WO2013187047A1

WO2013187047A1 - 物体検出装置

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Publication number: WO2013187047A1
Application number: PCT/JP2013/003652
Authority: WO
Inventors: 山中　睦裕; 淳之広野; 利春竹ノ内; 松田　啓史; 吉村　祐一
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2012-06-13
Filing date: 2013-06-11
Publication date: 2013-12-19
Also published as: KR101640875B1; KR20150013756A; CN104364824A; US20150125032A1; TWI509569B; TW201415417A

Abstract

　本発明に係る物体検出装置は、所定の撮像エリアを撮像するカメラから前記撮像エリアの画像を所定の時間間隔で順次取得する画像取得部と、前記画像取得部によって連続的に取得された画像間の差分画像を求める差分画像作成部と、前記差分画像を横方向及び縦方向にそれぞれ複数に分割してできるブロックの各々について移動している検出対象が存在する移動領域であるか、停止している物体が存在する停止領域であるかを判定する判定部と、を備える。前記判定部は、複数の前記ブロックの各々について、前記ブロックを構成する複数の画素の画素値をもとに、前記ブロックが前記移動領域であるか前記停止領域であるかを判定するように構成される。

Description

物体検出装置

　本発明は、物体検出装置に関するものである。

　従来、時間的に連続した２枚の画像を取り込み、２枚の画像を微分した後、微分して得られた２枚の画像を比較して差分画像を求め、この差分画像から移動物体を検出する移動物体検出装置があった（例えば文献１［日本国公開特許公報第平６－２０１７１５号］参照）。

　上述した文献１の物体検出装置では、検知対象の人物が背景部分と似たような色の衣服を着用している場合、検知対象の人物と背景部分とで輝度の差が小さくなると考えられる。そのため、濃淡画像を微分して輪郭線を求めた場合に人物の輪郭線が連続した線になりにくく、複数に分断された形で検出される可能性がある。よって、複数に分断された領域を繋ぎ合わせる処理が必要になり、画像処理の負荷が増大したり、分断された複数の領域を誤りなく統合させる処理が難しいという問題があった。

　また、濃淡画像から人物などの検出対象を検出する方法として、濃淡画像と背景画像との差分画像を求めることによって、背景画像から変化した部分を抽出する背景差分法がある。背景差分法では２枚の濃淡画像で画素毎に差分を求めているため、例えば検出対象の人物が背景部分と似た色の衣服を着用している場合、比較対象の濃淡画像と背景画像とで差分値が小さくなる。その結果、人物の全身が１個の領域として検出されにくくなり、上記の例と同様、人体が複数に分断された形で検出される可能性があるから、複数に分断された領域を繋ぎ合わせる処理が必要になり、画像処理の負荷が増大したり、分断された複数の領域を誤りなく統合させる処理が難しいという問題があった。

　そこで、２枚の画像フレームをそれぞれ水平方向にｍ個、垂直方向にｎ個に分割して複数のブロックを生成し、同じ位置にあるブロックを比較することで、ブロック毎に動きの有無を検出する動き検出装置が提案されている（例えば文献２［日本国公開特許公報第２００８－２５７６２６号］参照）。

　この動き検出装置では、順次入力される画像フレームのうち、所望の背景フレームと、背景フレームの後の動き検出対象フレームとを、それぞれ水平方向にｍ個、垂直方向にｎ個に分割して複数のブロックを生成し、各々のブロックで画素の輝度平均値を求める。そして、動き検出対象フレームの各ブロックと、対応する背景フレームのブロックとで、輝度平均値の差分を求め、この差分値が所定の閾値以上であれば、このブロックで動きがあったと判断している。

　上述の動き検出装置では、背景フレームと動き検出対象フレームとで、同じ位置にあるブロックの輝度平均値を比較し、輝度平均値が閾値以上変化していれば、そのブロックで動きがあったと判断している。

　ここで、４×４画素の領域を１つのブロックとした場合に、図３９及び図４０に示すように背景フレームのブロックＣ１と動き検出対象フレームのブロックＣ２とで画素値が異なる場合を考える。ブロックＣ１，Ｃ２のマス目は画素を表し、マス目内の数字は各画素の画素値を表している。図３９及び図４０の例では、背景フレームと動き検出対象フレームとで、各画素の画素値は変化しているにも関わらず、輝度平均値が同じになるため、２つのフレーム間で動きはないと判定される。

　また、図４１及び図４２に示すように背景フレームのブロックＣ３と動き検出対象フレームのブロックＣ４とで、ノイズなどの影響で１つの画素のみ画素値が異なっている場合を考える。この場合、１つの画素を除いて他の画素では輝度値が同じ値になっているにも関わらず、ブロックＣ３，Ｃ４間で輝度平均値が異なっていることから、２つのフレーム間で動きがあると判定されてしまう。

　本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、画像処理の処理量を増大させることなく、移動領域と停止領域の判別を確実に行える物体検出装置を提供することにある。

　本発明に係る第１の形態の物体検出装置は、画像取得部と、差分画像作成部と、判定部と、を備える。前記画像取得部は、所定の撮像エリアを撮像するカメラから、前記撮像エリアの画像を所定の時間間隔で順次取得するように構成される。前記差分画像作成部は、前記画像取得部によって連続的に取得された画像間の差分画像を求めるように構成される。前記判定部は、前記差分画像を横方向及び縦方向にそれぞれ複数に分割してできるブロックの各々について、移動している検出対象が存在する移動領域であるか、停止している物体が存在する停止領域であるかを判定するように構成される。前記判定部は、複数の前記ブロックの各々について、前記ブロックを構成する複数の画素の画素値をもとに、前記ブロックが前記移動領域であるか前記停止領域であるかを判定するように構成される。

　本発明に係る第２の形態の物体検出装置では、第１の形態において、前記判定部は、複数の前記ブロックの各々について、前記ブロックを構成する複数の画素の差分値と所定の閾値との高低を比較し、差分値が前記閾値を超えた画素数をもとに、前記ブロックが前記移動領域であるか前記停止領域であるかを判定するように構成される。

　本発明に係る第３の形態の物体検出装置では、第１または第２の形態において、前記物体検出装置は、前記移動領域と判定された領域から検出対象を検出する物体検出部を備える。前記物体検出部は、前記移動領域と判定された１乃至複数の前記ブロックのうち連続する前記ブロックをそれぞれ検知対象領域とするように構成される。前記物体検出部は、今回求めた検知対象領域が前回求めた検知対象領域に含まれる場合、又は、今回の検知対象領域と前回の検知対象領域とが重なり且つ前回の検知対象領域の面積に対する今回の検知対象領域の面積の比率が所定の閾値よりも小さい場合、又は、今回の検知対象領域と前回の検知対象領域とで重なり合う部分が全く存在しない場合の何れかであれば、前記検出対象が静止していると判断して、前回の検知対象領域を前記検出対象が存在している領域とするように構成される。

　本発明に係る第４の形態の物体検出装置では、第３の形態において、前記物体検出部は、前回求めた検知対象領域と今回求めた検知対象領域とが重なっていれば同一の検出対象が存在すると判断するように構成される。前記物体検出部は、前回求めた検知対象領域に存在する前記検出対象が静止していると判断されたか否かに応じて、また静止していないと判断された場合は前記検出対象の動きを表すパラメータに応じて、前回及び今回の検知対象領域から前記検出対象の現在位置を求めるための判定条件を変更するように構成される。

　本発明に係る第５の形態の物体検出装置では、第３または第４の形態において、前記物体検出部は、前回の第１検知対象領域と今回の検知対象領域が重なり、且つ、今回の検知対象領域が前回の第２検知対象領域に重なっていなければ、前記第１検知対象領域に存在していた検出対象が、今回の検知対象領域に移動したと判断するように構成される。

　本発明に係る第６の形態の物体検出装置では、第３～第５の形態のいずれか１つにおいて、前記物体検出部は、今回の検知対象領域が、前回の第１検知対象領域及び第２検知対象領域にそれぞれ重なり、前記第１検知対象領域に存在していた検出対象が静止していると判定された場合、前記第１検知対象領域に存在していた検出対象が、前記第１検知対象領域に留まっていると判断するように構成される。

　本発明に係る第７の形態の物体検出装置では、第３～第６の形態のいずれか１つにおいて、前記物体検出部は、今回の検知対象領域が、前回の第１検知対象領域及び第２検知対象領域にそれぞれ重なり、前記第１検知対象領域に存在する第１検出対象と、前記第２検知対象領域に存在する第２検出対象とが、両方共に移動していると判断された場合、前記第１検出対象の速度が前記第２検出対象の速度よりも速ければ、前記第１検出対象が今回の検知対象領域に移動したと判断するように構成される。前記物体検出部は、今回の検知対象領域が、前回の第１検知対象領域及び第２検知対象領域にそれぞれ重なり、前記第１検知対象領域に存在する第１検出対象と、前記第２検知対象領域に存在する第２検出対象とが、両方共に移動していると判断された場合、前記第１検出対象の速度が前記第２検出対象の速度と同等以下であれば、前記第１検出対象が第１検知対象領域に留まっていると判断するように構成される。

　本発明に係る第８の形態の物体検出装置では、第３～第７の形態のいずれか１つにおいて、前記物体検出部は、今回の検知対象領域が、前回の第１検知対象領域及び第２検知対象領域にそれぞれ重なり、前記第１検知対象領域に存在する第１検出対象が移動していると判断され、前記第２検知対象領域に存在する第２検出対象が静止していると判断された場合、前記第１検出対象が今回の検知対象領域に移動したと判断するように構成される。

　本発明に係る第９の形態の物体検出装置では、第３～第８の形態のいずれか１つにおいて、前記物体検出部は、ある時点で求められた第１検知対象領域に存在している検出対象が静止していると判断され、前記第１検知対象領域に、それ以後に求められた第２検知対象領域の少なくとも一部が重なった場合、前記第２検知対象領域が重なる直前における前記第１検知対象領域の画像をテンプレート画像として保持するように構成される。前記物体検出部は、前記第１検知対象領域と前記第２検知対象領域との重なりが無くなった時点で、この時点の前記第１検知対象領域の画像と前記テンプレート画像とのマッチング処理を行って両者の相関値を求めるように構成される。前記物体検出部は、前記相関値が所定の判定値よりも高ければ、前記検出対象が前記第１検知対象領域に留まっていると判断ように構成される。前記物体検出部は、前記相関値が前記判定値よりも低ければ、前記検出対象が前記第１検知対象領域の外側に移動したと判断するように構成される。

　本発明に係る第１０の形態の物体検出装置では、第１～第９の形態のいずれか１つにおいて、前記物体検出装置は、前記カメラとして撮像装置を備える。前記撮像装置は、撮像素子と、光制御手段と、画像生成手段と、調整手段と、を備える。前記撮像素子は、それぞれに電荷が蓄積される複数の画素を有し前記各画素に蓄積される電荷量を画素値に変換して出力するように構成される。前記光制御手段は、前記撮像素子において光電変換に供される光の量を制御するように構成される。前記画像生成手段は、所定のフレームレートで前記撮像素子から前記画素値を読み出し且つ読み出した前記画素値から前記各フレームレート毎に１フレームの画像を生成するように構成される。前記調整手段は、前記１フレームの画像における前記画素値の一部又は全部を数値で定義される評価値で評価し、当該評価値が所定の適正範囲内に収まるように前記光制御手段又は前記画像生成手段の少なくとも何れか一方を制御して前記画素値を調整するように構成される。前記調整手段は、前記フレームレート毎に生成される前記画像の前記評価値が前記適正範囲から所定レベル以上外れた場合、前記画像生成手段を、前記フレームレートよりも高い調整用フレームレートで前記画像を生成する調整モードに移行させ、前記画像生成手段が前記調整用フレームレートで前記画像を生成した後、前記フレームレートで前記画像を生成する通常モードに復帰させるように構成される。

　本発明に係る第１１の形態の物体検出装置では、第１～第９の形態のいずれか１つにおいて、前記物体検出装置は、前記カメラとして撮像装置を備える。前記撮像装置は、撮像部と、露光調整部と、増幅部と、制御部と、を備える。前記撮像部は、所定のフレームレートで撮像範囲の画像を撮像するように構成される。前記露光調整部は、前記撮像部の露光条件を調整するように構成される。前記増幅部は、前記撮像部から出力される画像データの輝度値を画素毎に増幅して外部に出力するように構成される。前記制御部は、前記画像データの複数画素の輝度値を統計処理して求めた輝度評価値が所定の目標値に一致するように、前記露光調整部の露光条件及び前記増幅部の増幅率のうち少なくとも何れか一方を調整するように構成される。前記制御部は、前記増幅部から出力される画像データを画像処理することができる輝度範囲に前記輝度評価値が収まっている場合は前記露光条件及び前記増幅率のうち少なくとも何れか一方を調整することによって生じる前記輝度評価値の変化率が所定の基準値以下となるように調整量を制限し、且つ、前記輝度評価値が前記輝度範囲外である場合は調整量の制限を行わないように構成される。

実施形態１の物体検出装置のブロック図である。実施形態１の物体検出装置の動作を説明するフローチャートである。実施形態１の物体検出装置の動作の説明図である。実施形態１の物体検出装置の動作の説明図である。実施形態１の物体検出装置の動作を説明する説明図である。実施形態１の物体検出装置による追跡動作の説明図である。実施形態１の物体検出装置による追跡動作の説明図である。実施形態１の物体検出装置による追跡動作の説明図である。実施形態１の物体検出装置による追跡動作の説明図である。実施形態１の物体検出装置による追跡動作の説明図である。実施形態１の物体検出装置による追跡動作の説明図である。実施形態１の物体検出装置におけるカメラの設置例を示す説明図である。実施形態１の物体検出装置において狭角レンズを使用した場合の画像例である。実施形態１の物体検出装置において広角レンズを使用した場合の画像例である。実施形態１の物体検出装置において壁に設置されたカメラで撮像した画像の説明図である。ブロックの大きさを説明する説明図である。ブロックの大きさを説明する説明図である。実施形態２における撮像装置のブロック図である。フレームレートの変更を説明するための説明図である。実施形態２における撮像装置の動作説明図である。実施形態２における撮像装置の動作説明図である。実施形態２における撮像装置の動作説明図である。実施形態２における撮像装置の動作説明図である。実施形態２における撮像装置の動作説明図である。実施形態２における撮像装置の動作説明図である。実施形態２における撮像装置の動作説明図である。実施形態３における照明制御システムのブロック図である。実施形態３における照明制御システムのフローチャートである。実施形態３における照明制御システムの調整動作を説明する図である。実施形態３における照明制御システムの調整動作を説明する図である。実施形態３における照明制御システムの調整動作を説明する図である。実施形態３における照明制御システムの調整動作を説明する図である。実施形態３における照明制御システムの調整動作を説明する図である。実施形態３における照明制御システムの調整動作を説明する図である。実施形態３における照明制御システムの調整動作を説明する図である。実施形態４の人センサを示すブロック図である。実施形態４における負荷制御システムを示すシステム構成図である。実施形態４における検知領域の説明図である。背景フレームのブロックの画素値を示した図である。動き検出対象フレームのブロックの画素値を示した図である。背景フレームのブロックの画素値を示した図である。動き検出対象フレームのブロックの画素値を示した図である。

　（実施形態１）
　図１に物体検出装置１のブロック図を示す。物体検出装置１は、カメラ２と画像取得部３と演算処理部４と画像メモリ５と出力部６とを備え、検出対象（探索物体）である人体を検出すると出力部６から検出信号を出力する。尚、物体検出装置１の検出対象は人体に限定されるものではなく、車などの移動物体でもよい。なお、本実施形態において、物体検出装置１は、必ずしもカメラ２を備えている必要はない。画像取得部３と、演算処理部４と、画像メモリ５と、出力部６とは、カメラ２からの画像を処理する画像処理装置を構成する。

　カメラ２は、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳイメージセンサからなり、所定の監視エリアを撮像する。

　画像取得部３は、カメラ２から所定のサンプリング間隔で画像データを取り込み、取り込んだ画像データを演算処理部４に出力する。つまり、画像取得部３は、所定の撮像エリアを撮像するカメラ２から、撮像エリアの画像を所定の時間間隔（サンプリング間隔）で順次取得するように構成される。

