KR101367637B1 - 감시장치 - Google Patents

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KR101367637B1
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노보루 나가미네
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아이신세이끼가부시끼가이샤
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Abstract

본원발명은, 암부 등을 촬영한 저휘도의 화상을 보기 쉽게 표시하는 감시기술을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본원발명은, 감시대상을 촬영하는 촬상부(10)와, 상기 촬상부(10)에 의하여 촬영된 촬영화상의 시인성에 근거하는 반전조건이 충족되어 있는지에 대한 여부를 판정하는 반전조건 판정부(11)와, 상기 반전조건 판정부(11)에 의하여 상기 반전조건이 충족되어 있다고 판정되었을 때에, 상기 촬영화상으로부터 네가/포지 반전화상을 생성하는 표시화상 생성부(12)를 구비한다.

Description

감시장치{MONITORING APPARATUS}
본 발명은, 감시기술에 관하며, 특히 어두운 부분(이하, 암부(暗部)라고 함)을 촬영한 화상을 표시하는 것에 의한 감시기술에 관한 것이다.
종래, 암부를 촬영한 화상을 표시하는 것에 의한 감시기술을 위하여 여러 가지 검토가 행해지고 있다. 예를 들면, 촬상렌즈와, 근(近)적외광선으로부터 가시광까지의 감도를 갖는 촬상소자와, 근적외 영역의 파장 성분을 제거하는 적외커트필터와, 상기 촬상소자로부터의 영상신호에 따라서 흑백신호 및 컬러 신호를 생성하는 영상 신호 처리 수단을 갖는 텔레비전 카메라가 있다(특허문헌 1 참조). 이 텔레비전 카메라는, 피사체가 소정의 밝기에 의하여 어두울 때에는 상기 적외커트필터를 더미 글라스(소(素)글라스, blank glass)에 갈아 넣고, 흑백 영상신호를 출력한다. 한편, 피사체가 소정의 밝기보다 밝을 때에는 상기 더미 글라스를 상기 적외커트필터에 갈아 넣고, 컬러 영상 신호를 출력하는 필터 교환수단을 가지고 있다. 또, 이 텔레비전 카메라는, 필터의 교체를 판단하고 있을 동안은, 교체전의 정지화상을 모니터 등에 출력하고 있다.
이 특허문헌 1의 기술에서는, 피사체가 어두울 경우에는 적외선 커트필터를 사용하지 않고 촬영하고, 흑백영상을 출력한다. 한편, 피사체가 밝을 경우에는 적외선 커트필터를 사용하여 촬영하고, 컬러 영상을 출력한다. 이것에 의하여, 피사체가 어두울 경우에도, 가능한 한 높은 휘도의 영상을 얻을 수가 있다.
또, 다른 기술로서, 자차량의 핸들의 조향 방향에 자차량의 전조등의 빛의 조사방향을 추종시키는 것에 의하여, 자차량의 진행방향에 상기 전조등의 빛이 조사되는 상태를 유지하는 배광(配光) 가변형 전조등 시스템을 구비한 자차량에 탑재되는 차량탑재 카메라용 자동 노출 장치가 있다(특허문헌 2 참조). 이 차량탑재 카메라용 자동 노출 장치는, 자차량의 주변에 있어서의 소정의 영역을 촬상하는 차량탑재 카메라와, 이 차량탑재 카메라의 자동노출에 사용되는 측광영역으로서, 상기 차량탑재 카메라의 촬상영상에 있어서의 사용되는 범위의 화상이 적정 노출의 하에서 촬상된 화상으로 되는 듯한 측광영역을 설정하는 측광영역 설정수단과, 상기 핸들의 조향각에 관한 정보 및 상기 핸들의 조향각에 대응하는 상기 전조등의 빛의 조사방향에 관한 정보의 적어도 한쪽을 취득하는 조향각/조사방향 정보 취득수단과, 이 조향각/조사방향 정보취득수단의 취득정보에 근거하여, 상기 차량탑재 카메라의 촬상범위에 있어서의 상기 전조등의 광이 조사되는 영역의 촬상에 사용되는 범위인 조사영역 촬상범위에 대한, 상기 차량탑재 카메라의 촬상범위내에 있어서의 점유범위를, 상기 차량탑재 카메라의 촬상범위내에 있어서의 상기 조사영역 촬상범위의 존부(存否)도 포함시켜 추정하는 조사영역 촬상범위 추정수단을 구비하며, 상기 측광영역 설정수단이, 상기 핸들의 조향각의 변화에 동반되는 상기 조사영역 촬상범위 추정수단의 추정결과의 변동에 따라서, 상기 측광영역을 변동가능하게 형성되고 있다.
이 특허문헌 2의 기술에서는, 노광을 조정하기 위한 측광영역을 전조등의 조사영역에 따라서 변경하는 것에 의하여, 적절한 노광조정을 실현하고 있다.
다른 기술로서, 적어도 차량 전부(前部)의 측방향을 촬상하는 촬상수단과, 상기 차량에 부착되고, 적어도 상기 차량 전부의 측방향을 조사할 수 있는 등화와, 상기 촬상수단의 촬상 상태에 따라서 상기 등화의 점등 상태를 제어하는 제어수단을 구비하는 차량용 측방향 감시 카메라시스템이 있다(특허문헌 3 참조). 이 특허문헌 3의 기술에서는, 등화에 의하여 촬상범위를 조사하는 것에 의하여, 밝은 화상을 촬영할 수가 있다.
