JPH0477723A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は警備システム等に通用される撮像装置に関す
る。

（従来の技術） 警備システムにおいては、所定の場所へ出入する人物を
カメラ等で撮影し、その記録をヒデオテーブ等で保存す
る撮像装置か実用されている。

このような撮像装置は、所定の領域に焦電センサあるい
は受・発光センサ等を多数配置して人物の存在位置を検
出し、この検出された人物の存在位置等に基つきカメラ
の撮影方向および撮影倍率を制御して人物を撮影する。

（発明か解決しようとする課題） しかしながら、上述した撮像装置にあっては、人物の存
在位置の検出に多数のセンサが不可欠でコストか大きく
、また、これら多数のセンサの出力信号を処理しなけれ
ばならず、信号処理の回路か複雑化するという問題かあ
った。

この発明は、上言己問題に鑑みてなされたもので、多数
のセンサを用いること無く被写体の位置を判別して被写
体を撮影することができる撮像装置を提供し、そのコス
トの低減化と構成の簡素化とを図ることを目的とする。

（課題を解決するための手段） この発明にがかる撮像装置は、所定の明暗模様の光像を
投影器から被写体に向けて投影するとともに、この投影
器に併設された撮像器で光像の投影範囲を撮影し、この
撮像器が出力する輝度画像信号を第１の比較手段で所定
の基準輝度画像信号と比較して距離画像信号を生成する
とともｔこ、この距１ｉｌ１画像信号を第２の比較手段
で背景即動画像信号と比較して被写体の位置および被写
体までの距離を判別し、この被写体の位置を基に撮像器
の撮影方向を変え、かつ被写体までの距離に応した撮影
倍率で被写体を拡大して撮影することか要旨である。

（作用） この発明にがかる撮像装置は、撮影器か出力する画像信
号のＩＡ埋のみて被写体の位置および被写体まての距離
を判別して被写体を撮影てき、期電センサ等の被写体検
知用の多数のセンサか不要でコストを低減でき、また、
その信号処理も容易である。

そして、この撮像装置は、投影器による光像の投影を断
続させて撮像器か出力する輝度画像信号の光像反射成分
をリカーシブフィルタによって増幅する態様、また、撮
像器か圧力する輝度画像信号を反転させて輝度画像信号
の光像反射成分をリカーシブフィルタによって増幅する
態様に構成し、光像反射成分が明瞭な輝度画像信号を得
て被写体の位置および被写体までの距離の検出を正確に
行うことかできる。

また、この撮像装置は、撮像器の撮影倍率を画面土の被
写体像か一足になるように制御することで、被写体につ
いて得られる情報量を一定にでき、画像証識を容易に行
なえる。

さらに、この撮像装置は、投影器の投影方向を撮像器の
撮影方向と一体に変化させて投影器の投影倍率を撮影倍
率と同調させることで、被写体の拡大画像についての距
離画像、すなわち被写体の凹凸画像を得ることかでき、
被写体の傾斜角をも判別して被写体の正面像を推定する
等の処理か可能となる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図および第２図はこの発明の一実施例にがかる撮像
装置を示し、第１図か全体ブロック図、第２図が−の主
要部分のブロック図である。

第１図において、１１は図示しない装置基台上に回転機
構１２を介して支持されたテーブルであり、このテーブ
ル１１上には投影器１３と撮像器１４とが並設されてい
る。回転機構１２はテーブル１１を回転駆動するモータ
およびテーブル１１の回転角度を検出するセンサ等から
成り、こ第１らモータおよびセンサか後述する制御器１
５と接続されている。この回転機構１２は、制御器１５
の出力信号に基つきモータかテーブル１１を回転駆動し
、投影器１３の光像の投影方向と撮像器１４の撮影方向
とを一体に変更させる。

投影器１３は投影倍率を調節可能なズーム機構か組み付
けられた投影レンズ群１３ａ、赤外線を発光する投影用
の光源１３ｂおよび図示しない光像形成用のスリットプ
レート等を有し、投影レンズ群１３ａのズーム機構が変
倍機構１６と連結され、光源＋３ｂが撮像器１４と接続
されている。