　演算処理部４はマイクロコンピュータからなり、組み込みのプログラムを実行することによって、差分画像作成部４ａ、判定部４ｂ、物体検出部４ｃなどの機能が実現される。

　差分画像作成部４ａは、画像取得部３によって連続的に取得された画像間の差分画像を作成（求める）するように構成される。

　判定部４ｂは、差分画像を横方向及び縦方向にそれぞれ複数に分割して生成されたブロックの各々について、移動している検出対象が存在する移動領域であるか、停止している物体が存在する停止領域であるかを判定するように構成される。

　物体検出部４ｃは、移動領域と判定された領域から検出対象を検出するように構成される。

　画像メモリ５は、演算処理部４によってデータの書き込み、読み出しが制御され、例えば画像取得部３がカメラ２から取り込んだ画像データや、画像処理の過程で作成した差分画像などの画像データを記憶するように構成される。

　出力部６は、演算処理部４から入力された検知信号を負荷機器（図示せず）に出力して、負荷機器を動作させたり、上位の監視装置（図示せず）に出力するように構成される。

　この物体検出装置１は、所定の監視エリアをカメラ２で撮像して得た濃淡画像から検出対象の物体を検出するのであるが、その検出動作を図２のフローチャートに基づいて説明する。

　画像取得部３は、所定の時間間隔でカメラ２から画像データをサンプリングし、カメラ２から取得した画像データを演算処理部４に出力する（ステップＳ１）。

　演算処理部４は、画像取得部３から入力された濃淡画像の画像データを画像メモリ５に逐次記憶させている。差分画像作成部４ａは、画像取得部３が濃淡画像を取得すると、画像メモリ５から前回の濃淡画像を読み込み、前回の濃淡画像と、画像取得部３が今回取得した濃淡画像との差分画像を作成する（ステップＳ２）。

　尚、本実施形態では所定の時間間隔でフレーム間の差分画像を作成しているが、フレーム間差分の時間間隔が一定である必要は無く、差分画像作成部４ａは、時系列で撮像された２つの濃淡画像のフレーム間差分を行うようにしてもよい。

　その後、判定部４ｂが、ステップＳ２で得られた差分画像を横方向及び縦方向にそれぞれ複数に分割して所定の大きさのブロックを生成し、ブロック毎に移動領域であるか停止領域であるかを判定する（ステップＳ３）。

　尚、移動領域とは、移動している検出対象（移動物体）（本実施形態では人）が存在する領域をいい、停止領域とは、停止している物体（静止物体）が存在する領域をいう。

　このように、ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、Ｎ枚の濃淡画像から（Ｎ－１）枚のフレーム間差分画像を作成し、（Ｎ－１）枚のフレーム間差分画像を用いて、各ブロックが移動領域であるか停止領域であるかを判定するステップである。

　そして、判定部４ｂの判定結果をもとに、物体検出部４ｃは検出対象の物体を検出する処理（ステップＳ４～ステップＳ１４）を行う。尚、ステップＳ４は、移動物体が存在する検知対象領域を抽出するステップであり、移動領域と判定された１乃至複数のブロックのうち、連続するブロックをひとつの検知対象領域として抽出する。ステップＳ５は、静止物体の抽出と追跡を行うステップである。また、ステップＳ６～Ｓ１４は、移動物体を追跡する処理を行うステップである。

　ここで、判定部４ｂが、ステップＳ２で作成された差分画像を縦横複数に分割して生成されたブロックの各々について、各ブロックが移動領域であるか停止領域であるかを判定するステップＳ３の処理について、図面を参照しながら説明する。

　画像取得部３は所定の時間間隔（フレームレート）でカメラ２から画像データを取り込んでいる。図３において、（ａ）はカメラから取り込んだ濃淡画像、（ｂ）は濃淡画像から作成した差分画像、（ｃ）は移動領域と停止領域を判定した判定結果を示す説明図である。図３（ａ）に示すように、時刻（ｔ－２）において濃淡画像Ａ１が取り込まれ、その後の時刻（ｔ－１）で濃淡画像Ａ２が取り込まれると、差分画像作成部４ａが連続的に撮像された２つの濃淡画像Ａ１，Ａ２の差分画像Ｂ１を作成する。尚、２つの濃淡画像Ａ１，Ａ２には移動中の人物Ｘ１が映っている。

　判定部４ｂは、差分画像作成部４ａによって差分画像Ｂ１が作成されると、この差分画像Ｂ１を横方向及び縦方向にそれぞれ複数に分割して所定の大きさ（ｍ×ｎ）画素のブロックＣ１，Ｃ２，Ｃ３，…を作成する（図３（ｂ）参照）。尚、以下の説明で個々のブロックについて説明する場合はブロックＣ１，Ｃ２，Ｃ３，…と表記し、ブロックを特定せずに説明する場合はブロックＣと表記することとする。

　例えば差分画像Ｂ１の大きさが横３００画素、縦２４０画素であり、これを横方向に４０個、縦方向に３０個に分割すると、８×８画素のブロックＣが合計１２００個作成され、各々のブロックＣについて判定部４ｂは移動領域か停止領域かを判定する。

　ここで、ブロックＣは８×８＝６４（個）の画素で構成されているので、判定部４ｂは、各ブロックＣの差分値を６４次元空間の点として扱う。判定部４ｂは、予め用意された学習用のデータ（移動領域及び停止領域のデータ）をもとに、判別分析やＳＶＭ（サポートベクターマシン）などの従来周知の手法を用いて学習を行う。そして、判定部４ｂは、６４次元空間を、移動している検出対象が存在する空間（移動空間）と停止している物体が存在する空間（停止空間）とに分ける境界面を予め求めておく。

　その後、判定部４ｂに各ブロックＣのデータが実際に入力されると、判定部４ｂは、このデータが６４次元空間で上記の境界面に対して移動領域側にあるか、停止領域側にあるかを判断することで、このブロックＣが移動領域か停止領域かの判定を行う。

　図３（ｃ）はブロック毎の移動領域か停止領域かの判定を行った結果を示しており、検出対象Ｘ１に対応する領域が移動領域Ｄ１と判定され、それ以外の領域が停止領域Ｄ２と判定されている。

　尚、判定部４ｂは、連続的に撮像されたＮ枚（Ｎは２以上の整数）の濃淡画像から作成された（Ｎ－１）枚の差分画像をもとに、同じ位置にある（ｍ×ｎ）画素のブロックＣが移動領域か停止領域かを判定してもよい。

　この場合、判定部４ｂは、（Ｎ－１）枚の差分画像で同じ位置にあるブロックＣの差分値を、［（Ｎ－１）×ｍ×ｎ］次元空間の点として扱う。例えば４枚の差分画像でブロックＣの大きさが８×８画素であれば、４×８×８＝２５６次元空間の点として扱うことになる。そして、上述と同様、判定部４ｂは、予め用意された学習用のデータをもとに、判別分析やＳＶＭなどの手法を用いて学習を行い、［（Ｎ－１）×ｍ×ｎ］次元空間を移動空間と停止空間に分ける境界面を予め求めておく。

　その後、連続的に撮像されたＮ枚の濃淡画像をもとに（Ｎ－１）枚の差分画像が作成されると、判定部４ｂは、（Ｎ－１）枚の差分画像をそれぞれ複数のブロックＣに分割する。そして、判定部４ｂは、（Ｎ－１）枚の差分画像で同じ位置にあるブロックＣの差分値を［（Ｎ－１）×ｍ×ｎ］次元空間の点として扱い、この点が上記の境界面に対して移動空間側にあるか停止空間側にあるかを判定する。

　また上記の説明では、判別分析やＳＶＭなどの手法を用いた判定方法について説明したが、判定部４ｂが主成分分析を用いて移動領域であるか停止領域であるかを判定してもよい。判定部４ｂは、（ｍ×ｎ）画素のブロックＣの差分値を（ｍ×ｎ）次元空間の点として扱う。そして、判定部４ｂは、予め用意された学習用のデータ（移動領域及び停止領域と判定されたブロックＣのデータ）をもとに、各ブロックＣが移動領域であるか停止領域であるかを分離する主成分係数と、主成分得点Ｚの閾値とを予め求めておく。例えばブロックＣの大きさが８×８画素の場合、各ブロックＣの差分値は６４次元空間の点として扱われる。そして、判定部４ｂに差分画像のデータが入力されると、判定部４ｂは、ブロック毎に主成分得点Ｚを、Ｚ＝ａ１×ｂ１＋ａ２×ｂ２＋ａ３×ｂ３＋…＋ａ６４×ｂ６４なる式を用いて算出する。ここで、主成分分析によって求められた主成分係数をａ１，ａ２，ａ３…ａ６４とし、ブロックＣを構成する６４画素の画素値をｂ１，ｂ２，ｂ３…ｂ６４とする。そして、判定部４ｂは、実際の差分画像から求めた主成分得点Ｚを、予め設定された閾値と比較することで、判定対象のブロックが移動領域であるか停止領域であるかを判定する。

　尚、主成分分析を用いた判定においても、連続的に撮像されたＮ枚の濃淡画像から作成された（Ｎ－１）枚の差分画像をもとに、同じ位置にある（ｍ×ｎ）画素のブロックＣが移動領域であるか停止領域であるかを判定してもよい。次元数が異なるだけで、処理自体は上述の処理と同じであるから、詳細な説明は説明する。

　以上説明したように、本実施形態の物体検出装置１は、画像取得部３と、差分画像作成部４ａと、判定部４ｂとを備えている。画像取得部３は所定の撮像エリアの画像を順次取得する。差分画像作成部４ａは、画像取得部３によって連続的に取得された２枚の画像Ａ１，Ａ２の差分画像Ｂ１を求める。判定部４ｂは、差分画像Ｂ１を横方向及び縦方向にそれぞれ複数に分割してできる複数のブロックＣの各々について、移動している検出対象が存在する移動領域であるか、停止している物体が存在する停止領域であるかを判定する。そして、判定部４ｂは、複数のブロックＣの各々について、そのブロックＣを構成する複数の画素の画素値をもとに、そのブロックＣが移動領域であるか停止領域であるかを判定する。

　このように、判定部４ｂは、差分画像を複数に分割して生成されたブロックＣの各々について、そのブロックＣを構成する複数画素の画素値をもとに、そのブロックＣが移動領域であるか停止領域であるかを判定している。

　フレーム間差分や背景差分で得られた差分画像から移動物体（例えば人物）を抽出する場合に、検出対象の人物が背景と似た色の服を着ていると、人体が複数に分断された形で検出されてしまい、複数に分断された領域を繋ぎ合わせる処理が必要になる。それに対して、本実施形態ではブロック毎に移動領域であるか停止領域であるかを判定しており、複数に分断された領域を繋ぎ合わせる処理が不要になるから、画像処理の負荷を減らすことができる。

　また、各ブロックを構成する複数画素の画素値の代表値（例えば平均値）から、各ブロックが移動領域か停止領域かを判定する場合は、ノイズなどの影響を受けて一部の画素値が変動し、それによって代表値が変化すると、判定結果を誤る可能性がある。それに対して本実施形態では、判定部４ｂが、複数の画素の画素値をもとにブロック単位で移動領域か停止領域かを判定している。よって、判定部４ｂは、ノイズなどの影響で一部の画素値が変動したとしても、ノイズなどの影響を受けていない大部分の画素値をもとに判定が行えるから、誤判定の可能性を低減できる。

　また、各ブロックを構成する複数画素の画素値の代表値が同じになったとしても、ブロックを構成する複数画素の画素値が異なる場合があり、このブロックが移動領域であるか停止領域であるかを代表値だけから判定した場合、判定を誤る可能性がある。それに対して、本実施形態では、判定部４ｂが、ブロックを構成する複数の画素の画素値をもとに、このブロックが移動領域であるか停止領域であるかを判定しているので、誤判定の可能性を低減できる。

　また本実施形態では、差分画像作成部４ａが、画像取得部３が連続的に取得したＮ枚の画像から（Ｎ－１）枚の差分画像を作成する。判定部４ｂは、（Ｎ－１）枚の差分画像の各々を横方向及び縦方向にそれぞれ複数に分割して、横方向がｍ画素、縦方向がｎ画素のブロックを複数生成する。判定部４ｂは、（Ｎ－１）枚の差分画像で同じ位置にあるブロックについて、ブロックを構成する［（Ｎ－１）×ｍ×ｎ］個の画素の差分値を、［（Ｎ－１）×ｍ×ｎ］次元空間上の点として扱う。判定部４ｂは、予め収集された学習用の画像をもとに多変量解析を行って、［（Ｎ－１）×ｍ×ｎ］次元の空間を、移動する検出対象が存在する空間と停止している物体が存在する空間とに仕切る境界面を求めておく。そして、判定部４ｂは、各ブロックを構成する［（Ｎ－１）×ｍ×ｎ］個の画素値が示す点が上記の境界面に対して移動領域側にあるか停止領域側にあるかを判定することで、このブロックが移動領域であるか停止領域であるかを判定する。

　尚、上記の説明では判定部４ｂは、多変量解析を行って各ブロックが移動領域であるか停止領域であるかを判定しているが、判定部４ｂの判定方法を上記の方法に限定する趣旨のものではなく、以下のような方法で移動領域か停止領域かを判定してもよい。

　例えば判定部４ｂは、複数のブロックの各々について、各ブロックを構成する複数の画素のうち、差分値が所定の閾値を超える画素数が所定の判定基準以上であれば移動領域と判定し、差分値が閾値を超える画素数が判定基準未満であれば停止領域と判定する。

　移動している検知対象が存在する移動領域であれば、連続的に撮影された２枚の濃淡画像Ａ１，Ａ２で画素値の変化が大きくなり、ブロックを構成する画素の差分値が大きくなると考えられる。したがって、差分値が閾値を超える画素数と所定の判定基準との高低を比較することによって、移動領域か停止領域かを判定でき、簡単な処理で移動領域か停止領域かを判定することができる。

　また、連続的に撮像された３枚以上の濃淡画像から複数枚の差分画像を作成し、複数枚の差分画像をもとに各ブロックが移動領域であるか停止領域であるかを判定する場合には、以下のような方法で移動領域か停止領域かを判定してもよい。

　図４は、連続して撮像された５枚の濃淡画像Ａ１～Ａ５から４枚の差分画像Ｂ１～Ｂ４を作成し、この４枚の差分画像をもとに各ブロックが移動領域であるか停止領域であるかを判定する場合の説明図である。図４において、（ａ）はカメラから取り込んだ濃淡画像、（ｂ）は濃淡画像から作成した差分画像の説明図である。尚、図４（ａ）の例では５枚の濃淡画像Ａ１～Ａ５に移動中の人物Ｘ１が写っている。

　画像取得部３は、カメラ２から時刻（ｔ－２）に濃淡画像Ａ１を、時刻（ｔ－１）に濃淡画像Ａ２を、時刻ｔに濃淡画像Ａ３を、時刻（ｔ＋１）に濃淡画像Ａ４を、時刻（ｔ＋２）に濃淡画像Ａ５をそれぞれ取り込む。画像取得部３は、カメラ２から濃淡画像の画像データを取り込むと、取り込んだ画像データを演算処理部４に出力する。演算処理部４は、画像取得部３から画像データが入力されると、この画像データを画像メモリ５に記憶させる。

　差分画像作成部４ａは、画像取得部３が濃淡画像を取り込む毎に、１つ前のタイミングで取り込んだ濃淡画像との差分画像を作成しており、連続的に撮像された５枚の濃淡画像Ａ１～Ａ５から、４枚の差分画像Ｂ１～Ｂ４を作成する。

　差分画像作成部４ａによって差分画像が作成されると、判定部４ｂは、差分画像を、横方向及び縦方向にそれぞれ分割して、所定の大きさ（例えば８×８＝６４画素）のブロックを作成する。

　そして、判定部４ｂは、４枚の差分画像Ｂ１～Ｂ４で同じ位置にあるブロックを構成する２５６（＝６４×４）個の画素の差分値と閾値との高低をそれぞれ比較し、差分値が閾値を超える画素数の合計に基づいて、このブロックが移動領域か停止領域かを判定する。

　移動領域であれば連続する２枚の濃淡画像で画素値の変化が大きくなり、差分値が閾値を超える画素が多くなると考えられる。よって、判定部４ｂは、４枚の差分画像Ｂ１～Ｂ４で同じ位置にあるブロックを構成する２５６個の画素のうち、差分値が閾値を超える画素数が所定の判定値以上であれば移動領域と判定し、差分値が閾値を超える画素数が判定値未満であれば停止領域と判定する。