특허문헌 1 : 일본국 특허공개공보 2003-324748호 공보 특허문헌 2 : 일본국 특허공개공보 2008-230464호 공보(단락번호 0023, 0024) 특허문헌 3 : 일본국 특허공개공보 2008-201202호 공보(단락번호 0005, 0006)
상술한 기술은, 암부를 촬영할 때의 촬영환경을 변경하는 것에 의하여, 촬영된 화상의 휘도 등을 높일 수가 있다. 그러나, 특허문헌 1 및 3의 기술에서는, 적외선 커트필터를 이동시키기 위한 기구나 추가적인 등화가 필요하기 때문에, 장치가 복잡하게 됨과 동시에, 비용의 증가에 연결되며, 바람직하지 않다.
또, 특허문헌 2의 기술에서는, 측광범위를 적절하게 설정할 수가 있으나, 촬영된 화상전체가 어두울 경우에는, 노광 조정만으로는 충분한 효과를 얻을 수가 없다.
본 발명의 목적은, 이와 같은 과제에 감안하여, 암부 등을 촬영한 저휘도의 화상을 보기 쉽게 표시하는 감시기술을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 감시장치는, 감시 대상을 촬영하는 촬상부와, 상기 촬상부에 의하여 촬영된 촬영화상의 시인성에 근거하는 반전조건이 충족되고 있는지에 대한 여부를 판정하는 반전조건 판정부와, 상기 반전조건 판정부에 의하여 상기 반전조건이 충족되고 있다고 판정되었을 때에, 상기 촬영화상으로부터 네가/포지(negative/positive) 반전화상을 생성하는 표시화상 생성부를 구비하고 있다.
이 구성에서는, 반전조건 판정부에 의하여 촬영화상의 시인성에 근거하는 반전조건이 판정되며, 반전조건을 충족하고 있을 때에는 표시화상 생성부에 의하여 촬영화상으로부터 네가/포지 반전화상이 생성된다. 이 반전조건은, 암부 등을 촬영한 촬영화상과 같이 촬영화상 전체가 어두운 등의 시인성의 나쁨을 판정하기 위한 것이다. 따라서, 전체가 저휘도이며 시인성이 나쁜 촬영화상이어도, 촬영화상으로부터 네가/포지 반전화상이 생성되기 때문에, 전체가 고휘도인 화상이 얻어진다. 인간의 눈의 감도조정은, 암(暗) 순응보다도 명(明) 순응의 쪽이 급속하며, 수정체의 핀트 조정도 지표가 밝은 쪽이 보다 좋은 응답을 얻을 수가 있다. 따라서, 저휘도의 화상을 네가/포지 반전시키는 것은 인간공학의 관점으로부터도 바람직하다. 또, 컬러화상을 네가/포지 반전하면, 현실과 크게 동떨어진 색으로 되기 때문에, 촬영화상이 컬러화상인 경우에는, 위화감을 저감시키기 위해서도 네가/포지 반전 화상은 농담화상으로 하는 것이 바람직하다.
다수의 카메라에서는 AGC(Auto Gain Control)기능을 구비하고 있다. 이 AGC기능은, 촬영대상이 어두운 경우에 게인(gain)을 올리는 것에 의하여, 적절한 휘도의 화상을 취득하는 것이다. 따라서, AGC기능에 의하여 산출되는 게인값은 촬영되는 화상의 휘도값을 적절하게 나타내고 있다. 그 때문에, 본 발명의 감시장치의 적절한 실시형태의 하나에서는, 게인값을 제어하는 것에 의하여 상기 촬상부의 노광제어를 실시하는 노광제어부를 구비하고, 상기 반전조건 판정부는, 상기 게인값에 기초하여 상기 반전조건을 판정한다. 이 구성에서는, 게인값을 촬영화상의 시인성의 척도로서 사용하는 것에 의하여, 촬영화상을 네가/포지 반전하는지에 대한 여부를 적절하게 판정할 수가 있다.
어두운 촬영대상을 촬영할 때에는, 게인을 높이는 것에 따라서, 촬영된 화상에 대한 노이즈의 촬영은 커지게 된다. 그러한 노이즈의 영향을 크게 받은 촬영화상을 네가/포지 반전하면, 노이즈가 눈에 띄어서 보기 어렵게 된다. 그 때문에, 본 발명의 감시장치의 적절한 실시형태의 하나에서는, 상기 판정조건 판정부는, 상기 게인값이 게인값의 최대치보다도 작은 소정 게인값을 초과한 경우에, 상기 반전조건을 충족한다고 판정한다. 이 구성에서는, 네가/포지 반전의 판정조건으로 되는 한계치를 최대 게인값보다도 작은 값으로 설정하고 있다. 이 한계치는, 노이즈의 영향이 그다지 크게 되지 않는 게인값으로 설정하는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 촬영화상은 노이즈의 영향이 적기 때문에, 네가/포지 반전한 화상도 보기 쉬운 것으로 된다.
또, 다수의 카메라에서는 셔터 속도를 변경하는 것에 의하여 노광상태를 제어하는 기능을 가지고 있다. 촬영대상이 어두운 경우에는 셔터 속도를 늦추고, 빛을 많이 거둬들이는 것에 의하여, 촬영화상의 휘도를 높일 수가 있다. 따라서, 셔터 속도는 촬영된 화상의 휘도값을 나타내고 있다고 말할 수 있다. 그 때문에, 본 발명의 감시장치의 적절한 실시형태의 하나에서는, 상기 촬상부의 셔터 속도를 제어하는 것에 의하여 상기 촬상부의 노광제어를 실시하는 노광제어부를 구비하며, 상기 반전조건 판정부는, 상기 셔터속도에 기초하여 상기 반전조건을 판정한다. 이 구성에서는, 셔터 속도를 촬영화상의 시인성의 척도로서 사용하는 것에 의하여, 촬영화상을 네가/포지 반전하는지에 대한 여부를 적절히 판정할 수가 있다.
본 발명의 감시장치의 적절한 실시형태의 하나에서는, 상기 반전조건 판정부는, 상기 촬영화상의 화소값에 기초하여 상기 반전조건을 판정한다. 이 구성에서는, 촬영화상의 화소값을 시인성의 척도로서 사용하고 있기 때문에, 보다 정확하게 반전조건을 판정할 수가 있다.