ズーム機構は後述するように変倍機構１６により駆動さ
れて投影倍率を調節され、また、図中明示しないｈ釈光
源１３ｂは撮像器１４か出力する同期信号等を基に点灯
が制御され撮像器１４の撮影に同期して】画面の撮影毎
、すなわち１画面の撮影時間を周期として点滅する。こ
の投影器１３は、光源１３ｂか撮像器１４の１画面の撮
影毎に点灯、消灯を繰り返し、この光源１３ｂが発光す
る赤外線をスリットプレートを通過させて所定の明暗模
様の光像、この実施例ではＮ縞模様（ストライブパター
ン）の光像を形成し、この光像を前方に向けて所定の角
度で散開させて投影する。

撮像器１４は撮影倍率を調節可能なズーム機構か組み付
けられた撮影レンズ群１４ａ、赤外線の選択受光用等の
各種のフィル先光の３原色と赤外線とに対応した複数の
撮像素子１４ｂおよび増幅回路１４ｃ等を有し、撮影レ
ンズ群１４ａのズーム機構か前述の変倍機構１６と連結
され、増幅回路＋４ｃか増幅器１７およびバッファ２′
モリ１８と接続されている。撮影し・シス群１４ａ（ま
投影器１３の投影レンズ群１３ａと平行な方向に崗けて
配置され、この撮影レンズ群１４ａのズーム機構も変倍
機構１６により駆動されて撮影倍率か変化する。この撮
像器１４は、光像の投影範囲を小さな撮影倍率で、また
、後述するように被写体の拡大画像を得るために大きな
撮影倍率でＩＰ影し、輝度画像信号を増幅器１７とバッ
ファメモ１８とに出力する。この撮像器］４は、赤外線
による輝度画像信号を増幅器１７に、３原色によるカラ
ー画像信号をバッファメモリ１８に出力するように構成
することも可能である。

なお、この撮像器１４か出力する輝度画像信号は、前述
したように投影器１３か光源１３ｂを点滅させるため、
光像の投影時においては光像か反映された輝度画像信号
（光像輝度画像信号）とし。

て、光像か投影されない非投影時において（ｊ通常の輝
度画像信号（一般輝度画像信号）として規定される。そ
して、光像輝度画像信号は投影される光像か投影器１３
からの即動に応し散開して明暗間隔が変化するため水平
走査区間において明暗に応した略矩形パルス状を成して
パルス幅（位相）が距離を表す。すなわち、光像輝度画
像信号は撮影した光像の明暗に対応して高電位部分　（
光像反射成分Ｓ）と低電位成分　（一般反射成分Ｎ）と
を有する信号として規定され、また、一般輝度画像信号
は一般反射成分にのみから成る信号として規定される。

変倍機構１６は各レンズ群１３ａ、１４ａのズーム機構
を一体に駆動するモータ等を有し、このモータか制御器
１５と接続されている。この変倍機構１６は、後述する
ように、撮影レンズ群１４ａのズーム機構を画面上の被
写体像が一定の大きさになるように駆動し、また同時に
、レンズ群１３ａ、＋４ａのズーム機構を倍率か逆方向
に、すなわち投影レンズ群１３ａの投影倍率が増大（縮
小）して撮影レンズ群１４ａの撮影倍率か縮小（増大）
するように同調して一体に駆動し、この実施例では撮影
倍率の如何に関わらす１画面中のストライブパターンの
縞の数か一定となるように各ズーム機構の倍率を調節す
る。

増幅器１７は、第２図に示すように、前置増幅回路１９
とリカーシブフィルタ（巡回形フィルタ）２０とを接続
して構成され、前置増幅回路１９かｔｉ像器】４と、リ
カーシブフィルタ２０が距離検出器２１と接続されてい
る。この前置増幅回路１９は、撮像器１７から光像輝度
画像信号と般輝度画像信号とか１画面毎に交互に入力し
、これら輝度画像信号を増幅してリカーシブフィルタ２
０に出力する。

リカーシブフィルタ２０は、加算回路２２、遅延回路２
３および乗算囲路２４を環状に結線して成り、加算回路
２２か前置増幅回路１９に、加算回路２２と遅延回路２
３との間か距離検出器２１に接続されている。加算回路
２２は前置増幅回路１９から出力される信号と乗算回路
２４から出力される信号とを加算して出力し、遅延回路
２３は１画面分の画像情報を記憶できる記憶容士を有し
加算回路２２から人力する信号を前述した１画面の撮影
時間たけ遅延させて出力し、乗算回路２４は遅延回路２
３から人力する信号に係数　（伝達関数）−ト：を乗し
て出力する。