　このように、画像取得部３がカメラ２から連続的に撮像されたＮ枚の濃淡画像を取り込むと、差分画像作成部４ａが、連続的に撮影されたＮ枚の濃淡画像から（Ｎ－１）枚の差分画像を作成する（Ｎは２以上の整数。）。判定部４ｂは、（Ｎ－１）枚の差分画像の各々について、差分画像を横方向及び縦方向にそれぞれ複数に分割して、横方向がｍ画素、縦方向がｎ画素のブロックを生成する（ｍ，ｎは２以上の整数）。そして、判定部４ｂは、（Ｎ－１）枚の差分画像で同じ位置にあるブロックを構成する［（Ｎ－１）×ｍ×ｎ］個の画素の差分値と所定の閾値との高低をそれぞれ比較し、差分値が閾値を超える画素数をもとに、このブロックが移動領域か停止領域かを判定する。

　ところで、複数枚の差分画像で同じ位置にあるブロックが移動領域か停止領域かを判定する場合に、個々の差分画像で対象ブロックが移動領域か停止領域かを判定し、その判定結果を用いて、対象のブロックが移動領域か停止領域かを最終的に判断しても良い。

　例えば図４に示すように、画像取得部３がカメラ２から５枚の濃淡画像Ａ１～Ａ５を連続的に取り込み、差分画像作成部４ａが４枚の差分画像Ｂ１～Ｂ４を作成した場合、判定部４ｂは、差分画像が作成される毎に差分画像を横方向及び縦方向にそれぞれ複数に分割して所定の大きさのブロックを作成する。

　判定部４ｂは、差分画像Ｂ１～Ｂ４の各々で、同じ位置にあるブロックを構成する画素の差分値と所定の閾値とをそれぞれ比較する。ここで、判定部４ｂは、差分値が閾値を超える画素数が所定の判定基準以上であれば、このブロックが移動領域であると判定し、差分値が閾値を超える画素数が判定基準未満であれば、このブロックが停止領域であると判定する。

　下記の表１は、差分画像Ｂ１～Ｂ４の各々について同じ位置にあるブロックが移動領域であるか停止領域であるかを判定した結果の一例を示している。

　例１では、半分の差分画像Ｂ１，Ｂ２では同じ位置のブロックが移動領域と判定され、残りの半分の差分画像Ｂ３，Ｂ４では同じ位置のブロックが停止領域と判定される。

　例２では、３つの差分画像Ｂ１～Ｂ３で同じ位置のブロックが移動領域と判断され、差分画像Ｂ４のみで同じ位置のブロックが停止領域と判断されている。

　例３では、差分画像Ｂ４のみで同じ位置のブロックが移動領域と判断され、残りの差分画像Ｂ１～Ｂ３では同じ位置のブロックが移動領域と判断されている。

　ここで、判定部４ｂが、差分画像Ｂ１～Ｂ４での判定結果に基づいて、同じ位置にあるブロックが移動領域であるか停止領域であるかを最終的に判定する方式には多数決判定方式と移動優先のＯＲ判定方式とがあり、２つの方式での判定結果を表１に示す。

　多数決判定方式で判定する場合、例１、例２では差分画像Ｂ１～Ｂ４の半数以上で移動領域と判定されているので、判定部４ｂは最終的に移動領域と判定するが、例３では移動領域との判定が半数に満たないので、判定部４ｂは停止領域と判定する。一方、移動優先のＯＲ判定方式で判定する場合、例１～例３では差分画像Ｂ１～Ｂ４のうち少なくとも１つの差分画像で移動領域と判定されているから、判定部４ｂは何れの例でも最終的に移動領域と判定する。

　つまり、判定部４ｂは、ブロックが移動領域か停止領域かを判定する処理において、第１処理と、第２処理と、を実行する。第１処理では、判定部４ｂは、（Ｎ－１）枚の差分画像の各々について、ブロックを構成する（ｍ×ｎ）個の画素の差分値と所定の閾値との高低をそれぞれ比較し、差分値が閾値を超える画素数をもとに、ブロックが移動領域か停止領域かを判定する。第２処理では、判定部４ｂは、（Ｎ－１）枚の差分画像で同じ位置にあるブロックについて、第１処理での結果に基づいて、（Ｎ－１）枚の差分画像で対象のブロックが移動領域か停止領域かを判定する。

　このように、判定部４ｂは、複数枚の差分画像の各々について各ブロックが移動領域であるか停止領域であるかをそれぞれ判定する。そして判定部４ｂは、各差分画像での判定結果に基づいて、複数の差分画像で同じ位置にあるブロックが移動領域であるか停止領域であるかを判定しているので、移動領域か停止領域かの判定をより確実に行うことができる。

　ところで、判定部４ｂは、差分画像を複数に分割して得たブロックＣの各々について移動領域であるか停止領域であるかの判定を行うが、ブロックＣの大きさは、以下の条件に基づいて予め決定される。

　ブロックＣの大きさを決定する条件としては、検出対象の大きさ、カメラ２から検出対象までの距離、検出対象の移動速度、画像取得部３がカメラ２の画像を取得する時間間隔（フレームレート）などがある。これらの条件のうちフレームレートは以下のようにして決定される。

　物体検出部４ｃは、連続的に撮影される２枚の濃淡画像において部分的に重なっている領域を移動中の検出対象と判断して追跡するので、連続的に撮影される２枚の濃淡画像で人が存在する領域に重なりが生じるように、フレームレートが決定される。

　尚、検出対象の標準的な大きさ（例えば成人の標準的な身長）と、カメラ２から検出対象までの距離と、カメラ２の画角やレンズの倍率とをもとに、設計段階で画像中に現れる検出対象の大きさはある程度特定されている。

　そして、設計者は、画像中に現れる検出対象の大きさと、検出対象の標準的な移動速度（例えば人が歩く速度）をもとに、連続的に撮影される２枚の濃淡画像で人が存在する領域に重なりが生じるように、フレームレートを決定し、物体検出装置１に設定する。

　尚、カメラ２から検出対象までの距離や、画像中に現れる検出対象の大きさは以下のようにして推定される。

　図１２に示すように、天井９に設置されたカメラ２が下方の撮像エリアを撮像する場合、カメラ２のレンズが狭角レンズであれば、画像の中心付近と周辺部とでカメラ２から検出対象までの距離はあまり変わらない。

　図１３は、狭角レンズを使用する場合にカメラ２で撮像された画像の一例である。ここで、カメラ２の設置高さや、検出対象である人（例えば成人）の標準的な身長や、着席時の検出対象の高さは既知であるので、設計者は、これらの情報をもとにカメラ２から検出対象までの距離をある程度の範囲で決定することができる。

　そして、カメラ２から検出対象までの距離が判れば、検出対象である人（例えば成人）の標準的な大きさと、カメラ２の画素数や画角やレンズ倍率などの既知のデータをもとに、設計者は、画像中に現れる検出対象の大きさを推定することができる。

　図１２の例ではカメラ２が天井９に設置されているが、カメラ２を壁に取り付けてもよく、この場合はカメラ２によって検出対象が横方向から撮影される。

　図１５は、壁に設置されたカメラ２で撮像された画像の一例である。この場合はカメラ２から検出対象Ｘ１，Ｘ２までの距離が特定できないため、設計者は、検出対象を検出する位置をある範囲に設定し、カメラ２からその位置までの距離を、検出対象までの距離として設定する。

　上述のようにして画像中に現れる検出対象の大きさが推定されると、設計者は、検出対象の移動方向におけるブロックＣの幅寸法を、移動方向における検出対象の幅寸法の（１／ｚ）倍以上且つ１倍以下の寸法に設定する。

　尚、図１５のようにカメラ２が壁に設置され、画像内で検出対象の人物が左右方向に移動する場合、所定の距離だけ離れた位置にいる人物を撮影した際に画像内に現れる人物の像の横幅に相当する寸法が、移動方向における検出対象の幅寸法として設定される。

　また、図１２のようにカメラ２が天井に設置され、画像内を自由な方向に人が移動する場合、画像内に現れる人物の像を囲む矩形領域の一辺の長さが、移動方向における検出対象の幅寸法として設定される。

　また、変数ｚは、移動領域か停止領域かを判定する際に使用される差分画像の枚数である。例えば判定に使用される差分画像の枚数が４枚の場合、移動方向におけるブロックＣの幅寸法は、移動方向における検出対象の幅寸法の（１／４）倍以上且つ１倍以下に設定される。

　ここで、以下のような理由により、ブロックＣの大きさは、移動方向における検出対象の幅寸法の（１／４）倍以上且つ１倍以下に設定されるのが好ましい。

　画像のサンプルレートに比べて検出対象の移動速度が速い場合（すなわち連続的に撮像された画像間で検出対象の重なりが少なくなる場合）、判定に用いるｚ枚の差分画像を作成するために、画像取得部３が取得した（ｚ＋１）枚の濃淡画像において、検出対象の像が存在するブロックの数が少なくなる。よって、背景のみのブロックの数が増加することになり、連続的に撮像された画像の差分値が小さくなって、検出漏れの発生する可能性がある。

　一方、画像のサンプルレートに比べて検出対象の移動速度が遅い場合（すなわち連続的に撮像された画像間で検出対象の重なりが多くなる場合）、連続的に撮像された画像間で検出対象がほぼ同じ位置に滞在することになる。よって、判定に用いるｚ枚の差分画像を作成するために、画像取得部３が取得した（ｚ＋１）枚の濃淡画像が似通った画像となり、差分値が小さくなるため、やはり検出漏れの発生する可能性がある。

　また、移動方向におけるブロックＣの幅寸法が上記の設定範囲よりも大きくなると、ブロックＣ内で背景の占める割合が増加して、差分値が小さくなるため、検出漏れの発生する可能性がある。

　また、移動方向におけるブロックＣの幅寸法が上記の設定範囲よりも小さくなると、個々のブロックＣが狭い領域の画像となるため、判定に用いるｚ枚の差分画像を作成するために、画像取得部３が取得した（ｚ＋１）枚の濃淡画像において、各ブロックＣが似通ったパターンとなる。そのため差分値が小さくなって、検出漏れの発生する可能性がある。

　以上のことから、移動中の検出対象が存在するブロックのうち移動領域と判定させたいブロックＣでは、移動領域か停止領域かの判定に用いる画素数のほぼ全部が検出対象となるタイミングが、１～数（２あるいは３）フレーム程度となるように、ブロックＣの大きさを設定するのが好ましい。

　実際には検出対象の速度は一定ではなく、上述のようにカメラから検出対象までの距離、レンズの画角及び画像中の検出対象の位置などによって、画像中の検出対象の大きさも変化するので、ブロックＣの大きさを一意には決定できないが、検出対象の移動方向におけるブロックＣの幅寸法を、移動方向における検出対象の幅寸法の（１／ｚ）倍以上且つ１倍以下とすれば、検出対象が存在するブロックの何れかは移動領域と判定されることが実験の結果から判明した。

　このような大きさにブロックの大きさを設定することで、検出対象の移動速度が低速でも高速でも検出漏れを抑制して、検出対象を確実に検出できる。

　ここで、図１６は濃淡画像の一例を示し、図１７はブロック毎に移動領域か停止領域かを判定した結果を示している。図１６、図１７は壁にカメラ２が設置された場合の画像であり、検出対象Ｘ２は検出対象Ｘ１よりもカメラ２に近い位置に立っているため、画像内で検出対象Ｘ２の大きさが検出対象Ｘ１に比べて大きくなっている。ブロックＣの大きさは検出対象Ｘ１に合わせて設定されているため、検出対象Ｘ１は全体が１つの移動領域Ｄ２として検出されている。それに対して、検出対象Ｘ２の大きさは検出対象Ｘ１よりも大きいため、検出対象Ｘ２に比べるとブロックの大きさが相対的に小さくなり、そのため検出対象Ｘ２に対応する移動領域Ｄ２は分断された形状で検出されている。

　尚、カメラ２のレンズが広角レンズの場合、図１４に示すように画像の中心付近と周辺部とで、画像に現れる検出対象の大きさが異なるため、ブロックの大きさを画像の中心付近と周辺部とで異ならせることも好ましい。

　また、上記の説明では、差分画像を横方向及び縦方向にそれぞれ複数に分割してブロックを生成した後、各ブロックが移動領域か停止領域かを判定しているが、先ず濃淡画像Ａ１，Ａ２をそれぞれ横方向及び縦方向に複数に分割してブロックを生成してもよい。そして、同じ位置にあるブロック毎に、対応する画素の差分値を求め、差分値が閾値以上となる画素数から移動領域か停止領域かを判定してもよい。

　上述のように、判定部４ｂによって移動領域であるか停止領域であるかの判定が行われると、物体検出部４ｃは、移動領域と判定された１乃至複数のブロックのうち、連続するブロックを一つにまとめて検知対象領域としており、１乃至複数の検知対象領域が抽出される。そして、物体検出部４ｃは、各々の検知対象領域を、検知対象の移動物体が存在する領域として抽出する（図２のステップＳ４）。

　ところで、判定部４ｂによって停止領域と判定された領域は、検出対象が存在しない背景領域と、検出対象は存在するがその検出対象が静止している静止領域とに分けられる。したがって、検出対象を正確に検出するためには、停止領域から静止領域を抽出して、静止している検出対象（例えば人や車）を検出する必要がある。

　一般的に静止している人や車を停止領域から検出するのは困難であるから、本実施形態の物体検出装置１は、動いている検出対象が動かなくなる過程で移動領域が時間的に変化することに注目し、その変化から静止領域を検出する。

　すなわち、物体検出装置１は、過去のある時点では移動領域であった部分が、現時点で移動領域でなくなるという変化を検出することで、静止領域（静止物体）の抽出と追跡を行っており、以下にその具体的な方法を説明する。

　物体検出部４ｃは、判定部４ｂによって移動領域と判定された１乃至複数のブロックのうち、連続するブロックをそれぞれ１つの検知対象領域とする。

　画像取得部３がカメラ２から画像を取り込む毎に、判定部４ｂが移動領域と停止領域の判定処理を行うとともに、物体検出部４ｃが検出対象を検出する処理を行う。すなわち、ステップＳ５では、前回求めた検知対象領域と今回求めた検知対象領域の関係から、静止物体が存在する領域として、前回の検知対象領域をそのまま引き継いで今回の検知対象領域を削除するか、今回の検知対象領域を採用するかを選択する。

　ここで、以下に述べる条件１，条件２，条件３の何れかが成立すれば、物体検出部４ｃは、前回の検知対象領域に存在していた検出対象が静止したと判断する。そして、物体検出部４ｃは、今回求めた検知対象領域を削除し、前回求めた検知対象領域を検出対象が存在している静止領域と判定することで、静止物体を追跡する。

　ここにおいて、条件１とは、今回求めた検知対象領域が、前回求めた検知対象領域に含まれることである。条件２とは、今回求めた検知対象領域と前回求めた検知対象領域とが重なり、且つ、前回求めた検知対象領域の面積に対する今回求めた検知対象領域の面積の比率が所定の閾値よりも小さくなることである。条件３とは、今回求めた検知対象領域と前回求めた検知対象領域とで重なり合う部分が全く存在しないことである。

　つまり、物体検出部４ｃは、今回求めた検知対象領域が前回求めた検知対象領域に含まれる場合（条件１）、又は、今回の検知対象領域と前回の検知対象領域とが重なり且つ前回の検知対象領域の面積に対する今回の検知対象領域の面積の比率が所定の閾値よりも小さい場合（条件２）、又は、今回の検知対象領域と前回の検知対象領域とで重なり合う部分が全く存在しない場合（条件３）の何れかであれば、検出対象が静止していると判断して、前回の検知対象領域を探索物体（検出対象）が存在している領域とするように構成される。

　例えば図５（ａ）、（ｂ）に示すように前回と今回とで検出対象領域が変化した場合を考える。図５（ａ）は前回検出された検知対象領域Ｄ１，Ｅ１を示し、図５（ｂ）は今回検出された検知対象領域Ｄ２，Ｅ２を示している。

　この検知例では今回の検知対象領域Ｄ２，Ｅ２が前回の検知対象領域Ｄ１，Ｅ１とそれぞれ重なり、且つ、前回の検知対象領域Ｄ１，Ｅ１の面積に対する今回の検知対象領域Ｄ２，Ｅ２の面積の比率が所定の閾値よりも小さくなっている。

　これは、前回の検知対象領域Ｄ１，Ｅ１に存在する検出対象が止まりかけており、この検出対象の動いている部位が少なくなっているためと考えられるので、物体検出部４ｃは、前回の検知対象領域Ｄ１，Ｅ１を、検出対象が存在している静止領域と判定して、その領域を引き継ぐとともに、今回の検出で得られた検知対象領域Ｄ２，Ｅ２を削除する。