본 발명의 감시장치는, 디스플레이에 표시된 표시화소를 눈으로 보는 것에 의하여 감시를 실시하는 것이다. 표시화상을 표시하는 디스플레이는 각각의 표시특성을 가지고 있다. 그 때문에, 네가/포지 반전시킨 화상을 표시했을 때에, 검은 점이 아래에 깔리거나(black shadow spots "under") 흰 점이 뜨는 것(blank white spots "over")을 발생시킬 경우가 있다. 그 때문에, 본 발명의 감시장치의 적절한 실시형태의 하나에서는, 상기 표시화상 생성부는, 네가/포지 반전할 때에, 화소값을 오프셋시킨다. 이 구성에서는, 네가/포지 반전할 때에, 디스플레이의 표시특성 등에 따라서 화소값을 오프셋 시키는 것에 의하여, 보기 쉽게 네가/포지 반전 화상을 생성할 수가 있다.
야간 등에 촬영했을 때에 촬영범위에 조명 등에 의한 조사가 있는 경우 등에는, 촬영된 화상에는 휘도값이 높은 영역과 낮은 영역이 혼재하고 있는 경우가 있다. 반전 조건의 판정결과에 기초하여 이와 같은 촬영화상에 대하여 똑같이 네가/포지 반전시키면, 원래 고휘도의 영역의 휘도값이 낮아지게 되며, 보기 어려운 화상으로 되어 버린다. 그 때문에, 본 발명의 감시장치의 적절한 실시형태의 하나에서는, 상기 표시화상 생성부는, 상기 촬영화상의 일부분을 네가/포지 반전시킨다. 이 구성에서는, 반전조건을 충족했을 때에, 촬영영상 중으로부터 네가/포지 반전시켜야 하는 영역과 네가/포지 반전시키지 않는 영역을 판별하고, 네가/포지 반전시켜야 하는 영역만을 반전시킨다. 이것에 의하여, 적절한 휘도값을 갖는 표시화상을 얻을 수가 있다.
본 발명의 감시장치는 차량에 탑재할 수가 있다. 그와 같은 감시장치에서는, 상기 촬상부는, 해당 차량의 주변을 촬영하도록 배치하는 것이 바람직하다. 특히, 차량의 측방향 주변을 조사하는 라이트가 구비되어 있지 않으며, 야간 등에 차량의 측방향 주변을 촬영한 촬영화상의 휘도값은 낮아지게 되기 때문에, 차량의 측방향 주변을 촬영화상에 의하여 감시하는 것은 곤란하다. 그 때문에, 상기 촬상부를 해당 차량의 측방향 주변을 촬영하도록 배치하는 것은 바람직하다. 이것에 의하여, 차량의 측방향 주변을 촬영한 휘도값이 낮은 화상에서도 네가/포지 반전되어 표시되기 때문에, 감시가 용이하게 된다.
감시 장치에서는, 컬러 화상을 촬영가능한 촬상부를 채용하는 것도 많다. 그와 같은 촬상부에서 촬영된 컬러화상에 대하여 네가/포지 반전을 실시하면, 현실의 색과 매우 다른 색의 화상으로 되기 때문에, 위화감을 발생시킬 우려가 있다. 그 때문에, 본 발명의 감시장치의 적절한 실시형태의 하나에서는, 상기 촬상부는 상기 촬영화상을 컬러화상으로서 촬영하고, 상기 표시화상 생성부는 상기 촬영화상에 대하여 네가/포지 반전 및 모노크로마틱(monochromatic) 변환을 실시한 농담화상을 상기 네가/포지 반전화상으로서 생성한다. 이 구성에서는, 컬러 화상인 촬영화상에 대하여 네가/포지 변환 및 모노크로마틱 변환이 실시되어 네가/포지 변환화상이 생성된다. 즉, 이 구성에서는 네가/포지 반전화상은 모노크로마틱 화상으로 되기 때문에, 위화감을 저감할 수가 있다.
본 발명에서는, 촬영된 화상의 휘도가 낮은 경우에서도, 적절한 휘도를 갖는 화상을 표시하는 것에 의하여 암부의 감시를 적확하게 실시할 수가 있다.
도 1은, 본 발명의 감시장치가 탑재된 차량의 도면.
도 2는, 본 발명의 감시장치의 실시예 1의 형태에 있어서의 기능 블록도.
도 3은, 본 발명의 감시장치의 실시예 1의 형태에 있어서의 처리 흐름을 나타내는 플로우 차트.
도 4는, 본 발명의 감시장치의 실시예 1의 형태에 있어서의 반전조건 판정의 처리 흐름을 나타내는 플로우 차트.
도 5는, 본 발명의 감시장치의 실시형태에 있어서의 반전조건 충족시의 표시화상 생성의 처리 흐름을 나타내는 플로우 차트.
도 6은, 본 발명의 감시장치의 실시형태에 있어서의 촬영화상과 표시화상의 예시도.
도 7은, 본 발명의 감시장치의 실시예 2 및 3의 형태에 있어서의 기능 블록도.
도 8은, 본 발명의 감시장치의 실시예 2의 형태에 있어서의 처리 흐름을 나타내는 플로우 차트.
도 9는, 본 발명의 감시장치의 실시예 2의 형태에 있어서의 게인값과 반전조건의 충족상태와의 관계를 나타내는 도면.
도 10은, 본 발명의 감시장치의 실시예 3의 형태에 있어서의 처리 흐름을 나타내는 플로우 차트.
