対応する画像部分の一連のシャープネスインジケータを決定すること（９０６）と、
   前記一連のシャープネスインジケータ内の最大値を特定すること（９０８）と、
   前記特定された最大値に基づいて、ターゲットシャープネスインジケータを、前記特定された最大値の所定の割合として決定すること（９１０）と、
   前記カメラビューの下部のシャープネスインジケータが、前記決定されたターゲットシャープネスインジケータに等しい、前記サーマルカメラのターゲット傾斜角を示すターゲット信号を提供することにより（９１２）、傾斜角調整中にアシストを行うことと、
   を含む方法。
2. 取得された単一のサーマルイメージ（５０、５１）に基づいて決定された前記一連のシャープネスインジケータから、前記最大値を特定することができるかを評価することと、
   可能であるという結論を下した場合、前記最大値を特定することと、前記ターゲットシャープネスインジケータを、前記特定された最大値に基づいて決定することと、
   可能でないという結論を下した場合、
   前記サーマルカメラが、様々な傾斜角に配置されて取得される、さらなるサーマルイメージ（６２、６４、及び６６）を取得することと、
   前記さらなるサーマルイメージから、前記カメラビューの、垂直方向に間隔があけられた部分に対応する画像部分のさらなるシャープネスインジケータを決定することと、前記さらなるシャープネスインジケータを、前記一連のシャープネスインジケータに加えることと、
   前記最大値を特定することと、前記ターゲットシャープネスインジケータを、前記特定された最大値に基づいて決定することと、
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記サーマルカメラが、異なるサーマルイメージが取得される様々な傾斜角に配置されて、複数のサーマルイメージが取得され、前記一連のシャープネスインジケータが、前記取得された複数のサーマルイメージから決定される、請求項１に記載の方法。
4. 様々な傾斜角でのサーマルイメージの取得を可能にするために、前記サーマルカメラの前記傾斜角が変更されるべきであることを示す命令信号をユーザに提供することをさらに含む、請求項２又は請求項３に記載の方法。
5. 前記ターゲット信号がユーザに提供される、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記サーマルカメラが、前記ターゲット傾斜角に位置する場合に、前記ターゲット信号が、前記ユーザに提供される音信号又は光信号を含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記一連のシャープネスインジケータは、前記画像部分内のピクセルに適用された重み関数（７２）に基づいて決定されており、前記重み関数は、水平方向に見られるように、中央エリアに位置するピクセルが、周辺エリアに位置するピクセルよりも影響力を有するよう選択されている、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記シャープネスインジケータのそれぞれは、エッジ検出、ラプラス（Ｌａｐｌａｃｅ）変換、又はモジュラー伝達関数に基づくアルゴリズムにより決定される、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の方法。
9. 高い位置からの角度での、シーン（２０）の監視のために、傾斜可能に設置されるよう構成されているサーマルカメラ（１０）であって、
   少なくとも１つのサーマルイメージ（５０、５１、６２、６４、及び６６）を取得するよう配置された撮像ユニット（８２）と、
   処理ユニット（８６）であって、
   前記少なくとも１つのサーマルイメージから、カメラビューの、垂直方向に間隔があけられた部分に対応する画像部分（５２、５４、５６、５８、５３、５５、５７；６３ａ、６５ａ、６７ａ；６３ｂ、６５ｂ、６７ｂ）の一連のシャープネスインジケータを決定することと、
   前記一連のシャープネスインジケータ内の最大値を特定することと、
   前記特定された最大値に基づいて、ターゲットシャープネスインジケータを、前記特定された最大値の所定の割合として決定することと、
   前記カメラビューの下部のシャープネスインジケータが、前記決定されたターゲットシャープネスインジケータに等しい、前記サーマルカメラのターゲット傾斜角を示すターゲット信号を提供することにより、傾斜角調整中にアシストを行うことと、
   を行うよう配置された処理ユニット（８６）と、
   を含む、サーマルカメラ。
10. 前記ターゲット信号を、ユーザが聞くことができる又は見ることができる音信号又は光信号の形態にて提供するよう配置された音インジケータ又は光インジケータをさらに含み、
    前記処理ユニットは、前記サーマルカメラが、前記ターゲット傾斜角に位置する場合に、前記音インジケータ又は光インジケータに、前記ターゲット信号を送信させることを指示するよう配置されている、
    請求項９に記載のサーマルカメラ。
11. 前記サーマルカメラを傾斜させるよう配置されたモータユニット（８８）をさらに含み、
    前記処理ユニットは、前記サーマルカメラが、様々な傾斜角に配置されて取得される、複数のサーマルイメージを取得するために、前記モータユニットに、前記サーマルカメラを傾斜させることを指示するようさらに配置されている
    請求項９に記載のサーマルカメラ。
12. 前記処理ユニットは、傾斜を停止するため、前記モータユニットへの命令の形態で、前記ターゲット信号を提供するよう配置されている、請求項１１に記載のサーマルカメラ。
13. 前記サーマルカメラは固定焦点サーマルカメラである、請求項９から請求項１２のいずれか一項に記載のサーマルカメラ。

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