　次に、移動物体を追跡するステップＳ６～Ｓ１４の処理について以下に説明する。

　物体検出部４ｃは、前回求めた検知対象領域と今回求めた検知対象領域とが重なっていれば同一の検出対象が存在すると判断する。

　そして、物体検出部４ｃは、前回求めた検知対象領域に存在する検出対象が静止していると判断したか否かに応じて、前回及び今回の検知対象領域から検出対象の現在位置を求めるための判定条件を変更する。また物体検出部４ｃは、前回求めた検知対象領域に存在する検出対象が静止していないと判断した場合、検出対象の動きを表すパラメータに応じて、前回及び今回の検知対象領域から検出対象の現在位置を求めるための判定条件を変更する。

　この判定条件を具体的にどのように変化させるかについて、以下に具体例を参考にして説明する。

　尚、検出対象の動きを表すパラメータとは例えば検出対象の速度である。物体検出部４ｃは、検出対象が存在する検知対象領域の重心位置を求め、この重心位置の時間的な変化から検出対象の速度を求めている。

　先ず、物体検出部４ｃは、今回求めた検知対象領域Ｆ２と重なる前回の検知対象領域が１つだけか、複数あるかを判定する（図２のステップＳ６）。

　図６に示すように、今回求めた検知対象領域Ｆ２が、前回求めた検知対象領域（第１検知対象領域）Ｆ１のみと重なり、前回求めた別の検知対象領域（第２検知対象領域）（図示せず）に重なっていなければ、物体検出部４ｃは、検知対象領域Ｆ１に存在していた検出対象が、検知対象領域Ｆ２に移動したと判断して追跡する（図２のステップＳ７）。

　この場合、物体検出部４ｃは、前回検出された検知対象領域Ｆ１が移動領域であるか、静止領域であるかに関係無く、今回検出された検知対象領域Ｆ２に検出対象が移動したと判定する。

　またステップＳ６において今回求めた検知対象領域Ｆ２に前回求めた検知対象領域（第１検知対象領域）Ｆ１ａ及び検知対象領域（第２検知対象領域）Ｆ１ｂがそれぞれ重なっていると判定された場合（図７～図１０参照）、物体検出部４ｃは、第１検知対象領域Ｆ１ａに存在している第１検出対象が静止しているか否かを判定する（ステップＳ８）。

　ここで、第１検知対象領域Ｆ１ａにいた第１検出対象が静止していれば（ステップＳ８のＹｅｓ）、物体検出部４ｃは、図７に示すように第１検知対象領域Ｆ１ａに存在していた検出対象が第１検知対象領域Ｆ１ａに留まっていると判断する（ステップＳ９）。

　また、物体検出部４ｃは、第１検知対象領域Ｆ１ａに存在していた第１検出対象が移動していると判断した場合（ステップＳ８のＮｏ）、第２検知対象領域Ｆ１ｂに存在している第２検出対象が静止しているか否かを判定する（ステップＳ１０）。

　ここで、第２検出対象が移動していれば（ステップＳ１０のＮｏ）、物体検出部４ｃは、第１検出対象の速度Ｖ１と、第２検出対象の速度Ｖ２とを比較し（ステップＳ１１）、その結果をもとに今回の検知対象領域Ｆ２に移動した検出対象を判定する。

　第１検出対象の速度Ｖ１が第２検出対象の速度Ｖ２よりも速ければ、物体検出部４ｃは、図８に示すように、前回検出時に第１検知対象領域Ｆ１ａに存在していた第１検出対象が、今回の検知対象領域Ｆ２に移動したと判断する（ステップＳ１２）。

　第１検出対象の速度（移動速度）Ｖ１が第２の検出対象の速度（移動速度）Ｖ２以下であれば、物体検出部４ｃは、図９に示すように前回検出時に第１検知対象領域Ｆ１ａに存在していた第１検出対象が第１検知対象領域Ｆ１ａに留まっていると判断する（ステップＳ１３）。

　また物体検出部４ｃは、ステップＳ１０で第２検知対象領域Ｆ１ｂに存在する第２検出対象が静止していると判断すると、図１０に示すように第１検知対象領域Ｆ１ａに存在していた第１検出対象が今回の検知対象領域Ｆ２に移動したと判断する（ステップＳ１４）。

　以上の判定処理を纏めると、前回の検知対象領域（第１検知対象領域）Ｆ１と今回の検知対象領域Ｆ２が重なり、且つ、今回の検知対象領域Ｆ２が前回の他の検知対象領域（第２検知対象領域）に重なっていなければ、物体検出部４ｃは、検知対象領域Ｆ１に存在していた検出対象が、今回の検知対象領域Ｆ１に移動したと判断する。

　また、今回の検知対象領域Ｆ２が前回の第１検知対象領域Ｆ１ａ及び第２検知対象領域Ｆ１ｂにそれぞれ重なり、且つ、第１検知対象領域Ｆ１ａに存在していた検出対象が静止していると判定された場合、物体検出部４ｃは、第１検知対象領域Ｆ１ａに存在していた検出対象が、第１検知対象領域Ｆ１ａに留まっていると判断する。

　また、今回の検知対象領域Ｆ２が前回の検知対象領域（第１検知対象領域）Ｆ１ａ及び検知対象領域（第２検知対象領域）Ｆ１ｂにそれぞれ重なり、第１検知対象領域Ｆ１ａに存在する第１検出対象と、第２検知対象領域Ｆ１ｂに存在する第２検出対象とが、両方共に移動していると判断された場合、物体検出部４ｃは以下の判定処理を行う。

　第１検出対象の速度Ｖ１が第２検出対象の速度Ｖ２よりも速ければ、物体検出部４ｃは、第１検出対象が今回の検知対象領域Ｆ２に移動したと判断する。第１検出対象の速度Ｖ１が第２検出対象の速度Ｖ２と同等以下であれば、物体検出部４ｃは第１検出対象は第１検知対象領域Ｆ１ａに留まっていると判断する。

　また、今回の検知対象領域Ｆ２が前回の検知対象領域（第１検知対象領域）Ｆ１ａ及び検知対象領域（第２検知対象領域）Ｆ１ｂにそれぞれ重なり、第１検知対象領域Ｆ１ａに存在する第１検出対象が移動していると判断され、第２検知対象領域Ｆ２に存在する第２検出対象が静止していると判断された場合、物体検出部４ｃは、第１検出対象が今回の検知対象領域Ｆ２に移動したと判断する。

　このように、物体検出部４ｃは、前回求めた検知対象領域に存在する検出対象が静止しているか否か、また静止していない場合は検出対象の動きを表すパラメータ（例えば速度）に応じて、前回及び今回の検知対象領域から検出対象の現在位置を求めるための判定条件を変更するので、検出対象の位置をより詳細に判定することができる。

　また、図１１に示すように、ある時点で抽出された検知対象領域（第１検知対象領域）Ｇ１に存在している検出対象ｇ１が静止しており、この第１検知対象領域Ｇ１に、それ以後に抽出された検知対象領域（第２検知対象領域）Ｈ１の少なくとも一部が時刻Ｔにおいて重なった場合、物体検出部４ｃは以下のような処理を行う。

　尚、図１１において第２検知対象領域Ｈ１の領域中に記した文字は、第２検知対象領域Ｈ１がその位置にあるときの時刻を示している。図１１には時刻（Ｔ－２）、（Ｔ－１）、Ｔ、（Ｔ＋１）、（Ｔ＋２）における第２検知対象領域Ｈ１の位置が図示されており、第２検知対象領域Ｈ１は時間の経過に応じて図１１の左上から右下へと移動している。

　時刻Ｔにおいて、移動してきた第２検知対象領域Ｈ１の一部が第１検知対象領域Ｇ１に重なるのであるが、物体検出部４ｃは、第２検知対象領域Ｈ１が重なる直前の時刻（Ｔ－１）における第１検知対象領域Ｇ１の画像をテンプレート画像として保持する。

　つまり、物体検出部４ｃは、ある時点で求められた第１検知対象領域Ｇ１に存在している検出対象ｇ１が静止していると判断され、第１検知対象領域Ｇ１に、それ以後に求められた第２検知対象領域Ｈ１の少なくとも一部が重なった場合、第２検知対象領域Ｈ１が重なる直前における第１検知対象領域Ｇ１の画像をテンプレート画像として保持する。

　その後、物体検出部４ｃは、第１検知対象領域Ｇ１と第２検知対象領域Ｈ１との重なりが無くなった時点（時刻（Ｔ＋２））で、この時点の第１検知対象領域Ｇ１の画像とテンプレート画像とのマッチング処理を行い、両者の相関値を求める。

　この相関値が所定の判定値よりも高ければ、物体検出部４ｃは検出対象ｇ１が第１検知対象領域Ｇ１内に留まっていると判断し、相関値が判定値よりも低ければ、物体検出部４ｃは検出対象ｇ１が第１検知対象領域Ｇ１の外側に移動したと判断する。

　これにより、物体検出装置１は検出対象の位置をより正確に検出することができる。

　以上のようにして静止物体（例えば人体の静止している部位）と移動物体（例えば人体の移動している部位）が検出されると、静止物体と移動物体の両方を合わせることで、検出対象（例えば人体）をより正確に検出することができる。

　以上述べたように、本実施形態の物体検出装置１は、以下の第１の特徴を有する。第１の特徴では、物体検出装置１は、画像取得部３と、差分画像作成部４ａと、判定部４ｂとを備えている。画像取得部３は所定の撮像エリアの画像を順次取得するように構成される。差分画像作成部４ａは、画像取得部３によって連続的に取得された画像の差分画像（例えば２枚の画像Ａ１，Ａ２の差分画像Ｂ１）を求めるように構成される。判定部４ｂは、差分画像Ｂ１を横方向及び縦方向にそれぞれ複数に分割してできる複数のブロックＣの各々について、移動している検出対象が存在する移動領域であるか、停止している物体が存在する停止領域であるかを判定するように構成される。判定部４ｂは、複数のブロックＣの各々について、そのブロックＣを構成する複数の画素の画素値をもとに、そのブロックＣが移動領域であるか停止領域であるかを判定するように構成される。

　また、本実施形態の物体検出装置１は、第１の特徴に加えて、以下の第２～第５の特徴のいずれか１つを有する。なお、第２～第５の特徴は任意の特徴である。

　第２の特徴では、差分画像作成部４ａは、画像取得部３が連続的に取得したＮ枚の画像から（Ｎ－１）枚の差分画像を作成するように構成される。判定部４ｂは、（Ｎ－１）枚の差分画像の各々を横方向及び縦方向にそれぞれ複数に分割して、横方向がｍ画素、縦方向がｎ画素のブロックを複数生成するように構成される。判定部４ｂは、（Ｎ－１）枚の差分画像で同じ位置にあるブロックについて、ブロックを構成する［（Ｎ－１）×ｍ×ｎ］個の画素の差分値を、［（Ｎ－１）×ｍ×ｎ］次元空間上の点として扱うように構成される。判定部４ｂは、予め収集された学習用の画像をもとに多変量解析を行い、［（Ｎ－１）×ｍ×ｎ］次元空間を、移動する検出対象が存在する空間と停止している物体が存在する空間とに仕切る境界面を求めておくように構成される。判定部４ｂは、［（Ｎ－１）×ｍ×ｎ］次元空間において、ブロックを構成する［（Ｎ－１）×ｍ×ｎ］個の画素の差分値が示す点が、境界面に対して何れの側にあるかを判定することで、ブロックが移動領域であるか停止領域であるかを判定するように構成される。

　第３の特徴では、判定部４ｂは、複数の前記ブロックの各々について、ブロックを構成する複数の画素の差分値と所定の閾値との高低を比較し、差分値が閾値を超えた画素数をもとに、ブロックが移動領域であるか停止領域であるかを判定するように構成される。

　第４の特徴では、差分画像作成部４ａは、画像取得部３が連続的に取得したＮ枚の濃淡画像から（Ｎ－１）枚の差分画像を作成するように構成される（Ｎは２以上の整数）。判定部４ｂは、（Ｎ－１）枚の差分画像の各々を横方向及び縦方向にそれぞれ複数に分割して、横方向がｍ画素、縦方向がｎ画素のブロックを複数生成するように構成される（ｍ，ｎは２以上の整数）。判定部４ｂは、（Ｎ－１）枚の差分画像で同じ位置にあるブロックを構成する［（Ｎ－１）×ｍ×ｎ］個の画素の差分値と所定の閾値との高低をそれぞれ比較し、差分値が閾値を超える画素数の合計に基づいて、ブロックが移動領域か停止領域かを判定するように構成される。

　第５の特徴では、差分画像作成部４ａは、画像取得部３が連続的に取得したＮ枚の画像から（Ｎ－１）枚の差分画像を作成するように構成される。判定部４ｂは、（Ｎ－１）枚の差分画像の各々を横方向及び縦方向にそれぞれ複数に分割して、横方向がｍ画素、縦方向がｎ画素のブロックを複数生成するように構成される。判定部４ｂは、（Ｎ－１）枚の差分画像の各々について、ブロックを構成する（ｍ×ｎ）個の画素の差分値と所定の閾値との高低をそれぞれ比較し、差分値が閾値を超える画素数をもとに、ブロックが移動領域であるか停止領域であるかを判定するように構成される。判定部４ｂは、（Ｎ－１）枚の差分画像で同じ位置にあるブロックについて、各々の差分画像で対象のブロックが移動領域か停止領域かを判定した結果に基づいて、（Ｎ－１）枚の差分画像で対象のブロックが移動領域か停止領域かを最終的に判定するように構成される。

　また、本実施形態の物体検出装置１は、以下の第６の特徴を有する。第６の特徴では、物体検出装置１は、移動領域と判定された領域から検出対象を検出する物体検出部４ｃを備える。物体検出部４ｃは、移動領域と判定された１乃至複数のブロックのうち連続するブロックをそれぞれ検知対象領域とするように構成される。物体検出部４ｃは、今回求めた検知対象領域が前回求めた検知対象領域に含まれる場合、又は、今回の検知対象領域と前回の検知対象領域とが重なり且つ前回の検知対象領域の面積に対する今回の検知対象領域の面積の比率が所定の閾値よりも小さい場合、又は、今回の検知対象領域と前回の検知対象領域とで重なり合う部分が全く存在しない場合の何れかであれば、検出対象が静止していると判断して、前回の検知対象領域を検出対象が存在している領域とするように構成される。なお、第６の特徴は任意の特徴である。

　また、本実施形態の物体検出装置１は、第６の特徴に加えて、以下の第７の特徴を有する。第７の特徴では、物体検出部４ｃは、前回求めた検知対象領域と今回求めた検知対象領域とが重なっていれば同一の検出対象が存在すると判断するように構成される。物体検出部４ｃは、前回求めた検知対象領域に存在する検出対象が静止していると判断されたか否かに応じて、また静止していないと判断された場合は検出対象の動きを表すパラメータに応じて、前回及び今回の検知対象領域から検出対象の現在位置を求めるための判定条件を変更するように構成される。なお、第７の特徴は任意の特徴である。

　また、本実施形態の物体検出装置１は、第７の特徴に加えて、以下の第８の特徴を有する。第８の特徴では、パラメータは検出対象が移動する速度である。物体検出部４ｃは、検出対象が移動する速度を、検知対象領域の重心位置の時間的な変化をもとに算出するように構成される。なお、第８の特徴は任意の特徴である。

　また、本実施形態の物体検出装置１は、第６の特徴に加えて、下記の第９～第１３の特徴を備える。なお、第９～第１３の特徴は任意の特徴である。

　第９の特徴では、物体検出部４ｃは、前回の第１検知対象領域Ｆ１と今回の検知対象領域Ｆ２が重なり、且つ、今回の検知対象領域Ｆ２が前回の第２検知対象領域に重なっていなければ、第１検知対象領域Ｆ１に存在していた検出対象が、今回の検知対象領域Ｆ２に移動したと判断するように構成される。

　第１０の特徴では、物体検出部４ｃは、今回の検知対象領域Ｆ２が、前回の第１検知対象領域Ｆ１ａ及び第２検知対象領域Ｆ１ｂにそれぞれ重なり、第１検知対象領域Ｆ１ａに存在していた検出対象が静止していると判定された場合、第１検知対象領域Ｆ１ａに存在していた検出対象が、第１検知対象領域Ｆ１ａに留まっていると判断するように構成される。