이하, 도면을 사용하여 본 발명의 감시장치의 실시형태를 설명한다. 본 실시형태에서는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 감시장치(A)는 차량(V)에 탑재되어 있으며, 카메라(C) 및 ECU(electronic control unit)에 의하여 구성되어 있다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 카메라(C)는 차량(V)의 앞 방향, 뒷 방향 및 좌·우측 방향을 촬영 할 수 있는 위치에 설정되어 있다. 또한, 카메라(C)의 설치위치는 이것에 한정되는 것은 아니며, 다른 위치에 설치하여도 상관없다. 또, 카메라(C)의 대수도 1대에 한정되는 것이 아니며, 적절하게 변경 가능하다. 본 실시형태에서는, 카메라(C)는 카메라 디지털 비디오 카메라로서 설명하나, 디지털 스틸 카메라를 사용하는 것도 가능하다. 또, 차량(V)에는, 감시장치(A)에 의하여 생성된 표시화상 등을 표시하기 위한 디스플레이(D)가 구비되어 있다. 차량(V)에 내비게이션 시스템이 탑재되는 경우, 디스플레이(D)는 내비게이션 시스템의 표시장치로서 사용하는 것을 겸용하면 적절하다.
(실시예1)
도 2는, 본 실시예의 형태에 있어서의 감시장치(A)의 기능 블록도이다. 본 실시예의 형태에 있어서의 감시장치(A)는, 차량(V)의 주변을 촬영하고 촬영화상을 생성하는 촬상부(10), 촬상부(10)에 의하여 촬영된 촬영화상을 네가/포지 반전시킬지에 대한 여부의 조건(이하, 「반전조건」이라고 칭함)을 판정하는 반전조건 판정부(11), 반전조건 판정부(11)에 의하여 반전조건이 충족되어 있다고 판정되었을 때에, 촬영화상으로부터 네가/포지 반전화상을 생성하는 표시화상 생성부(12), 표시화상 생성부(12)에 의하여 생성된 표시화상을 디스플레이(D)에 표시하는 표시부(13)을 구비하고 있다.
촬상부(10)는, 카메라(C)의 CCD(Charge Coupled Device)센서나 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)센서 등의 이미지 센서 및 이미지 센서 드라이버나 A/D컨버터를 중핵으로서 구성되어 있다. 카메라(C)의 렌즈로부터 입사한 빛은 이미지 센서에 의하여 광전 변환된 후, A/D컨버터 등에 의하여 A/D변환되어 촬영화상이 생성된다. 이와 같이 하여 생성된 촬영화상이 DSP(Digital Signal Processor)내의 RAM에 기억되며, 촬영화상이 생성되었다는 취지가 반전조건 판정부(11) 및 표시화상 생성부(12)에 보내진다.
반전조건 판정부(11)는, 카메라(C)의 DSP에 의하여 구성되고 있으며, 소정의 반전조건에 기초하여, 촬영화상을 네가/포지 반전할지에 대한 여부를 판정한다. 본 실시형태에서는, 반전조건 판정부(11)는 촬영화상의 휘도값에 기초하여 판정한다(자세한 것은 후술한다).
표시화상 생성부(12)는, 카메라(C)의 DSP에 의하여 구성되어 있으며, 반전조건 판정부(11)의 판정결과에 기초하여, 촬영화상으로부터 표시화상을 생성한다. 표시화상 생성부(12)는, 반전조건 판정부(11)에 의하여 반전조건이 충족되어 있다고 판정되었을 때에는, 촬영화상으로부터 네가/포지 반전화상을 표시화상으로서 생성한다. 또한, 네가/포지 반전화상이란, 적어도 촬영화상에 대하여 네가/포지 반전처리를 실시한 화상이나, 본 실시형태에서는, 쉽게 보이는 것을 고려하여 모노크로마틱 변환처리를 실시하고 있다. 이 모노크로마틱 변환처리는, 네가/포지 반전처리의 전·후 어느 것이라도 상관없다. 한편, 반전조건이 충족되어 있지 않다고 판정되었을 때에는, 촬영화상이 표시화상으로서 취급된다. 또한, 표시화상 생성부(12)는, 해상도 변환 등의 기능을 구비하는 것도 가능하다. 표시화상 생성부(12)에 의하여 생성된 표시화상은, 표시부(13)에 보내진다.
표시부(13)는, 차량(V)에 탑재된 ECU 및 소프트웨어에 의하여 구성되고 있으며, 표시화상 생성부(12)에 의하여 생성된 표시화상을 디스플레이(D)에 표시하는 기능을 가지고 있다.
도 3은, 감시장치의 본 실시형태에 있어서의 처리의 흐름을 나타내는 플로우 차트이다. 먼저, 소정 프레임 레이트(예를 들면, 30fps)에서 찰상부(10)가 구동되며, 촬영화상이 생성된다(#01). 생성된 촬영화상은, 카메라(C)의 RAM에 기억되며, 그 취지가 반전조건 판정부(11)에 통지된다. 또, 촬영화상은 표시화상 생성부(12)에 보내진다.
촬상부(10)에서 촬영화상을 생성했다는 취지를 취득한 반전조건 판정부(11)는, 소정의 반전조건을 충족하는지에 대한 여부를 판정한다(#02). 구체적으로는, 본 실시형태에서는 도 4의 플로우 차트에 나타내는 처리를 실시한다.
먼저, 초기화 처리로서, 휘도 히스토그램(H)의 모든 요소를 0으로 초기화하고, 참조 어드레스(q)에 RAM에 있어서의 촬영화상의 선두 어드레스를 설정한다(#11). 휘도 히스토그램(H)은, 휘도값의 계조수(階調數)(이하의 예에서는, 0~255의 256 계조라고 한다)와 동일한 수의 요소를 가지는 배열로서 실현되고 있다. 이하의 설명에서는, H[k]는, 휘도값(k)의 빈도를 나타내는 것으로 한다.