このリカーシブフィルタ２０は、人力する信号を〜’Ｉ
、　ｎ回たけ巡回した場合に圧力される信号をＶＯｏと
すると下式（１）か成立する。

ＶＯｏ＝＼ｌＩ−Ｋ〜’０ｎ−１−（１）そして、加算
回路２２には前置増幅回路１９により増幅された光像輝
度画像信号と一般輝度画像信号か交互に人力するため、
人力する信号ＶＩは巡回回数ｎに対応して光像輝度画像
信号の成分Ｎ、Ｓと一般輝度画像信号の成分Ｎとを用い
て便宜的に下式（２）　、　（３）で表わされる。

＼゛■０．２□−、、＝　　Ｓ＋Ｎ　　　　　　　　　
・・・　（２）ＶＩ　ｌｎ＝２□、＝　Ｎ　　　　　　
　　　　　・・・　（３）たたし、弐Ｔ２）　、　（３
）の左辺の添字は人力時の巡回回数であり、式（２）　
、　（３）では光像輝度画像信号か奇数回目、一般輝度
画像信号か偶数回目に人力するものとしている。

上式（１’）　、　ｆ２）、　（３）から２ｎ回巡回し
た圧力信号ＶＯ２ｏは下式（４）で表わされる。

ｖｏ２ｎ＝　ＳＸ：、に２ｍ＋　（１＞二、ｘ串−１４
）この式（４）から明らかなように、Ｋ、ｎを適当に選
択することで出力信号ｖＯの一般反射成分Ｎの影響を小
さくして光像反射成分Ｓを増幅てきる。したかって、周
囲の明るさあるいは被写体の反射率等の如何にかかわら
す光像反射成分Ｓｈ′１明瞭な輝度画像イ言号を得られ
る。

なお、上述のリカーシブフィルタ２０ては光像の投影を
断続させるため上式（２）　、　（３）の信号ｈ）交互
に人力するが、１画面の撮影毎に光像の明暗模様（位相
）を反転させる態様に構成することも可能である。この
態様では、上式（２）、（３）と同様に、入力信号＼”
■か下式（５）　、　（６）で規定される。

〜Ｎ　＋ｎ＝２ｍ−１１＝　　”＋”　　　　　　　　
・・・　（５）Ｖｌ　ｆｎ＝２ｍｌ　＝　−ｓ＋　％　
　　　　　　　　Ｈ＋　　（６）したかって、出力信号
ＶＯは下式（７）で表わされ、この式（７）と式（４）
との比較から明らかなように、この態打ては光反射成分
Ｓが約２倍の出力信号（Ｏを得られる。

距離検出器２１は、比較器等から成り、リカーシブフィ
ルタ２０と接続されてリカーシブフィルタ２０から輝度
画像信号か人力し、また、基準パターン発生器２５と接
続されて基準輝度画像信号か人力する。基準パターン発
生器２５が出力する基準輝度画像信号は、光像のストラ
イブパターンに対応して水平走査区間で一定のパルス幅
の信号、すなわち所定の距離を表す信号として規定され
る。この距離検出器２１は、輝度画像信号と基準輝度画
像信号とを全水平走査区間において相互に比較して距離
を表す距離画像信号を生成し、この距離画像信号を比較
器２６に出力する。この距離検出器２］は第１の比較手
段に相当し、また、比較器２６は第２の比較手段に相当
する。

比較器２６　＝、距離検圧器２１から距離画像信号か人
力し、また、背景距離画像メモリ２８と接続されて背景
距離画像信号か人力する。背景距離画像信号は、撮影対
象である被写体が存在しない状態での距離画像信号、す
なわち背景の距離画像信号として規定される。この比較
器２６は、距離検圧器２１から人力する距離画像信号と
メモリ２８から入力する背景距離画像とを比較して被写
体、すなわち背景と距離か異なる部分を柚比し、被写体
のみを抽出した距離画像信号（被写体抽比距１ｍｆ１画
像侶号）を演算器２７に出力する。なお、上述の背景距
離画像信号は前回撮影時の距離画像信号を撮影毎に順次
更新して用いることも可能である。