　第１１の特徴では、物体検出部４ｃは、今回の検知対象領域Ｆ２が、前回の第１検知対象領域Ｆ１ａ及び第２検知対象領域Ｆ１ｂにそれぞれ重なり、第１検知対象領域Ｆ１ａに存在する第１検出対象と、第２検知対象領域Ｆ１ｂに存在する第２検出対象とが、両方共に移動していると判断された場合、第１検出対象の速度が第２検出対象の速度よりも速ければ、第１検出対象が今回の検知対象領域Ｆ２に移動したと判断するように構成される。物体検出部４ｃは、今回の検知対象領域Ｆ２が、前回の第１検知対象領域Ｆ１ａ及び第２検知対象領域Ｆ１ｂにそれぞれ重なり、第１検知対象領域Ｆ１ａに存在する第１検出対象と、第２検知対象領域Ｆ１ｂに存在する第２検出対象とが、両方共に移動していると判断された場合、第１検出対象の速度が第２検出対象の速度と同等以下であれば、第１検出対象が第１検知対象領域Ｆ１ａに留まっていると判断するように構成される。

　第１２の特徴では、物体検出部４ｃは、今回の検知対象領域Ｆ２が、前回の第１検知対象領域Ｆ１ａ及び第２検知対象領域Ｆ１ｂにそれぞれ重なり、第１検知対象領域Ｆ１ａに存在する第１検出対象が移動していると判断され、第２検知対象領域Ｆ１ｂに存在する第２検出対象が静止していると判断された場合、第１検出対象が今回の検知対象領域Ｆ２に移動したと判断するように構成される。

　第１３の特徴では、物体検出部４ｃは、ある時点で求められた第１検知対象領域Ｇ１に存在している検出対象ｇ１が静止していると判断され、第１検知対象領域Ｇ１に、それ以後に求められた第２検知対象領域Ｈ１の少なくとも一部が重なった場合、第２検知対象領域Ｈ１が重なる直前における第１検知対象領域Ｇ１の画像をテンプレート画像として保持するように構成される。物体検出部４ｃは、第１検知対象領域Ｇ１と第２検知対象領域Ｈ１との重なりが無くなった時点で、この時点の第１検知対象領域Ｇ１の画像とテンプレート画像とのマッチング処理を行って両者の相関値を求めるように構成される。物体検出部４ｃは、相関値が所定の判定値よりも高ければ、検出対象が第１検知対象領域Ｇ１に留まっていると判断ように構成される。物体検出部４ｃは、相関値が判定値よりも低ければ、検出対象が第１検知対象領域Ｇ１の外側に移動したと判断するように構成される。

　以上述べた本実施形態の物体検出装置１によれば、判定部４ｂは、差分画像を複数に分割して生成されたブロックの各々について、そのブロックを構成する複数の画素の画素値をもとに、そのブロックが移動領域であるか停止領域であるかを判定している。

　また、各ブロックを構成する複数画素の画素値の代表値（例えば平均値）から、各ブロックが移動領域であるか停止領域であるかを判定する場合は、ノイズなどの影響を受けて一部の画素値が変動し、それによって代表値が変化すると、判定を誤る可能性がある。それに対して本実施形態では、判定部４ｂが、複数の画素の画素値をもとにブロック単位で移動領域か停止領域かを判定している。よって、判定部４ｂは、ノイズなどの影響で一部の画素値が変動したとしても、ノイズなどの影響を受けていない大部分の画素値をもとに判定が行えるから、誤判定の可能性を低減できる。

　（実施形態２）
　本実施形態の物体検出装置１は、カメラ２として、図１８に示す撮像装置１０を備える。また、本実施形態の物体検出装置１は、実施形態１と同様に、画像取得部３と、演算処理部４と、画像メモリ５と、出力部６と、を備える。つまり、本実施形態は、主に撮像装置１０に関する。なお、画像取得部３と、演算処理部４と、画像メモリ５と、出力部６とについては、説明を省略する。

　従来から、映像の記録や種々の画像処理のために画像（動画像又は静止画像）を撮像する撮像装置においては、通常、画像の露光量（明るさ）が適正な範囲内に収まるように露光量の調整が行われている（例えば、文献３［日本国公開特許公報第２００９－１８２４６１号］参照）。

　ところで、被写体の明るさが大きく且つ急激に変化した場合、撮像装置における露光量調整が追随できずに画像の一部又は全部が真っ白あるいは真っ黒になってしまうことがある。特に、タイムラプス記録や画像処理といった使用目的に合わせたフレームレートで撮像する撮像装置では、急変した露光量の調整に要するフレーム数が多くなってしまうため、使用目的に適さない状況となる虞がある。

　一方、フレームレートの高い撮像装置では、露光量の調整に要するフレーム数が同じであったとしても、不適切な露光状態の画像が撮像される時間は大幅に短縮される。しかしながら、フレームレートが高くなるほど撮像素子の電荷蓄積時間が短くなるので、低照度下における露光量が不足しやすくなる。また、撮像素子の蓄積電荷を読み出す周期が短くなるため、電荷読み出し用の回路の動作周波数が高くなって消費電力や発熱量の増大を招くという問題がある。

　本実施形態は、上記課題に鑑みて為されたものであり、消費電力や発熱量の増大を抑えつつ露光量調整の応答性向上を図ることを目的とする。

　以下、図面を参照して本実施形態に係る撮像装置１０を詳細に説明する。本実施形態の撮像装置１０は、図１８に示すように撮像素子１１、光制御手段に相当する光学ブロック１２、画像生成部１３、調整部１４などを備える。

　撮像素子１１は、それぞれに電荷が蓄積される複数の画素を有し、各画素に蓄積される電荷量を画素値に変換して出力するものであって、例えば、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどの固体撮像素子で構成される。なお、この撮像素子１１は、電荷蓄積時間を可変とすることによる、いわゆる電子シャッターの機能を搭載している。

　光学ブロック１２は、レンズ１２０や絞り１２１、減光フィルタ１２２などの光学部材が筐体１２３内に収納されて構成されており、レンズ１２０で集光された光が絞り１２１の開口を通過し、さらに減光フィルタ１２２で減光（減衰）されて撮像素子１１に入射する。絞り１２１は、例えば、複数枚の絞り羽根で構成され、各絞り羽根の重なり具合を変化させて開口径を増減することにより、通過する光の量を制御する。減光フィルタ１２２は、透過型の液晶パネルからなり、液晶パネルの透過率を変化させることで通過する光の量（撮像素子１１において光電変換に供される光の量）を制御する。

　画像生成部１３は、所定のフレームレートで撮像素子１１から画素値を読み出し、且つ読み出した画素値に増幅などの信号処理を行って各フレームレート（＝１／Ｔ１１）毎に１フレームの画像Ｐ１，Ｐ２，…を生成する（図１９参照）。ただし、撮像素子１１は、画像生成部１３からの指示に基づいて各画素に蓄積されている電荷量を画素値に変換して出力する。

　調整部１４は、１フレームの画像Ｐｎ（ｎ＝１，２，…）における画素値の一部又は全部を数値で評価し、当該評価値が所定の適正範囲内に収まるように光学ブロック１２の絞り１２１又は減光フィルタ１２２、撮像素子１１の電荷蓄積時間、画像生成部１３における増幅度などを制御して画素値を調整する。なお、評価値は、数値で定義される。評価値は、例えば、撮像素子１１の全ての画素の画素値を平均した平均値でもよいし、あるいは、撮像素子１１の全ての画素の画素値のうちで最も高い（大きい）画素値でもよい。また、評価値の適正範囲は、評価値の種類（平均値や最大の画素値）に応じた範囲に設定される。

　調整部１４の動作をさらに詳しく説明する。なお、図２０～図２２における横軸は時間、縦軸は評価値を示し、ハッチングされた範囲が評価値の適正範囲を示している。

　例えば、図２１に示すように画像Ｐ４の評価値が一つ前のフレームの画像Ｐ３の評価値の２倍に増大して適正範囲の上限を超えた場合、調整部１４は、絞り１２１又は減光フィルタ１２２の少なくとも何れか一方、若しくは撮像素子１１の電荷蓄積時間を制御して撮像素子１１に入射する光量を半分に減らす。その結果、次のフレームの画像Ｐ５の評価値を適正範囲内に収めることができる。

　しかしながら、図２２に示すように画像Ｐ４の評価値が画素値の上限値に達して飽和してしまった場合、調整部１４は、例えば、絞り１２１及び減光フィルタ１２２を撮像素子１１に入射する光量を減らすとともに撮像素子１１の電荷蓄積時間を短縮して画素値を減少させる。その結果、次のフレームの画像Ｐ５の評価値が適正範囲の下限を下回ってしまう可能性がある。

　そして、画像Ｐ５の評価値が適正範囲の下限を下回った場合、調整部１４は、絞り１２１及び減光フィルタ１２２を撮像素子１１に入射する光量を増やすとともに撮像素子１１の電荷蓄積時間を伸長して画素値を増大させる。その結果、次のフレームの画像Ｐ６の評価値が適正範囲の上限を僅かに上回ってしまう可能性がある。

　画像Ｐ６の評価値が適正範囲の上限を僅かに上回った場合、調整部１４は、絞り１２１又は減光フィルタ１２２の少なくとも何れか一方を制御して撮像素子１１に入射する光量を減らす。その結果、次のフレームの画像Ｐ７の評価値を適正範囲内に収めることができる。なお、絞り１２１や減光フィルタ１２２、あるいは撮像素子１１の電荷蓄積時間とともに、若しくはそれらに代えて、画像生成部１３における画素値の増幅度を調整することで画素値を増減させても構わない。

　このように評価値が大幅且つ急峻に変化した場合、評価値を適正範囲内に収束させるために数フレーム分の調整期間（例えば、図２２の例ではＴ１１×３の時間）が必要となる。そして、この調整期間において画像生成部１３で生成される画像Ｐ５，Ｐ６は、画面が明るすぎたり、反対に画面が暗すぎるといった不適切な画像になる虞がある。

　そこで、画像Ｐ４の評価値が適正範囲から所定レベル以上外れた場合、調整部１４は、画像生成部１３を制御して、フレームレート（通常フレームレート）（＝１／Ｔ１１）よりも高い調整用フレームレート（＝１／Ｔ１２，Ｔ１２≪Ｔ１１）で画像Ｐ４１，Ｐ４２，…を生成する調整モードに移行させるようにする（図１９参照）。

　なお、所定レベルは、例えば、適正範囲の上限値の４倍及び適正範囲の下限値の４分の１に設定される。ただし、所定レベルの値はこれに限定されるものではなく、例えば、画素値が８ビット（２５６段階）のディジタル値で表される場合、画素値が１２８以上又は８以下を所定レベルとしてもよい。

　而して、上述のように画像Ｐ４の評価値が画素値の上限値に達して飽和し、調整部１４が評価値を適正範囲内に収束させるまでに３フレーム分の調整期間を要したしても、調整期間はＴ１２×３（≪Ｔ１１×３）となって大幅に短縮される（図２０参照）。

　そして、調整モードにおいて生成される画像Ｐ４３の評価値が適正範囲内に収まれば、調整部１４は、画像生成部１３を調整モードから通常モード（フレームレートが１／Ｔ１１のモード）に復帰させる。したがって、従来技術で説明したように通常モードにおけるフレームレートを高くする場合と比較して、電力消費が増える調整モードの期間（調整期間）が極めて短時間で済むため、消費電力や発熱量の増大を抑えつつ露光量調整の応答性向上を図ることができる。

　このように、調整部１４は、画像生成部１３を、フレームレートが通常フレームレート（＝１／Ｔ１１）に設定される通常モードと、フレームレートが通常フレームレートよりも高い調整用フレームレート（＝１／Ｔ１２）に設定される調整モードとのいずれかで動作させる。そして、調整部１４は、フレームレート毎に生成される画像の評価値が適正範囲から所定レベル以上外れた場合、画像生成部１３を、フレームレート（通常フレームレート）よりも高い調整用フレームレートで画像を生成する調整モードに移行させ、画像生成部１３が調整用フレームレートで画像を生成した後、フレームレート（通常フレームレート）で画像を生成する通常モードに復帰させる。調整部１４は、調整モードにおいて生成される画像の評価値が適正範囲内に収まれば、画像生成部１３を調整モードから通常モードに復帰させる。

　ところで、画像生成部１３におけるフレームレートが一時的に高くなった場合、撮像装置で撮像された画像を表示する表示装置や撮像された画像を画像処理する画像処理装置などの受け取り側の機器との間で不整合が生じる可能性がある。したがって、受け取り側の機器がフレームの欠落（コマ落ち）を許容可能であれば、画像生成部１３が、調整モードにおいて生成する画像を外部に出力しないことが好ましい。

　一方、受け取り側の機器がフレームの欠落を許容できない場合、調整モードにおいても、通常モード時と同じフレームレートで画像生成部１３が画像を出力する必要がある。そのために調整部１４は、調整モードにおいて生成される画像が所定のフレーム数（通常モードのフレーム周期Ｔ１１と同じ時間内に生成可能なフレーム数）に達すれば、画像生成部１３を調整モードから通常モードに復帰させることが望ましい。

　例えば、通常モードのフレームレートが３０ｆｐｓ（フレーム毎秒）、調整モードの調整用フレームレートが１２０ｆｐｓと仮定すると、調整モードにおいて３フレームの画像を生成した後に通常モードに復帰させれば、３０ｆｐｓのフレームレートで画像を出力できる。

　あるいは、調整モードで生成される画像のフレーム数をカウントする代わりに、調整モードに移行した時点からの経過時間が所定時間（通常モードのフレーム周期Ｔ１１と同じ時間）に達したときに、調整部１４が画像生成部１３を調整モードから通常モードに復帰させても構わない。つまり、調整部１４は、調整モードに移行した時点からの経過時間が所定時間に達すれば、画像生成部１３を調整モードから通常モードに復帰させてもよい。

　ここで、調整モードにおいては、画像生成部１３が撮像素子１１から画素値を読み出す時間が通常モードのときよりも短くなる。故に、調整モードにおいて画像生成部１３が外部に画像を出力しない場合、調整部１４は、調整モードにおいて、画像生成部１３を制御して撮像素子１１の一部の画素の画素値のみを読み出させることが好ましい。

　例えば、調整部１４は、図２３に示すように撮像素子１１の複数の画素のうちで周辺部分を除いた中央の矩形の範囲内の画素の画素値のみを画像生成部１３に読み出させればよい。あるいは、図２４に示すように縦横に並ぶ画素の画素値を間引いて画像生成部１３に読み出させればよい。このように調整モードにおいて、調整部１４が画像生成部１３を制御して撮像素子１１の一部の画素の画素値のみを読み出させるようにすれば、画像生成部１３の動作周波数を上げずに通常モードのフレームレートから調整用フレームレートに容易に上げることができる。

　ところで、通常モードから調整モードに移行する際は、撮像素子１１の電荷蓄積時間の最大値が小さく（短く）なるので、移行直前に通常モードで設定された電荷蓄積時間が、移行後の調整モードでは実現できない場合がある。

　例えば、移行後の調整モードにおいては、通常モードで設定された電荷蓄積時間を調整モードの電荷蓄積時間の最大値で除した値（商）まで減少する（図２５参照）。

　したがって、通常モードと調整モードで低照度時の評価値を同程度に維持するためには、電荷蓄積時間以外のパラメータを調整し、電荷蓄積時間の減少に伴う画素値の減少分を補償する必要がある。このとき、絞り１２１及び減光フィルタ１２２を調整する場合の応答性に比べて、画像生成部１３の増幅度を調整する場合の応答性が優っているので、画像生成部１３の増幅度を調整して画素値を補償することが好ましい。

　而して、調整部１４は、通常モードにおいて調整した電荷蓄積時間が、調整モードにおける電荷蓄積時間の上限値を超えている場合、調整モードにおける電荷蓄積時間を上限値に設定し、光学ブロック１２又は画像生成部１３を制御して電荷蓄積時間以外のパラメータを変更して画素値を調整することが好ましい。例えば、通常モードで設定された電荷蓄積時間を調整モードの電荷蓄積時間の最大値で除した値の逆数の比率となるように、調整モードへの移行時に増幅度を増大すればよい。

　また、調整モードにおいて電荷蓄積時間の最大値低下分を画像生成部１３の増幅度で補償するに当たり、増幅度の上限を、通常モードにおける増幅度の上限よりも高い値に設定することが望ましい。例えば、通常モードにおける電荷蓄積時間の最大値が調整モードにおける電荷蓄積時間の最大値の４倍と仮定すると、調整モードにおける増幅度の上限を通常モードにおける増幅度の４倍に設定すればよい（図２６参照）。このようにすれば、通常モードと調整モードで低照度時の評価値を同程度に維持することができる。