이어서, 참조 어드레스(q)가 나타내는 촬영화상의 i번째의 화소(pi)의 화소값에 기초하여 화소(pi)의 휘도값(Ii)을 산출한다(#12). 상술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 카메라(C)로서 컬러 디지털 비디오 카메라를 사용하고 있기 때문에, 촬영화상은 컬러화상이다. 일반적으로, 컬러 화상의 화소는 적(R)요소, 녹(G)요소, 청(B)요소의 3개의 값으로 이루어지는 화소값을 가지고 있다. 따라서, 화소(pi)의 화소값은 {Ri, Gi, Bi}이 된다. 이때, 화소(pi)의 휘도값(Ii)은 Ii = 0.299 × Ri + 0.587 × Gi + 0.114 × Bi 에 의하여 구할 수가 있다. 당연히, 다른 산출식을 사용하여 휘도값(Ii)을 산출하여도 상관없다.
이어서, 상술의 처리에 의해 구해진 휘도값(Ii)에 기초하여 휘도 히스토그램(H)을 갱신한다(#13). 구체적으로는, H[Ii]=H[Ii]+1의 연산을 실시한다.
그 후, 미처리 화소의 유무가 체크된다(#14). 구체적으로는, 참조 어드레스(q)가 RAM에 있어서의 촬영화상의 최종 어드레스에 도달하였는지에 대한 여부가 판정된다. 미처리화소가 존재하는 경우에는(#14의 Yes 부분 줄기), 처리를 다음의 미처리 화소에 이행시키기 위하여, 참조 어드레스(q)를 인크리먼트(#15)한 후, #12의 처리에 이행하고, 상술의 처리를 반복한다. 또, 본 예에서는 촬영화상의 전 화소를 사용하여 휘도 히스토그램(H)을 작성하였으나, 촬영화상의 일부의 화소만을 사용하는 구성으로 하여도 상관없다. 즉, 촬영화상의 특정범위의 화소를 사용하는 구성이다.
한편, 미처리화소가 존재하지 않는 경우에는(#14의 No 부분 줄기), 상술의 처리에 의하여 생성된 휘도 히스토그램(H)을 사용하여, 촬영화상의 특징량을 산출한다(#16). 휘도 히스토그램(H)으로부터 산출가능한 촬영화상의 특징량으로서는, 평균휘도, 휘도분산, 휘도 히스토그램의 형상(단봉성(單峰性), 쌍봉성(雙峰性) 등) 등이 있다. 본 실시형태에서는, 평균 휘도를 사용하여 설명한다. 따라서, 반전조건 판정부(11)는, 촬영화상의 특징량으로서 평균 휘도(E[I])를 이하의 식(1)에 의하여 산출한다. 또, 본 실시형태에서는 촬영화상은 각 색(RGB) 8비트로 표현되고 있는 것으로 한다.
[수학식 1]
Figure 112011086137247-pct00001
반전조건 판정부(11)는, 이와 같이 하여 산출된 평균휘도 E[I]와 소정의 한계치(TH)를 비교하고(#17), 평균휘도(E[I])가 한계치(TH)보다도 작다면(#17의 Yes부분 줄기), 반전조건이 충족되어 있다고 판정된다(#18). 한편, 평균휘도(E[I])가 한계치(TH)이상이라면(#17의 No 부분 줄기), 반전조건은 충족되고 있지 않다고 판정한다(#19). 이 반전조건 판정부(11)의 판정결과는, 표시화상 생성부(12)에 통지된다.
반전조건 판정부(11)의 판정결과를 취득한 표시화상 생성부(12)는, 판정결과에 기초하여 촬영화상으로부터 표시화상을 생성한다. 이때, 촬상부(10)로부터 취득한 촬영화상은, DSP 안의 RAM에 기억되어 있다. 구체적으로는, 반전조건이 충족되어 있지 않다는 취지의 판정결과라면(#03의 No 부분 줄기), 표시화상 생성부(12)는 촬상부(10)로부터 취득한 촬영화상을 그대로 표시화상으로 하여 표시부(13)에 보낸다. 한편, 반전조건이 충족되어 있다는 취지의 판정결과라면(#03의 Yes 부분 줄기), 표시화상 생성부(12)는 촬상부(10)로부터 취득한 촬영화상에 대하여 네가/포지 반전 및 모노크로마틱 변환을 실시한다(#04). 또, 카메라(C)로서 모노크로마틱 카메라를 사용한 경우에는, 모노크로마틱 변환은 필요하지 않다.
도 5는, 촬영화상을 네가/포지 반전 및 모노크로마틱 변환하고, 표시화상을 생성하는 처리의 흐름을 나타내는 플로우 차트이다. 먼저, 초기화 처리로서, 참조 어드레스(q)에 RAM에 있어서의 촬영화상의 선두 어드레스를 설정한다(#21). 상술한 바와 같이, 촬영화상은 RGB의 3플랜으로부터 구성되는 컬러 화상이며, 화소(pi)의 화소값은 {Ri, Gi, Bi}이다. 또, 각 색(色)은 [0,255]의 범위의 값을 가지고 있다. 따라서, 이 화소(pi)의 네가/포지 반전 후의 화소값은 {255-Ri, 255-Gi, 255-Bi}으로 된다(#22).
이어서, 표시화상 생성부(12)는, 네가/포지 반전한 화소값에 대하여 모노크로마틱 변환을 실시하고, 휘도값(Ii)을 구한다(#23). 구체적으로는, Ii = 0.299 × (255-Ri) + 0.587 × (255-Gi) + 0.114 × (255-Bi)의 계산을 실시한다.
이와 같이 하여 구해진 휘도값(Ii)을 사용하여, 참조 어드레스(q)가 참조하는 화소(pi)의 화소값을 갱신한다(#24). 즉, 화소(pi)의 화소값은 {Ii, Ii,Ii}으로 된다.