演算器２７は、比較器２６から被写体抽出距離画像信号
か入力し、また、撮像器１４からバッファメモリ１８を
経て輝度画像信号が入力し、これら信号を比較演算する
。この演算器２７は、被写体抽出距離画像信号を基に被
写体までの距離を算出し、また、被写体を特定して輝度
画像信号から被写体のみか抽出された輝度画像信号（被
写体抽出輝度画像信号）を生成し、この被写体抽出輝度
画像信号から被写体像の重心算出等の手法て被写体像の
中心座標（被写体の画面上での中心位置）を算出し、こ
れら距離と中心座標とを表す位置信号を制御器１５に出
力する。さらに、この演算器２７は、拡大された被写体
を表す被写体抽出距離画像信号（凹凸画像信号）を基に
被写体の傾斜角、すなわち被写体が人物であれば向きを
判別し、この傾斜角θおよび前述の中心座標を基に投影
等の手法で輝度画像信号から正面像を推定して正面像を
表す画像信号（認識用画像信号）をデータ処理装置２９
に出力する。

制御器１５は、演算器２７が出力する位置信号を基に回
転機構１２によりテーブル１１を回転させ、また、変倍
機構１６により投影倍率と撮影倍率とを制御する。すな
わち、この制御器１５は、被写体の中心座標を基に撮像
器１４の撮影方向を被写体が画面中央に位置するように
テーブル１１の回転位置を制御し、また、被写体までの
距離を基に被写体像か画面上て一定の大きさになるよう
に撮影倍率を制御し、この撮景三倍率と同調して投影倍
率か画面中のストライブパターンの数を一定にするよう
に変化する。なお、この制御器１５は距離検出器２６か
出力する距離画像信号に基つき被写体の位置と距離とを
算出して回転機構１２と変倍機構１６とを制御するよう
に構成することも可能である。

データ処理装置２９は、予め登録された複数の被写体像
等を記憶する記憶装置を有し、また、ＶＴＲ等の記録装
置３０およびＣＲＴ等の表示器３１か接続されている。

このデータ処理装置２９は、演算器２７から人力する認
識用画像信号とＺ己憶装置に言己憶された被写体像信号
とをパターン認識等の手法を用いて対照し、被写体か登
録されているか否か等を判別して記録し、また、演算器
２７から入力するＫｍ識用画像信号をＶＴＲ３０および
ＣＲＴ３１に出力し、被写体像をＶＴＲ３０に記録する
とともシこ被写体をＣＲＴ３１の表示画面に表示する。

次に、この実施例の作用を説明する。

この実施例の撮像装置は、投影器１３により光像か投影
された所定の範囲を撮像器１４て撮影し、この撮像器１
４が出力する輝度画像信号を基準輝度画像信号と比較し
て距離画像信号を生成し、この距離画像信号を背景距離
画像と比較して被写体の位置および被写体までの距離を
判別する。したかって、多数の焦電センサ等を必要とす
ること無く画像信号の処理のみで被写体の位置を判別で
き、被写体の位置の判別を簡単な構成で達成できる。

ここで、この撮像装置は、投影器１３による光像の投影
を断続して行い、撮像器１４の出力信号をリカーシブフ
ィルタ２０に導いて光像の光反射成分Ｓを増幅する。こ
のため、被写体の反射率が小さい場合、また、一般反射
による反射光と投影された光像による反射光との差が小
さい場合でも、距離検出器２１に人力する輝度画像信号
において光像を明瞭に得られ、被写体の位置および被写
体までの距離を正確に検出できる。

また、この撮像装置は、被写体の位置および被写体まて
の距離が判別された後に、これら位置および距離に基づ
きテーブル１１を回転させて投影器１３と撮像器１４と
を被写体に向け、撮像器１４の撮影倍率を増大させて被
写体を拡大して撮影する。ここて、撮像器１４の撮影倍
率は被写体までの距離にかかわらす画面上での被写体像
が略定の大きさになるように制御するため被写体につい
ての情報が一定となり画像処理を容易に行なえる。また
同時に、投影器１３の投影倍率は撮影倍率と同調して画
面上のストライブパターンの数が等しくなるように制御
されるため、被写体についての距離、すなわち被写体の
凹凸を判別でき、被写体の傾斜角等の情報を正確に得ら
れる。