　なお、調整モードから通常モードに復帰する際には、調整モードの電荷蓄積時間の上限並びに増幅度の上限において設定された電荷蓄積時間及び増幅度が通常モードでは不適切となる場合がある。故に、通常モードに復帰する際、調整部１４は、通常モードの電荷蓄積時間の上限及び増幅度の上限において適切な電荷蓄積時間と増幅度を決定し、決定した電荷蓄積時間と増幅度に合わせて他のパラメータ（絞り１２０及び減光シャッタ１２１）を調整することが望ましい。例えば、調整部１４は、通常モードに復帰したら光学ブロック１２を制御して電荷蓄積時間を再調整するように構成される。調整部１４は、再調整した電荷蓄積時間と、調整モードにおける最後の電荷蓄積時間とが異なる場合、光学ブロック１２又は画像生成部１３を制御して電荷蓄積時間以外のパラメータを変更して画素値を調整する。

　以上述べたように、本実施形態における撮像装置１０は、撮像素子１１と、光制御手段（光学ブロック１２）と、画像生成手段（画像生成部１３）と、調整手段（調整部１４）と、を備える。撮像素子１１は、それぞれに電荷が蓄積される複数の画素を有し各画素に蓄積される電荷量を画素値に変換して出力するように構成される。光制御手段（光学ブロック１２）は、撮像素子１１において光電変換に供される光の量を制御するように構成される。画像生成手段（画像生成部１３）は、所定のフレームレートで撮像素子１１から画素値を読み出し且つ読み出した画素値から各フレームレート毎に１フレームの画像を生成するように構成される。調整手段（調整部１４）は、１フレームの画像における画素値の一部又は全部を数値で定義される評価値で評価し、当該評価値が所定の適正範囲内に収まるように光制御手段（光学ブロック１２）又は画像生成手段（画像生成部１３）の少なくとも何れか一方を制御して画素値を調整するように構成される。調整手段（調整部１４）は、フレームレート毎に生成される画像の評価値が適正範囲から所定レベル以上外れた場合、画像生成手段（画像生成部１３）を、フレームレート（通常フレームレート）よりも高い調整用フレームレートで画像を生成する調整モードに移行させ、画像生成手段（画像生成部１３）が調整用フレームレートで画像を生成した後、フレームレート（通常フレームレート）で画像を生成する通常モードに復帰させるように構成される。

　すなわち、本実施形態の物体検出装置１は、上述の第１の特徴に加えて、以下の第１４の特徴を有する。なお、本実施形態の物体検出装置１は、上述の第２～第１３の特徴を選択的に有していてもよい。

　第１４の特徴では、物体検出装置１は、カメラ２（図１参照）として撮像装置１０を備える。撮像装置１０は、撮像素子１１と、光制御手段（光学ブロック１２）と、画像生成手段（画像生成部１３）と、調整手段（調整部１４）と、を備える。撮像素子１１は、それぞれに電荷が蓄積される複数の画素を有し各画素に蓄積される電荷量を画素値に変換して出力するように構成される。光制御手段（光学ブロック１２）は、撮像素子１１において光電変換に供される光の量を制御するように構成される。画像生成手段（画像生成部１３）は、所定のフレームレートで撮像素子１１から画素値を読み出し且つ読み出した画素値から各フレームレート毎に１フレームの画像を生成するように構成される。調整手段（調整部１４）は、１フレームの画像における画素値の一部又は全部を数値で定義される評価値で評価し、当該評価値が所定の適正範囲内に収まるように光制御手段（光学ブロック１２）又は画像生成手段（画像生成部１３）の少なくとも何れか一方を制御して画素値を調整するように構成される。調整手段（調整部１４）は、フレームレート毎に生成される画像の評価値が適正範囲から所定レベル以上外れた場合、画像生成手段（画像生成部１３）を、フレームレート（通常フレームレート）よりも高い調整用フレームレートで画像を生成する調整モードに移行させ、画像生成手段（画像生成部１３）が調整用フレームレートで画像を生成した後、フレームレート（通常フレームレート）で画像を生成する通常モードに復帰させるように構成される。

　また、本実施形態の物体検出装置１は、第１４の特徴に加えて、以下の第１５～第１７の特徴のいずれか１つを有してもよい。

　第１５の特徴では、調整手段（調整部１４）は、調整モードにおいて生成される画像の評価値が適正範囲内に収まれば、画像生成手段（画像生成部１３）を調整モードから通常モードに復帰させるように構成される。

　第１６の特徴では、調整手段（調整部１４）は、調整モードにおいて生成される画像が所定のフレーム数に達すれば、画像生成手段（画像生成部１３）を調整モードから通常モードに復帰させるように構成される。

　第１７の特徴では、調整手段（調整部１４）は、調整モードに移行した時点からの経過時間が所定時間に達すれば、画像生成手段（画像生成部１３）を調整モードから通常モードに復帰させるように構成される。

　また、本実施形態の物体検出装置１は、さらに、以下の第１８～第２２の特徴を選択的に有してもよい。

　第１８の特徴では、調整手段（調整部１４）は、通常モードにおいて光制御手段（光学ブロック１２）を制御して調整した電荷蓄積時間が、調整モードにおける電荷蓄積時間の上限値を超えている場合、調整モードにおける電荷蓄積時間を上限値に設定し、光制御手段（光学ブロック１２）又は画像生成手段（画像生成部１３）を制御して電荷蓄積時間以外のパラメータを変更して画素値を調整するように構成される。

　第１９の特徴では、調整手段（調整部１４）は、通常モードに復帰したら光制御手段（光学ブロック１２）を制御して電荷蓄積時間を再調整するように構成される。調整手段（調整部１４）は、再調整した電荷蓄積時間と、調整モードにおける最後の電荷蓄積時間とが異なる場合、光制御手段（光学ブロック１２）又は画像生成手段（画像生成部１３）を制御して電荷蓄積時間以外のパラメータを変更して画素値を調整するように構成される。

　第２０の特徴では、調整手段（調整部１４）は、調整モードにおいて、画像生成手段（画像生成部１３）を制御して画素値を増幅する際の増幅度を増減する場合、増幅度の上限を通常モードにおける増幅度の上限よりも高くするように構成される。

　第２１の特徴では、画像生成手段（画像生成部１３）は、調整モードにおいて生成する画像を外部に出力しないように構成される。

　第２２の特徴では、調整手段（調整部１４）は、調整モードにおいて、画像生成手段（画像生成部１３）を制御して撮像素子１１の一部の画素の画素値のみを読み出させるように構成される。

　以上述べたように、本実施形態の撮像装置１０及び物体検出装置１では、通常モードにおけるフレームレートを高くする場合と比較して、電力消費が増える調整モードの期間（調整期間）が極めて短時間で済むため、消費電力や発熱量の増大を抑えつつ露光量調整の応答性向上を図ることができるという効果がある。

　（実施形態３）
　本実施形態の物体検出装置１は、カメラ２として、図２７に示す撮像装置２１を備える。また、本実施形態の物体検出装置１は、実施形態１の画像処理装置と同様の物体検知装置２２を備える。すなわち、本実施形態は、主に撮像装置２１に関するものである。

　従来、制御領域の画像を撮像する画像センサと、画像センサで撮像された画像情報から制御領域に存在する人の位置を特定する演算部と、演算部の演算結果に基づいて光源の点灯を制御する制御部とを備えた照明システムが提案されている（例えば文献４［日本国公開特許公報第２０１１－１０８４１７号］参照）。演算部は、画像センサで撮像された画像のフレーム間差分を求めることによって、フレーム間で輝度値が変化した画素を求めており、処理すべき対象、すなわち人のいる位置を求めている。

　一般に使用される画像センサは、その画像を人が見るために使用されるので、何らかの原因で被写体の輝度が変化すると、被写体の輝度を所定の輝度範囲に一致させるように露光量を自動的に調整する露光調整が速やかに行われる。

　上述の照明システムでは、画像センサで撮像された画像のフレーム間差分を求めることで人の位置を特定しているため、露光調整によってフレーム間で露光量が変化すると、フレーム間で各画素の輝度値が変化し、人の検出が正しく行えない可能性があった。

　本実施形態は上記課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、撮像領域の明るさが変化した場合に画像の輝度値を調整する処理が画像処理に与える影響を低減することにある。

　撮像装置２１は、予め設定された撮像領域の画像を撮像するものである。この撮像装置２１は、図２７に示すように、撮像部２１１と、増幅部２１２と、露光調整部２１３と、制御部２１４とを備える。

　撮像部２１１は、例えばＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサのような固体撮像素子、撮像領域からの光を固体撮像素子に集光させるレンズ、固体撮像素子のアナログの出力信号をディジタルの画像信号（画像データ）に変換するＡ／Ｄ変換器などを備える。撮像部２１１は、後述する照明器具２４の照明範囲を所定のフレームレート（Frame Rate）で撮像し、この照明範囲の画像データを増幅部２１２に随時出力する。なお、撮像部２１１から出力される画像データは、各画素の明るさを白黒の濃淡（例えば２５６階調）で表現した白黒濃淡画像の画像データからなる。

　増幅部２１２は、撮像部２１１から出力される画像データの輝度値を画素毎に増幅して外部（本実施形態では物体検知装置２２）に出力する。

　露光調整部２１３は、撮像部２１１の露光時間を変化させることによって露光条件を調整する。なお、撮像部２１１がＦ値（絞り）を調整可能な絞り機構を備えている場合、露光調整部２１３は、絞り機構を制御してＦ値を変化させることで露光条件を制御してもよく、露光時間とＦ値の両方を変化させることで露光条件を制御してもよい。

　制御部２１４は、撮像部２１１の複数画素の輝度値を平均し、その平均値を輝度評価値として求め、この輝度評価値が所定の目標値に一致するように、露光調整部２１３の露光条件（本実施形態では露光時間）及び増幅部２１２の増幅率を調整する。

　制御部２１４は、輝度評価値を所定の目標値に一致させるために、露光条件と増幅率の両方を変化させているが、露光条件のみを変化させることで輝度評価値を調整してもよいし、増幅率のみを変化させることで輝度評価値を調整してもよい。

　また制御部２１４は、評価対象領域に含まれる複数画素の輝度値の平均値を輝度評価値として求めているが、評価対象領域を複数に分割して各々で平均値を求め、それらを統計処理して輝度評価値を求めてもよい。また制御部２１４は、平均処理以外の統計処理を施すことによって、複数画素の輝度値を代表する輝度評価値を求めてもよい。

　また、制御部２１４は、撮像部２１１が画像を撮像する周期（フレームレート）を切り替える機能も備えている。本実施形態では制御部２１４がフレームレートを５ｆｐｓ（frame per second）又は１３．３ｆｐｓの何れかに切り替え可能であり、通常はフレームレートを５ｆｐｓに設定している。

　この撮像装置２１は、図２７に示すような負荷制御システム（照明制御システム）に用いられる。この負荷制御システムは、上述の撮像装置２１と、物体検知装置２２と、照明制御装置２３と、照明器具２４を備える。

　この負荷制御システムでは、撮像装置２１が、照明器具２４による照明空間の上方（例えば天井）に設置されて、下方の照明空間を見下ろした画像を撮像する。

　物体検知装置２２は、撮像装置２１で撮像された画像をもとに検知領域（すなわち照明器具２４の照明空間）における検知対象（例えば人）の存否を検知し、その検知結果を照明制御装置２３に出力する。照明制御装置２３は、人が存在するとの検知結果が物体検知装置２２から入力された場合は照明器具２４を点灯させ、人が存在しないとの検知結果が物体検知装置２２から入力された場合は照明器具２４を消灯させる。

　物体検知装置２２は、入力部２２１と、画像処理部２２２と、画像メモリ２２３と、出力部２２４とを備える。

　入力部２２１は、所定のフレームレートで撮像装置２１から入力された画像データを画像処理部２２２に出力する。入力部２２１は、実施形態１における画像取得部３に対応する。

　画像メモリ２２３は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）のような大容量の揮発性メモリからなり、画像処理部２２２によってデータの書き込み、読み出しが制御される。画像メモリ２２３は、例えば、撮像装置２１から入力された１乃至数フレーム分の画像データや、画像処理の過程で作成される差分画像などのデータを記憶する。画像メモリ２２３は、実施形態１における画像メモリ５に対応する。

　画像処理部２２２は、例えば画像処理に特化したマイクロコンピュータからなり、組み込みのプログラムを実行することによって、画像データに人が写っているか否かを判定する機能が実現される。

　画像処理部２２２は、所定のフレームレートで入力部２２１から画像信号が入力されると、画像メモリ２２３から１フレーム前の画像データを読み込み、フレーム間差分を行うことによって、フレーム間で輝度値が所定の閾値以上変化した画素領域を抽出する。画像処理部２２２は、例えば、抽出した画素領域の面積を、画像に写る人の大きさをもとに設定された規定の範囲と比較することによって、撮像領域に人がいるか否かを判断し、判断結果を出力部２２４に出力する。また、画像処理部２２２は、入力部２２１から入力された画像データを画像メモリ２２３に記憶させており、画像メモリ２２３には１乃至数フレーム分の画像データが記憶されている。

　画像処理部２２２は、実施形態１における演算処理部４に対応する。画像処理部２２２は、演算処理部４と同様の処理を行うことで、撮像領域に人がいるか否かを判断する。

　出力部２２４は、信号線を介して接続された照明制御装置２３との間で通信を行う機能を有しており、画像処理部２２２から人の存否を判断した結果が入力されると、この判断結果を照明制御装置２３に送信する。出力部２２４は、実施形態１における出力部６に対応する。

　照明制御装置２３は、物体検知装置２２の出力部２２４から入力された判断結果に基づいて、複数台の照明器具２４の点灯、消灯を制御する。

　照明制御装置２３は、人が存在するという判断結果が物体検知装置２２から入力されない場合、制御対象である照明器具２４を消灯させている。照明制御装置２３は、人が存在するという判断結果が物体検知装置２２から入力されると、制御対象の照明器具２４を点灯させる。その後、人が存在するという判断結果が物体検知装置２２から入力されなくなると、照明制御装置２３は、所定の点灯保持時間が経過した時点で照明器具２４を消灯させる。これにより、照明空間に人がいる間は照明器具２４が点灯するから、必要な明るさを確保でき、照明空間から人がいなくなると、所定の点灯保持時間が経過した時点で照明器具２４が消灯するから、無駄な電力消費を削減できる。

　ところで、何らかの原因で撮像領域の明るさが変化した場合、人が見るための画像であれば、画面の輝度を人の目に適した輝度範囲に速やかに調整する必要がある。それに対して、本実施形態では、撮像装置２１の画像は、人が見るための画像ではなく、動体検知のための画像処理に使用されるので、画面の輝度を速やかに調整する必要は無い。むしろ、露光条件を変更するなどして画面輝度を速やかに変化させた場合、その影響で動体検知が正しく行えない可能性があった。

　そこで、本実施形態では、動体検知のための画像処理が行えないほど画面輝度が暗くなったり、明るくなったりした場合は、制御部２１４が、露光調整部２１３の露光条件及び増幅部２１２の増幅率を変化させて輝度評価値を所定の目標値に即座に一致させる。一方、画面輝度が変化した場合でも、画像処理を支障なく行えるような画面輝度であれば、制御部２１４は、輝度評価値を所定の目標値に近付けるように、露光条件及び増幅率を緩やかに変化させており、動体検知のための画像処理に悪影響を与えないようにしている。

　ここで、制御部２１４が、画面の明るさ（輝度評価値）に応じて画面の輝度値を調整する動作について、図２８のフローチャートを参照して説明する。

　撮像部２１１は、所定のフレームレート（通常時は５ｆｐｓ）で撮像領域を撮像し、撮像領域を撮像する毎に画像データを増幅部２１２に出力する。撮像部２１１が各フレームで撮像した画像データを増幅部２１２に出力すると、増幅部２１２は、画像データの各画素の輝度値を所定の増幅率で増幅して、物体検知装置２２に出力する。

　制御部２１４は、増幅部２１２から出力される画像データをフレーム毎に取り込むと（図２８のステップＳ２１）、複数画素の輝度値の平均値を求め、この平均値を輝度評価値Ｌ１とする。