그 후, 미처리화소의 유무가 체크된다(#25). 구체적으로는, 참조 어드레스(q)가 RAM에 있어서의 표시화상의 최종 어드레스에 도달하는지에 대한 여부가 판정된다. 미처리화소가 존재하는 경우에는(#25의 Yes 부분 줄기), 참조 어드레스(q)를 인크리먼트(#26)한 후, #22의 처리로 이행하고, 상술의 처리를 반복한다. 한편, 미처리화소가 존재하지 않는 경우에는 (#25의 No 부분 줄기), 표시화상의 생성처리를 종료하고, 생성한 표시화상을 표시부(13)에 보낸다.
표시화상생성부(12)로부터 표시화상을 취득한 표시부(13)는, 디스플레이(D)에 표시화상을 표시시킨다(#05).
도 6(a)는, 촬상부(10)로부터 암부를 촬영했을 때의 촬영화상의 예이다. 이 촬영화상에 대하여 상술의 처리를 실시하면, 반전조건 판정부(11)는 반전조건이 충족되어 있다고 판정하고, 도 6(b)의 표시화상이 생성된다. 도면으로 보아 명확하듯이, 도 6(a)에서는 불명료한 암부가, 도 6(b)에서는 명료하게 되어 있다.
(실시예 2)
이어서, 본 발명의 감시장치의 실시예 2의 형태를 설명한다. 도 7은, 본 실시예의 형태의 기능 블록도이다. 또, 실시예 1의 형태와 동일한 기능부에 대해서는 동일한 부호를 부가하고 있으며, 상세한 설명은 생략한다. 본 실시예의 형태는, 노광제어부(14)를 구비하고 있다는 점에 있어서 실시예 1의 형태와 다르다.
노광제어부(14)는, 카메라(C)의 DSP에 의하여 구성되며, 촬상부(10)에 의하여 촬영된 촬영화상에 기초하여 적절한 게인값을 산출하고, 산출한 게인값을 촬상부(10)에 설정하고, 촬상부(10)의 노광제어를 실시하는 기능을 가지고 있다. 또, 산출한 게인값은 반전조건 판정부(11)에도 통지된다.
이하, 도 8의 플로우 차트를 사용하여 본 실시예의 형태에 있어서의 처리의 흐름을 설명한다. 먼저, 소정의 프레임 레이트에서 촬상부(10)가 구동되고, 촬영화상이 생성된다(#31). 이때, 촬영화상이 RAM에 기억되고, 그 취지가 노광제어부(14) 및 반전조건 판정부(11)에 통지된다.
촬영화상이 생성되었다는 취지의 통지를 받은 노광제어부(14)는, 공지의 방법에 의하여 적절한 게인값을 산출한다(#32). 산출한 게인값은, 반전조건 판정부(11)에 통지된다.
반전조건 판정부(11)는, 취득한 게인값과 소정의 한계치(TH)를 비교하고(#33), 촬영화상을 네가/포지 반전하는지에 대한 여부를 판정한다. 일반적으로, 암부를 촬영할 때에는, 게인값의 상승에 따라 노이즈가 눈에 띄게 된다. 그 때문에, 이 한계치(TH)는, 노이즈가 너무 도드라지는 게인값 보다도 약간 작은 값으로 설정해 놓는 것이 바람직하다. 그와 같은 한계치(TH)를 설정하는 것에 의하여, 노이즈가 눈에 띄는 수순의 게인값까지는 게인값의 조정에 의한 촬영화상이 생성되며, 노이즈가 눈에 띄는 게인값 즉 한계치(TH) 이상의 게인값을 설정하지 않으면 안되는 상태에서는, 촬영화상을 네가/포지 반전 및 모노크로마틱 변환한 표시화상이 생성된다.
따라서, 반전조건 판정부(11)는, 게인값이 한계치(TH) 이하인 경우(#33의 No 부분 줄기)에는 반전조건이 충족되어 있지 않기 때문에, 노광제어에 의한 촬영화상의 화질의 향상을 실시해야하며, 노광제어부(14)에 대하여 촬상부(10)에 게인값을 피드백하도록 지시를 보낸다. 이것을 받아서, 노광제어부(14)는, 산출한 게인값을 촬상부(10)에 피드백하고, 이후의 촬상부(10)에 있어서의 촬영시의 게인값을 변경한다(#35). 동시에, 반전조건 판정부(11)는, 표시화상 생성부(12)에 대하여 반전조건이 충족되지 않는다는 취지를 통지한다. 이것을 받아서 표시화상 생성부(12)는, 촬영화상을 그대로 표시화상으로서 표시부(13)에 보낸다.
한편, 게인값이 한계치(TH)보다도 큰 경우(#33의 Yes 부분 줄기)에는 반전조건이 충족되기 때문에, 그 취지를 표시화상 생성부(12)에 통지한다. 이것을 받아서, 표시화상 생성부(12)는, 촬영화상을 네가/포지 반전 및 모노크로마틱 변환하는 것에 의하여 표시화상을 생성한다(#34). 생성된 표시화상은 표시부(13)에 보내진다. 이 경우에는, 노광제어부(14)로부터 촬상부(10)에 대한 게인 콘트롤이 실행되어 있지 않기 때문에, 촬상부(10)의 게인값은 일정치(노광제어부(14)에 의하여 설정된 직전의 게인값 또는 그 이하의 값)로 고정된다.
표시화상을 취득한 표시부(13)는, 표시화상을 디스플레이(D)에 표시한다(#36).