そして、この撮像装置は、被写体か拡大された輝度画像
信号をデータ処理装置２９に出力してＣＲＴ３１に表示
するとともにＶＴＲ３０に記録するか、また、この被写
体か拡大された輝度画像信号をリカーシブフィルタ２０
で増幅して距離検出器２１に人力させ、この距離検出器
２１て基準輝度画像信号と比較して被写体の凹凸を表す
凹凸画像信号を生成し、この凹凸画像信号から被写体の
傾斜角を算出し、さらに、被写体のみを抽出した輝度画
像信号から被写体の中心座標を算出し、これら傾斜角と
中心座標とから投影等の手法で被写体の正面像を推定し
て形成する。したかつて、被写体を正確に計識てきる。

なお、この撮像装置はその用途として警備用カメラを例
示するか、用途は警備用カメラに限られるものでは無く
、例えば、テレビジョン受像機に併設して視聴者を視聴
番組とともに記録するテレヒション受信率調査装置を構
成することも可能であり、また、ロホットに記識用のカ
メラとして用いることも可能である。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明にがかる撮像装置によれ
ば、光像の投影範囲を撮影して得た輝度画像信号を基準
輝度画像信号と比較して距離を表す距離画像イ言号を生
成するとともに、この距離画像信号を背景距離画像信号
と比較して被写体の位置と被写体までの距離を判別し、
この位置と距離とに基つき被写体を撮影して画面中央に
拡大された被写体像を得るため、多数のセンサ等を用い
ること無く所定の範囲内に存在する被写体を拡大して撮
影でき、その構成を簡素化てきる。

そして、この発明にがかる撮像装置は、リカーシブフィ
ルタで輝度画像信号の光像反射成分を増幅するように構
成することで被写体の反射率か倣い場合等でも被写体の
位置等を正確に検出できるようになり、また、撮影倍率
を画面上の被写体像か一定の大きさになるように制御す
ることで被写体について得られる情報量を一定にして画
像Ｕ識を容易化でき、さらに、投影倍率を撮影倍率に同
調して制御することで、被写体の凹凸についての情報を
得て傾斜した被写体の正面像を推定することも可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の一実施例にかかる撮像
装置を示し、第１図か全体のブロック図、第２図か要部
のフロック図である。 １１・・・テーブル、１２・・・回転機構、１３・・・
投影器、１３ａ・・・投影レンズ群、１３ｂ・・・光源
、１４・・・撮像器、１４ａ・・・撮影レンズ群、１５
・・・制御器、１６・・・変倍機構、２ｏ・・・リカー
シブフィルタ、２１・・・距離検出器（第１の比較手段
）、２３・・・遅延回路、２５・・・基準パターン発生
器、２６・・・比較器（第２の比較手段）、２７・・・
演算器、２８・・・背景即動画像メモリ、２９・・・デ
ータ処理装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）所定の明暗模様の光像を投影器から被写体に向け
   て投影するとともに、この投影器に併設された撮像器で
   光像の投影範囲を撮影し、この撮像器が出力する輝度画
   像信号を第１の比較手段で所定の基準輝度画像信号と比
   較して距離画像信号を生成するとともに、この距離画像
   信号を第２の比較手段で背景距離画像信号と比較して被
   写体の位置および被写体までの距離を判別し、この被写
   体の位置を基に撮像器の撮影方向を変え、かつ被写体ま
   での距離に応じた撮影倍率で被写体を拡大して撮影する
   ことを特徴とする撮像装置。 （２）前記撮像器と前記第１の比較手段との間に遅延時
   間が前記撮像器の１画面の撮影時間と等しいリカーシブ
   フィルタを介設するとともに、前記投影器による光像の
   投影を前記撮像器が１画面を撮影する毎に断続させるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。（３）前記
   撮像器と前記第１の比較手段との間に遅延時間が前記撮
   像器の１画面の撮影時間と等しいリカーシブフィルタを
   介設するとともに、前記撮像器が出力する輝度画像信号
   を前記撮像器が１画面を撮影する毎に反転させることを
   特徴とする請求項１に記載の撮像装置。 （４）前記撮像器の撮影倍率を画面上の被写体像が一定
   の大きさになるように制御することを特徴とする請求項
   １に記載の撮像装置。 （５）前記投影器を光像の投影方向が前記撮影器の撮影
   方向と一体に調節可能に支持するとともに、前記投影器
   の投影倍率を前記撮影器の撮影倍率と同調して画面上の
   光像の模様が一定となるように制御することを特徴とす
   る請求項１または請求項４に記載の撮像装置。