　制御部２１４は、輝度評価値Ｌ１を求めると、この輝度評価値Ｌ１と所定の目標値Ｔ１との差分を求め、この差分が小さくなるように、増幅部２１２の増幅率及び露光調整部２１３の露光条件を調整する。本実施形態では各画素の輝度値が２５６階調（０～２５５）であり、輝度評価値Ｌ１の目標値Ｔ１を通常は６４としている。

　ところで、本実施形態の撮像装置２１は、人が見るための画像を撮像するのではなく、後段の物体検知装置２２が動体検知の画像処理を行う画像を撮像するために用いられる。したがって、人の目には明るすぎたり、暗すぎたりする画像であっても、問題なく画像処理が行える輝度範囲であれば、制御部２１４は、露光条件及び増幅率を調整することによって輝度評価値Ｌ１が大きく変化しないように、露光条件及び増幅率の調整量を制限する。以下では、画像処理が問題なく行える輝度範囲の下限値をＬＭ１（例えば３２）、上限値をＬＭ４（例えば１２８）として、制御部２１４の動作を説明する。

　制御部２１４は、ステップＳ２１で輝度評価値Ｌ１を求めると、上述した輝度範囲の上限値ＬＭ４と輝度評価値Ｌ１との高低を比較する（ステップＳ２２）。

　輝度評価値Ｌ１が上限値ＬＭ４を超えていれば（ステップＳ２２のＹｅｓ）、制御部２１４は、輝度評価値Ｌ１と所定の閾値（第２閾値）ＬＭ５（例えば１６０）との高低をさらに比較する（ステップＳ２３）。

　輝度評価値Ｌ１が閾値ＬＭ５以下、すなわちＬＭ４＜Ｌ１≦ＬＭ５であれば（ステップＳ２３のＮｏ）、制御部２１４は、輝度評価値Ｌ１が目標値Ｔ１となるように露光時間及び増幅率を変更する（ステップＳ２６）。

　一方、輝度評価値Ｌ１が閾値ＬＭ５を超えていれば（ステップＳ２３のＹｅｓ）、制御部２１４は、フレームレートを１３．３ｆｐｓに高速化し（ステップＳ２４）、輝度評価値Ｌ１の目標値Ｔ１を通常時よりも低い値Ｔ２（例えば５６）に切り替える（ステップＳ２５）。

　制御部２１４は、フレームレートを高くし、目標値を通常時よりも低い値Ｔ２に切り替えた後、輝度評価値Ｌ１が目標値Ｔ２となるように露光時間及び増幅率を変更しており（ステップＳ２６）、輝度評価値Ｌ１が目標値Ｔ２に短時間（次のフレーム）で調整される。

　なお、輝度評価値Ｌ１が上限値ＬＭ４を超えている場合、制御部２１４は、輝度評価値Ｌ１の変化率を後述の基準値以下に制限するために露光時間及び増幅率の調整量を制限する処理を行っておらず、輝度評価値Ｌ１が目標値に即座に一致するように露光時間及び増幅率を調整する。したがって、制御部２１４は、輝度評価値Ｌ１を目標値に短時間で一致させることができ、所望の画像処理が行えるようになるまでの時間を短縮できる。

　またステップＳ２２において輝度評価値Ｌ１が上限値ＬＭ４未満の場合（ステップＳ２２のＮｏ）、制御部２１４は、上述した輝度範囲の下限値ＬＭ１と輝度評価値Ｌ１との高低を比較する（ステップＳ２７）。

　輝度評価値Ｌ１が下限値ＬＭ１を下回っていれば（ステップＳ２７のＹｅｓ）、制御部２１４は、輝度評価値Ｌ１と所定の閾値（第１閾値）ＬＭ０（例えば２８）との高低をさらに比較する（ステップＳ２８）。

　輝度評価値Ｌ１が閾値ＬＭ０以上、すなわちＬＭ０≦Ｌ１＜ＬＭ１であれば（ステップＳ２８のＮｏ）、制御部２１４は、輝度評価値Ｌ１が目標値Ｔ１となるように露光時間及び増幅率を変更する（ステップＳ２６）。

　一方、輝度評価値Ｌ１が閾値ＬＭ０未満であれば（ステップＳ２８のＹｅｓ）、制御部２１４は、フレームレートを１３．３ｆｐｓに高速化し（ステップＳ２９）、輝度評価値Ｌ１の目標値Ｔ１を通常時よりも高い値Ｔ３（例えば１０４）に切り替える（ステップＳ３０）。

　制御部２１４は、フレームレートを高くし、目標値を通常時よりも高い値Ｔ３に切り替えた後、輝度評価値Ｌ１が目標値Ｔ３となるように露光時間及び増幅率を変更しており（ステップＳ２６）、輝度評価値Ｌ１が目標値Ｔ３に短時間（次のフレーム）で調整される。

　なお、輝度評価値Ｌ１が下限値ＬＭ１を下回っている場合、制御部２１４は、輝度評価値Ｌ１の変化率を後述の基準値以下に制限するために露光時間及び増幅率の調整量を制限する処理を行っておらず、輝度評価値Ｌ１が目標値に即座に一致するように露光時間及び増幅率を調整する。したがって、制御部２１４は、輝度評価値Ｌ１を目標値に短時間で一致させることができ、所望の画像処理が行えるようになるまでの時間を短縮できる。

　またステップＳ２７において輝度評価値Ｌ１が下限値ＬＭ１以上であれば（ステップＳ２７のＮｏ）、制御部２１４は、輝度評価値Ｌ１と所定の閾値ＬＭ３（例えば６６）との高低を比較する（ステップＳ３１）。

　輝度評価値Ｌ１が閾値ＬＭ３よりも大きい、すなわちＬＭ３＜Ｌ１≦ＬＭ４であれば（ステップＳ３１のＹｅｓ）、制御部２１４は、輝度値が１２８分の１だけ小さくなるように露光時間及び増幅率を変更して、輝度評価値Ｌ１を微調整する（ステップＳ３２）。

　またステップＳ３１において輝度評価値Ｌ１が閾値ＬＭ３以下であれば（ステップＳ３１のＮｏ）、制御部２１４は、輝度評価値Ｌ１と閾値ＬＭ２（例えば６２）との高低を比較する（ステップＳ３３）。

　輝度評価値Ｌ１が閾値ＬＭ２未満、すなわちＬＭ１≦Ｌ１＜ＬＭ２であれば（ステップＳ３３のＹｅｓ）、制御部２１４は、輝度値が１２８分の１だけ大きくなるように露光時間及び増幅率を変更して、輝度評価値Ｌ１を微調整する（ステップＳ３４）。

　また、ステップＳ３３において輝度評価値Ｌ１が閾値ＬＭ２以上、すなわち、ＬＭ２≦Ｌ１≦ＬＭ３の場合、制御部２１４は、輝度評価値Ｌ１が目標値Ｔ１にほぼ一致していると判断し、露光時間及び増幅率を変化させることなく処理を終了する。

　なお、制御部２１４は、輝度評価値Ｌ１が閾値ＬＭ５を上回るとフレームレートを高速化しているが、輝度評価値Ｌ１が上限値ＬＭ４を上回るとフレームレートを高速化してもよい。

　また、制御部２１４は、輝度評価値Ｌ１が閾値ＬＭ５を上回ると目標値を通常時よりも小さい値Ｔ２に切り替えているが、輝度評価値Ｌ１が上限値ＬＭ４を上回ると目標値を通常時よりも小さい値Ｔ２に切り替えてもよい。

　また、制御部２１４は、輝度評価値Ｌ１が閾値ＬＭ０を下回るとフレームレートを高速化しているが、輝度評価値Ｌ１が下限値ＬＭ１を下回るとフレームレートを高速化してもよい。

　また、制御部２１４は、輝度評価値Ｌ１が閾値ＬＭ０を下回ると目標値を通常時よりも高い値Ｔ３に切り替えているが、輝度評価値Ｌ１が下限値ＬＭ１を下回ると目標値を通常時よりも高い値Ｔ３に切り替えてもよい。

　制御部２１４による画面輝度の調整処理は以上の通りであり、制御部２１４が、輝度評価値Ｌ１をもとに画面輝度を調整する様子を図２９～図３５を参照してより詳細に説明する。

　図２９は、画像処理を問題無く行える輝度範囲に輝度評価値Ｌ１が収まっている場合、すなわち輝度評価値Ｌ１が下限値ＬＭ１以上且つ上限値ＬＭ４以下である場合の調整動作を示している。

　輝度評価値Ｌ１が下限値ＬＭ１以上且つ閾値ＬＭ２未満の場合、制御部２１４は、露光時間及び増幅率を変更し、フレーム毎に輝度値を１２８分の１ずつ大きくすることによって輝度評価値Ｌ１を目標値Ｔ１に徐々に近付ける。また輝度評価値Ｌ１が閾値ＬＭ３より大きく且つ上限値ＬＭ４以下の場合、制御部２１４は、露光時間及び増幅率を変更し、フレーム毎に輝度値を１２８分の１ずつ小さくすることによって輝度評価値Ｌ１を目標値Ｔ１に徐々に近付ける。

　図２９の例では、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間、照明器具２４がフェード消灯することによって、画面輝度が徐々に暗くなる。この間、制御部２１４は、フレーム毎に輝度値が１２８分の１ずつ大きくなるように、露光時間及び増幅率を調整しているが、フェード消灯によって画面輝度が暗くなるペースの方が速いため、露光時間及び増幅率の調整が追いつかず、画面輝度は徐々に暗くなる。

　時刻ｔ２において照明器具２４が完全に消灯すると、その後は、制御部２１４が、フレーム毎に輝度値が１２８分の１ずつ大きくなるように、露光時間及び増幅率を調整することによって、輝度評価値Ｌ１が徐々に大きくなり、時刻ｔ３において目標値Ｔ１に一致する。

　このように、画像処理を問題無く行える輝度範囲に輝度評価値Ｌ１が収まっている場合、制御部２１４は、輝度評価値Ｌ１の変化率が所定の基準値（例えば１フレーム当たり１２８分の１）を超えないように、露光時間及び増幅率を変化させている。したがって、露光時間及び増幅率を変化させたことによって輝度評価値Ｌ１が変化した場合でも、その変化率が所定の基準値以下に収まるから、輝度値を調整した後の画像データを用いて問題なく画像処理を行うことができる。

　なお本実施形態では輝度値が２５６階調であるので、輝度値の変化率が１フレーム当たり１２８分の１を超えないように、制御部２１４が露光条件及び増幅率を変化させた場合、露光条件及び増幅率の調整によってフレーム間で発生する輝度値の変化は２以下になる。このように、露光条件及び増幅率の調整によって生じる輝度値の変化が緩やかになるから、輝度値を調整する処理が画像データを用いた画像処理に与える影響を低減でき、画像処理を問題無く行うことができる。

　また、図３０は、人が見る画像を撮像する場合に画面輝度を補正する動作を示し、この動作例では、露光時間及び増幅率を変化させることによって発生する輝度値の変化率が制限されていない。この動作例では、時刻ｔ１０から時刻ｔ１５までの期間は、例えば照明器具２４をフェード消灯させたことによって画面輝度が徐々に低下している。

　時刻ｔ１１及び時刻ｔ１３において、人が見るための画像に適した輝度範囲よりも輝度評価値Ｌ１が暗くなると、制御部２１４は、露光条件及び増幅率を調整することで、次のフレームでは輝度評価値Ｌ１を目標値Ｔ１に一致させている。この場合、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２まで期間と、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までの期間では画面輝度が急激に変化しており、動体の存在によって発生する輝度変化と区別するのが難しいため、動体検知のための画像処理を行えなくなる。

　それに対して、本実施形態では、画像処理を問題なく行える輝度範囲に輝度評価値Ｌ１が収まっている場合、制御部２１４は、露光時間及び増幅率を変化させることによる輝度値の変化率を１２８分の１に制限しており、輝度値の変化を緩やかにしている。これにより、露光条件及び増幅率を変化させることによって生じる輝度値の変化を、画像処理に支障のない大きさに低減でき、画像処理を支障なく行うことができる。

　図３１は、画像処理を問題無く行える輝度範囲の下限値ＬＭ１を輝度評価値Ｌ１が下回った場合の動作を示している。時刻ｔ２０から時刻ｔ２３までの期間では、例えば照明器具２４がフェード消灯することによって、撮像領域の明るさが徐々に暗くなっている。

　時刻ｔ２０から時刻ｔ２１までの期間、制御部２１４は、フレーム毎に輝度値が１２８分の１ずつ大きくなるよう露光時間及び増幅率を調整している。しかし、フェード消灯により画面輝度が暗くなるペースの方が速いため、露光時間及び増幅率の調整が追いつかず、画面輝度は徐々に暗くなる。

　なお、制御部２１４は、輝度値の変化率が所定の基準値以下となるように、露光条件及び増幅率を調整して、輝度評価値Ｌ１を目標値Ｔ１に近付けているので、調整処理によって発生する輝度値の変化が小さくなり画像処理を支障なく行うことができる。

　一方、時刻ｔ２１において輝度評価値Ｌ１が下限値ＬＭ１を下回ると、制御部２１４は、次のフレームで輝度評価値Ｌ１が目標値Ｔ１に一致するように、露光時間及び増幅率を変化させている。ここで、輝度評価値Ｌ１が下限値ＬＭ１を下回ったフレーム（時刻ｔ２１）と次のフレーム（時刻ｔ２２）の間では輝度値が大きく変化するため、動体検知のための画像処理は行えない。しかし、時刻ｔ２２以降は輝度評価値Ｌ１が下限値ＬＭ１以上且つ上限値ＬＭ４以下となるので、露光時間及び増幅率を変化させたことによる輝度値の変化率が１２８分の１に制限され、画像処理を支障なく行うことができる。

　その後も、制御部２１４は、フレーム毎に輝度値が１２８分の１ずつ大きくなるように、露光時間及び増幅率を調整するが、時刻ｔ２２から時刻ｔ２３まではフェード消灯によって画面輝度が暗くなるペースの方が速く、画面輝度は徐々に暗くなる。そして、時刻ｔ２３において照明器具２４が完全に消灯すると、制御部２１４が、フレーム毎に輝度値が１２８分の１ずつ大きくなるように、露光時間及び増幅率を調整することで、輝度評価値Ｌ１は上昇に転じ、目標値Ｔ１に一致する。

　また図３２は、画像処理を支障なく行うことができる輝度範囲よりも小さい所定の閾値ＬＭ０を輝度評価値Ｌ１が下回った場合の動作を示している。時刻ｔ３０から時刻ｔ３３までの期間では、例えば照明器具２４がフェード消灯することによって、撮像領域の明るさが徐々に暗くなっている。

　時刻ｔ３０から時刻ｔ３１までの期間、制御部２１４は、フレーム毎に輝度値が１２８分の１ずつ大きくなるように、露光時間及び増幅率を調整しているが、フェード消灯によって画面輝度が暗くなるペースの方が速く、画面輝度は徐々に暗くなる。

　時刻ｔ３１において、輝度評価値Ｌ１が、下限値ＬＭ１よりも低い閾値ＬＭ０を下回ると、制御部２１４は、フレームレートを５ｆｐｓから１３．３ｆｐｓに高速化し、且つ、目標値Ｔ１をより大きな値Ｔ３（＝１０４）に切り替える。そして、制御部２１４は、次のフレームで、輝度評価値Ｌ１が目標値Ｔ３になるように、露光時間及び増幅率を変化させている。

　ここで、輝度評価値Ｌ１が閾値ＬＭ０を下回ったフレーム（時刻ｔ３１）と次のフレーム（時刻ｔ３２）の間では輝度値が大きく変化するため、動体検知のための画像処理は行えない。しかし、時刻ｔ３２以降は輝度評価値Ｌ１が下限値ＬＭ１以上且つ上限値ＬＭ４以下となり、露光時間及び増幅率の調整による輝度値の変化率が１２８分の１以下に制限されるため、画像処理を支障なく行うことができる。なお、画像処理を問題無く行える輝度範囲（下限値ＬＭ１以上且つ上限値ＬＭ４以下）に輝度評価値Ｌ１が収まると、制御部２１４は、フレームレート及び目標値を元の値に戻している。

　その後、制御部２１４は、フレーム毎に輝度値が１２８分の１ずつ大きくなるように、露光時間及び増幅率を調整しているが、時刻ｔ３２から時刻ｔ３３まではフェード消灯によって画面輝度が暗くなるペースの方が速く、画面輝度は徐々に暗くなる。そして、時刻ｔ３３において照明器具２４が完全に消灯すると、制御部２１４が、フレーム毎に輝度値が１２８分の１ずつ大きくなるように、露光時間及び増幅率を調整することで、輝度評価値Ｌ１は上昇に転じ、目標値Ｔ１に一致する。