도 9는, 노광제어부(14)에 의하여 산출된 게인값과 반전조건 판정부(11)의 판정결과의 관계를 나타내는 도면이다. 도면의 가로축은 시각, 세로축은 노광제어부(14)에 의하여 산출된 게인값을 나타내고 있다. 또, 도면 중의 굵은 선은 반전조건의 충족 상태, 즉 네가/포지 반전되었는지에 대한 여부를 나타내고 있다. 도면으로부터 명백한 바와 같이, 시각 T0에 있어서 게인값이 TH로 되어 있으며, 이 시점에서 반전조건은 충족된다. 그 후, 노광제어부(14)에 의하여 산출되는 게인값은 시각 T1까지 한계치(TH)를 초과한 상태를 유지하고 있다. 그 때문에, 표시화상은 시각 T0 부터 T1까지 네가/포지 반전되는 것으로 된다.
도면으로부터 명백하듯이, 시각 T2 이후에서는 짧은 간격으로 게인값이 한계치(TH)의 상·하로 변화하고 있다. 이와 같은 경우에는, 네가/포지 반전된 화상과 네가/포지 반전되지 않은 화상이 짧은 간격으로 서로 번갈아서 표시(이하, 교호(交互) 표시라고 칭한다)되기 때문에, 운전자에게 있어서는 매우 보기 어려운 상태가 된다. 이 좋지 않은 상황을 해소하기 위해서는, 반전조건 판정부(11)는, 교호표시가 발생한다고 판단했을 때에 한계치(TH)를 변화시키는 것이 바람직하다. 예를 들면, 한계치를 THL로 설정하면 시각 T2 이후의 게인값은 THL 보다 커지게 되기 때문에, 계속해서 반전 조건은 충족된다. 따라서, 시각 T2 이후는 네가/포지 반전된 화상이 표시되며, 교호표시는 발생되지 않는다.
또, 한계치는 TH 보다도 큰 THu로 설정하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 시각 T2 이후는 반전조건은 충족되지 않으며, 네가/포지 반전되지 않은 화상의 표시가 계속된다.
(실시예 3)
이어서, 본 발명의 감시장치의 실시예 3의 형태를 설명한다. 본 실시예의 형태의 기능부는, 실시예 2의 형태와 동일하기 때문에, 상세한 설명은 생략하고, 다른 점만을 설명한다.
본 실시예의 형태에 있어서의 노광제어부(14)는, 카메라(C)의 DSP에 의하여 구성되며, 촬상부(10)에 의하여 촬영된 촬영화상에 기초하여 적절한 셔터속도(이미지센서의 광축적 시간)를 산출하고, 산출한 셔터 속도를 촬상부(10)에 설정하는 것에 의하여, 촬상부(10)의 노광제어를 실시하는 기능을 가지고 있다. 또, 산출한 셔터 속도는 반전조건 판정부(11)에도 통지된다.
이하, 도 10의 플로우 차트를 사용하여 본 실시예의 형태에 있어서의 처리의 흐름을 설명한다. 먼저, 소정의 프레임 레이트에서 촬상부(10)가 구동되어, 촬영화상이 생성된다(#41). 이때, 촬영화상이 RAM으로 기억되고, 그 취지가 노광제어부(14) 및 반전조건 판정부(11)에 통지된다.
촬영화상이 생성되었다는 취지의 통지를 받은 노광제어부(14)는, 통지의 방법에 의하여 적절한 셔터 속도를 산출한다(#42). 산출한 셔터 속도는, 반전조건 판정부(11)에 통지된다. 동시에, 노광제어부(14)는 촬상부(10)의 노광제어를 실시하기 위하여, 촬상부(10)에 대해서 산출한 셔터 속도를 피드백한다(#43). 이것을 받아서 촬상부(10)는 이후의 셔터속도를 갱신한다.
반전조건 판정부(11)는, 취득한 셔터 속도와 소정의 한계치(TH)를 비교하고(#44), 촬영화상을 네가/포지 반전하는지에 대한 여부를 판정한다. 반전조건 판정부(11)는, 셔터속도가 한계치(TH)이상인 경우(#43의 Yes 부분 줄기)에는 반전조건이 충족되기 때문에, 그 취지를 표시화상 생성부(12)에 통지한다. 이것을 받아서, 표시화상 생성부(12)는, 촬영화상을 네가/포지 반전 및 모노크로마틱 변환하는 것에 의하여 표시화상을 생성한다(#45). 생성된 표시화상은 표시부(13)로 보내진다.
한편, 셔터속도가 한계치(TH)보다도 작은 경우(#43의 No 부분 줄기)에는, 그 취지가 표시화상 생성부(12)에 통지된다. 이것을 받아서 표시화상 생성부(12)는, 촬영화상을 그대로 표시화상으로서 표시부(13)로 보낸다.
표시화상을 취득한 표시부(13)는, 표시화상을 디스플레이(D)로 표시한다(#46).
[다른 실시형태]
(1) 상술의 실시형태에서는, 표시화상을 생성할 때에, 네가/포지 반전 후에 모노크로마틱 변환을 실시하였으나, 모노크로마틱 변환 후에 네가/포지 반전을 실시하여도 상관없다.
(2) 상술의 실시형태에서는, 네가/포지 반전할 때에 화소값의 정의 영역의 모든 영역을 사용하도록 반전을 실시하였으나, 화소값의 정의 영역의 일부를 사용하도록 반전을 실시하여도 상관없다. 즉, 반전 후의 화소값에 오프셋을 가지도록 하여도 상관없다. 예를 들면, 정의 영역이 [0, 255]의 화소값(p)는, 255-p + offset에 의하여 네가/포지 반전된다. 이때, 오프셋이 정(正)이라면 네가/포지 반전된 화소값은 고휘도 측에 시프트하기 때문에, 저휘도 측의 휘도값은 사용되지 않는다. 한편, 오프셋이 부(負)라면 네가/포지 반전된 화소값은 저휘도측에 시프트하기 때문에, 고휘도 측은 사용되지 않는다. 또, 모든 경우에도 정의 영역을 초과한 화소값은, 최대 휘도치 또는 최소 휘도치로 뭉쳐진다.
이 오프셋의 값은, 사용하는 환경에 따라서 적절하게 설정할 수가 있다. 예를 들면, 촬영화상이 매우 어두울 경우에는, 네가/포지 반전하면 매우 밝아지게 된다. 그 때문에, 흰점이 뜨는 것을 방지하기 위하여 부의 오프셋을 설정한다. 또, 디스플레이(D)와 LCD(Liquid Crystal Display)를 사용하는 경우에는, LCD의 특성에 의하여 저휘도가 충분히 표현될 수 없는 경우가 있다. 그 경우에는, 정의 오프셋을 설정하고, 네가/포지 반전된 화소값을 LCD가 표현할 수 있는 휘도범위로 수용하는 것이 바람직하다.
또, 디스플레이(D)의 다이나믹 레인지 특성에 따라서, 네가/포지 반전된 화소값의 다이나믹 레인지의 압축 또는 확장을 실시하여도 상관없다.
(3) 상술의 실시형태에서는, 촬영화상 전체를 네가/포지 반전시켰으나, 촬영화상의 일부만을 네가/포지 반전하여도 상관없다. 예를 들면, 카메라(C)가 차량(V)의 전방을 촬영할 수 있도록 구비되며, 화각(畵角)이 넓은 경우에는, 촬영화상은 차량(V)의 라이트(L)의 조사의 영향을 받는 부분(이하, 고휘도 영역이라고 칭함)과 그다지 받아들여지지 않는 부분(이하, 저휘도 영역이라고 칭함)이 혼재하는 것으로 된다. 그 경우에, 촬영화상 전체를 네가/포지 반전시키면, 고휘도 영역의 화소값이 저휘도로 되며, 운전자에게 있어서 보기 어려운 표시화상으로 되어버린다. 이와 같은 경우에는, 고휘도 영역의 화소는 네가/포지 반전되지 않으며, 저휘도 영역의 화소만 네가/포지 반전시킨다. 또, 고휘도 영역과 저휘도 영역의 판정은 화상처리에 의하여 실시하는 것도 가능하나, 이것들은 라이트(L)와 카메라(C)와의 위치관계에 의하여 규정되는 것이기 때문에, 미리 각각의 영역을 설정하여 놓아도 상관없다. 또, 이 경우에는, 촬영화상 그대로의 컬러의 영역과 네가/포지 반전된 모노크로마틱의 영역이 혼재하기 때문에, 운전자가 보기 쉽게 하는 것을 위하여, 이것들의 경계를 명시하는 것이 바람직하다.
(4) 상술의 실시형태에서는, 감시장치(A)의 각 기능부를 카메라(C)의 DSP 및 차량(V)에 탑재되어 있는 ECU에 의하여 구성하였으나, 이 구성으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, ECU 뿐에 의하여 구성하여도 상관없으며, 별도 CPU(Central Processing Unit)를 구비하여 CPU와 프로그램에 의하여 구성하여도 상관없다.
(산업상의 이용가능성)
본 발명은, 암부 등을 촬영한 저휘도의 화상을 표시하는 것에 의하여 감시하는 감시장치에 이용할 수가 있다.
A : 감시장치
V : 차량
10 : 촬상부
11 : 반전조건 판정부
12 : 표시화상 생성부
13 : 표시부
14 : 노광제어부

Claims (12)

  1. 감시대상을 촬영하는 촬상부와,
    상기 촬상부에 의하여 촬영된 촬영화상의 시인성에 근거하는 반전조건이 충족되어 있는지에 대한 여부를 판정하는 반전 조건 판정부와,
    상기 반전조건 판정부에 의하여 상기 반전조건이 충족되어 있다고 판정되었을 때에, 상기 촬영화상으로부터 네가/포지 반전화상을 생성하는 표시화상 생성부와,
    게인값과 상기 촬상부의 셔터 속도 중 어느 하나를 제어하는 것에 의하여 상기 촬상부의 노광제어를 실시하는 노광제어부를 구비하며,
    상기 반전조건 판정부는, 상기 노광제어부에 의해 상기 게인값이 제어되는 경우에는 그 게인값에 근거하여 상기 반전조건을 판정하고, 상기 노광제어부에 의해 상기 셔터속도가 제어되는 경우에는 그 셔터속도에 근거하여 상기 반전조건을 판정하는 감시장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 반전조건 판정부는, 상기 게인값이 게인값의 최대값보다도 작은 소정 게인값을 초과했을 경우에, 상기 반전조건을 충족한다고 판정하는 것을 특징으로 하는 감시장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 표시화상 생성부는, 네가/포지 반전할 때에, 화소값을 오프셋시키는 것을 특징으로 하는 감시장치.
  7. 제 1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 표시화상 생성부는, 상기 촬영화상의 일부분을 네가/포지 반전시키는 것을 특징으로 하는 감시장치.
  8. 차량에 탑재되는 제 1항 또는 제3항에 따른 감시장치로서,
    상기 촬상부는, 해당 차량의 주변을 촬영하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 감시장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 촬상부는, 상기 차량의 측방향 주변을 촬영하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 감시장치.
  10. 제 1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 촬상부는 상기 촬영화상을 컬러 화상으로서 촬영하고, 상기 표시화상 생성부는 상기 촬영화상에 대하여 네가/포지 반전 및 모노크로마틱 변환을 실시한 농담(濃淡) 화상을 상기 네가/포지 반전화상으로서 생성하는 것을 특징으로 하는 감시장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 반전조건 판정부는 상기 셔터 속도가 소정의 셔터속도 이상의 경우에, 반전조건을 충족한다고 판정하는 것을 특징으로 하는 감시장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 셔터속도는 이미지센서의 광 축적 시간인 것을 특징으로 하는 감시장치.
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