　ここで、図３３は目標値Ｔ１を変化させない場合の調整動作を示し、時刻ｔ４０から時刻ｔ４５にかけて照明器具２４がフェード消灯し、それに応じて撮像領域の明るさが徐々に低下している。

　時刻ｔ４０から時刻ｔ４１までの期間、制御部２１４は、フレーム毎に輝度値が１２８分の１ずつ大きくなるように、露光時間及び増幅率を調整しているが、フェード消灯によって画面輝度が暗くなるペースの方が速く、画面輝度は徐々に暗くなる。時刻ｔ４１において輝度評価値Ｌ１が下限値ＬＭ１を下回ると、制御部２１４は、露光時間及び増幅率を変化させることによって、輝度評価値Ｌ１が目標値Ｔ１となるように輝度値を調整する。

　しかし、図示例ではフェード消灯に伴って輝度評価値Ｌ１が低下するペースが大きいため、時刻ｔ４３において輝度評価値Ｌ１が再び下限値ＬＭ１を下回ることになる。そのため、制御部２１４は、時刻ｔ４３において、輝度評価値Ｌ１を目標値Ｔ１とするために露光時間及び増幅率を変化させており、時刻ｔ４１～ｔ４２の期間と、時刻ｔ４３～ｔ４４の期間の両方で、動体検知のための画像処理が行えなくなっていた。

　それに対して、本実施形態では輝度評価値Ｌ１が、下限値ＬＭ１よりも小さい閾値ＬＭ０を下回ると、制御部２１４が、輝度評価値Ｌ１の目標値をより大きな値Ｔ２に切り替えている。したがって、輝度評価値Ｌ１が目標値Ｔ２に調整されてから、フェード消灯に伴って輝度評価値Ｌ１が減少していき、下限値ＬＭ１を下回るまでに要する時間が、目標値を変化させない場合に比べて長くなる。

　図３２の動作例では、時刻ｔ３１で露光時間及び増幅率を調整して輝度評価値Ｌ１を目標値Ｔ２に変化させた後、フェード消灯が終了する時刻ｔ３３までの間に、輝度評価値Ｌ１が下限値ＬＭ１を下回ることがない。よって、輝度値を目標値に一致させるために、制御部２１４が露光時間及び増幅率を調整する回数が少なくなり、画面輝度を調整するために画像処理が行えなくなる期間を短縮できる。

　また、画像処理を問題無く行える輝度範囲から輝度評価値Ｌ１が外れた場合にフレームレートを高くする場合の調整動作を図３４に示し、フレームレートを変化させない場合の調整動作を図３５に示す。図３５に示すようにフレームレートが一定の場合、画像処理を問題無く行える輝度範囲から輝度評価値Ｌ１が外れると、輝度評価値Ｌ１が上記の輝度範囲に収まるまでに比較的長い時間Ｄ１２を要し、この間は輝度値が大きく変化するため画像処理が行えなくなる。

　それに対して、本実施形態では、画像処理を問題無く行える輝度範囲から輝度評価値Ｌ１が外れると、制御部２１４が、フレームレートを高速化しており、フレームレートが一定の場合に比べて、輝度評価値Ｌ１が上記の輝度範囲に収まるまでの時間Ｄ１１を短縮できる。よって、輝度評価値Ｌ１が画像処理に適さない期間が短くなり、画像処理を早期に再開することができる。

　なお、上述した閾値ＬＭ０～ＬＭ５の値は、画像処理の内容などに応じて適宜変更が可能である。

　以上説明したように、本実施形態の撮像装置２１は、所定のフレームレートで撮像範囲の画像を撮像する撮像部２１１と、撮像部２１１の露光条件を調整する露光調整部２１３と、撮像部２１１から出力される画像データの輝度値を画素毎に増幅して外部に出力する増幅部２１２と、画像データの複数画素の輝度値を統計処理して求めた輝度評価値が所定の目標値に一致するように、露光調整部２１３の露光条件及び増幅部２１２の増幅率のうち少なくとも何れか一方を調整する制御部２１４とを備える。増幅部２１２から出力される画像データを画像処理に使用できる輝度範囲に輝度評価値が収まっている場合は露光条件及び増幅率のうち少なくとも何れか一方を調整することによって生じる輝度評価値の変化率が所定の基準値以下となるように調整量を制限し、且つ、輝度評価値が上記の輝度範囲外である場合は調整量の制限を行わないように制御部２１４が構成されている。

　すなわち、本実施形態の物体検出装置１は、上述の第１の特徴に加えて、以下の第２３の特徴を有する。なお、本実施形態の物体検出装置１は、上述の第２～第１３の特徴を選択的に有していてもよい。

　第２３の特徴では、物体検出装置１は、カメラ２として撮像装置２１を備える。撮像装置２１は、撮像部２１１と、露光調整部２１３と、増幅部２１２と、制御部２１４と、を備える。撮像部２１１は、所定のフレームレートで撮像範囲の画像を撮像するように構成される。露光調整部２１３は、撮像部２１１の露光条件を調整するように構成される。増幅部２１２は、撮像部２１１から出力される画像データの輝度値を画素毎に増幅して外部に出力するように構成される。制御部２１４は、画像データの複数画素の輝度値を統計処理して求めた輝度評価値が所定の目標値に一致するように、露光調整部２１３の露光条件及び増幅部２１２の増幅率のうち少なくとも何れか一方を調整するように構成される。制御部２１４は、増幅部２１２から出力される画像データを画像処理に使用できる輝度範囲に輝度評価値が収まっている場合は露光条件及び増幅率のうち少なくとも何れか一方を調整することによって生じる輝度評価値の変化率が所定の基準値以下となるように調整量を制限し、且つ、輝度評価値が上記の輝度範囲外である場合は調整量の制限を行わないように構成される。

　これにより、画像データを画像処理することができる輝度範囲に輝度評価値が収まっている場合、露光条件及び増幅率のうち少なくとも何れか一方を調整することによって生じる輝度評価値の変化率が所定の基準値以下となるように、制御部２１４が調整量を制限する。したがって、画像の明るさを調整するための処理が画像処理に与える影響を低減することができる。

　また、輝度評価値が上記の輝度範囲外である場合は調整量の制限を行わないように制御部２１４が構成されているので、輝度評価値を目標値に短時間で一致させることができ、所望の画像処理が行えるようになるまでの時間を短縮できる。なお、画像データを画像処理することができる輝度範囲とは、輝度値が暗すぎるために画像処理を行えない輝度範囲や、輝度値が明るすぎて画像処理を行えない輝度範囲を除いた輝度範囲である。

　また、本実施形態の物体検出装置１は、第２３の特徴に加えて、以下の第２４～第３２の特徴のいずれか１つを有してもよい。

　第２４の特徴では、制御部２１４は、輝度評価値Ｌ１が上記の輝度範囲（下限値ＬＭ１以上、且つ、上限値ＬＭ４以下）を下回っている場合は、輝度評価値Ｌ１が上記の輝度範囲に収まっている場合に比べて目標値を大きくするように構成される。

　これにより、輝度評価値Ｌ１が減少して上記の輝度範囲を下回ると、輝度評価値Ｌ１が輝度範囲に収まっている場合に比べて大きい値に設定された目標値まで輝度評価値Ｌ１が調整される。よって、その後も輝度評価値Ｌ１が減少し続けた場合に、輝度評価値Ｌ１が上記の輝度範囲を再び下回るまでの時間が長くなる。

　第２５の特徴では、制御部２１４は、上記の輝度範囲よりも低い所定の閾値ＬＭ０を輝度評価値Ｌ１が下回っている場合は、輝度評価値Ｌ１が閾値ＬＭ０以上となる場合に比べて目標値を大きくするように構成される。

　これにより、輝度評価値Ｌ１が減少して閾値ＬＭ０を下回ると、輝度評価値Ｌ１が閾値ＬＭ０以上となる場合に比べて大きい値に設定された目標値まで輝度評価値Ｌ１が調整される。よって、その後も輝度評価値Ｌ１が減少し続けた場合に、輝度評価値Ｌ１が上記の輝度範囲を再び下回るまでの時間を長くできる。

　第２６の特徴では、制御部２１４は、輝度評価値Ｌ１が上記の輝度範囲を下回っている場合は、輝度評価値Ｌ１が上記の輝度範囲に収まっている場合に比べてフレームレートを高くするように構成される。

　これにより、輝度評価値Ｌ１が上記の輝度範囲に収まるまでにかかる時間を短くでき、制御部２１４の調整動作に応じて輝度評価値Ｌ１が変化する期間を短くできるから、画像処理が行えなくなる時間を短くできる。

　第２７の特徴では、制御部２１４は、上記の輝度範囲よりも低い所定の閾値ＬＭ０を輝度評価値Ｌ１が下回っている場合は、輝度評価値Ｌ１が閾値ＬＭ０以上となる場合に比べてフレームレートを高くするように構成される。

　第２８の特徴では、制御部２１４は、輝度評価値Ｌ１が上記の輝度範囲を上回っている場合は、輝度評価値Ｌ１が上記の輝度範囲に収まっている場合に比べて目標値を小さくするように構成される。

　これにより、輝度評価値Ｌ１が増加して上記の輝度範囲を上回ると、輝度評価値Ｌ１が輝度範囲に収まっている場合に比べて小さい値に設定された目標値まで輝度評価値Ｌ１が調整される。よって、その後も輝度評価値Ｌ１が増加し続けた場合に、輝度評価値Ｌ１が上記の輝度範囲を再び上回るまでの時間を長くできる。

　第２９の特徴では、制御部２１４は、上記の輝度範囲よりも高い所定の閾値ＬＭ５を輝度評価値が上回っている場合は、輝度評価値が閾値ＬＭ５以下となる場合に比べて目標値を小さくするように構成される。

　これにより、輝度評価値Ｌ１が増加して閾値ＬＭ５を上回ると、輝度評価値Ｌ１が閾値ＬＭ５以下となる場合に比べて小さい値に設定された目標値まで輝度評価値Ｌ１が調整される。よって、その後も輝度評価値Ｌ１が増加し続けた場合に、輝度評価値Ｌ１が上記の輝度範囲を再び上回るまでの時間を長くできる。

　第３０の特徴では、制御部２１４は、輝度評価値Ｌ１が上記の輝度範囲を上回っている場合は、輝度評価値Ｌ１が上記の輝度範囲に収まっている場合に比べて、フレームレートを高くするように構成される。

　第３１の特徴では、制御部２１４は、上記の輝度範囲よりも高い所定の閾値ＬＭ５を輝度評価値Ｌ１が上回っている場合は、輝度評価値Ｌ１が閾値ＬＭ５以下となる場合に比べて、フレームレートを高くするように構成される。

　第３２の特徴ではまた、制御部２１４は、上記の輝度範囲よりも低い所定の第１閾値ＬＭ０を輝度評価値Ｌ１が下回っている場合は、輝度評価値Ｌ１が第１閾値ＬＭ０以上となる場合に比べて、目標値を大きくし且つフレームレートを高くするように構成される。制御部２１４は、上記の輝度範囲よりも高い所定の第２閾値ＬＭ５を輝度評価値Ｌ１が上回っている場合は、輝度評価値Ｌ１が第２閾値ＬＭ５以下となる場合に比べて、目標値を小さくし且つフレームレートを高くするように構成される。

　これにより、輝度評価値Ｌ１が減少して第１閾値ＬＭ０を下回ると、輝度評価値Ｌ１が第１閾値ＬＭ０以上となる場合に比べて大きい値に設定された目標値まで輝度評価値Ｌ１が調整される。よって、その後も輝度評価値Ｌ１が減少し続けた場合に、輝度評価値Ｌ１が上記の輝度範囲を再び下回るまでの時間を長くできる。

　また、輝度評価値Ｌ１が増加して第２閾値ＬＭ５を上回ると、輝度評価値Ｌ１が第２閾値ＬＭ５以下となる場合に比べて小さい値に設定された目標値まで輝度評価値Ｌ１が調整される。よって、その後も輝度評価値Ｌ１が増加し続けた場合に、輝度評価値Ｌ１が上記の輝度範囲を再び上回るまでの時間を長くできる。

　さらに、輝度評価値Ｌ１が第１閾値ＬＭ０を下回るか、第２閾値ＬＭ５を上回ると、制御部２１４はフレームレートを高くするから、輝度評価値Ｌ１が上記の輝度範囲に収まるまでに要する時間を短くできる。したがって、制御部２１４が輝度値を調整する動作に応じて輝度評価値Ｌ１が変化する期間を短くできるから、画像処理が行えなくなる時間を短くできる。

　（実施形態４）
　本実施形態は、検知領域内における人の存在を検知する人センサ、及び人センサの検知結果に応じて負荷を制御する負荷制御システムに関する。

　従来の人センサ及び負荷制御システムとして、例えば、文献５［日本国公開特許公報第２００８－２７０１０３号］に記載されている熱線センサ付自動スイッチがある。文献５記載のものは、人体から放射される熱線を焦電素子で検出し、焦電素子で検出される熱線の変化に基づいて人の存在を検知して照明負荷を調光制御している。

　しかしながら、文献５記載の従来例では、人が静止していると焦電素子で検出される熱線が変化しないためにその人を検知することができない。また、検知領域を分割して各検知領域毎の人の存否に応じて負荷を制御しようとした場合、文献５記載の従来例では、分割された各検知領域毎に人センサ（熱線センサ付自動スイッチ）を設置しなければならなかった。

　本実施形態は、上記課題に鑑みて為されたものであり、静止している人も検出可能とし、且つ複数の領域毎に人の存在を検知可能とすることを目的とする。

　以下、図面を参照して本実施形態に係る人センサ（物体検出装置）３１及び負荷制御システムの実施形態を詳細に説明する。なお、本実施形態は、負荷を照明負荷とする負荷制御システムに関するが、制御対象の負荷は照明負荷に限定されるものではなく、例えば、空調負荷（室内の温湿度を調整する空調設備）などであってもよい。

　本実施形態の負荷制御システムは、図３７に示すように人センサ３１と、制御装置３２と、複数の照明負荷３３とで構成される。

　制御装置３２は、人センサ３１から伝送線を介して伝送される人検知情報（後述する）に応じて各照明負荷３３に対する制御指令を生成し、生成した制御指令を信号線を介して各照明負荷３３に伝送する。

　照明負荷３３は、白熱灯や蛍光ランプ、あるいはＬＥＤランプなどの光源（図示せず）と、制御指令に応じて光源を点灯・消灯及び調光する点灯装置（図示せず）とを有し、照明空間（例えば、オフィスビルの１フロア）の天井に配設される。

　人センサ３１は、図３６に示すように撮像部３１０、画像処理部３１１、通信部３１２、設定部３１３、記憶部３１４などを備える。

　撮像部３１０は、ＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサなどの撮像素子やレンズ、撮像素子のアナログの出力信号をディジタルの画像信号（画像データ）に変換するＡ／Ｄ変換器などを具備する。撮像部３１０としては、実施形態１のカメラ２や、実施形態２の撮像装置１０、実施形態３の撮像装置２１を用いることができる。

　記憶部３１４は、フラッシュメモリなどの書換可能な不揮発性半導体メモリからなり、後述するように画像処理部３１１における画像処理及び判断処理に必要な種々の情報を記憶している。

　通信部３１２は、伝送線を介して制御装置３２との間でデータ伝送を行う。

　設定部３１３は、記憶部３１４に記憶される種々の情報を設定するためのスイッチ、あるいは図示しない設定器から与えられる前記情報を取り込むためのインタフェースからなる。

　なお、人センサ３１は、照明負荷３３による照明空間全体が撮像可能な位置、例えば、照明空間の天井や壁などに設置される。

　画像処理部３１１は、マイクロコンピュータあるいはＤＳＰなどで構成され、撮像部３１０から取り込む画像データに対して種々の画像処理を実行し、且つ画像処理の結果を利用して人の存在などを判断する判断処理を実行する。

　例えば、検知領域（照明空間）に人が存在しない状況で撮像された検知領域の画像データが背景画像データとして記憶部３１４に記憶される。画像処理部３１１は、撮像部３１０から取り込まれる検知領域の画像データと背景画像データの差分を求め、その差分画像から人の輪郭や人の領域に対応した画素領域（以下、人体画素領域と呼ぶ。）の抽出を試み、人体画素領域を抽出すれば人が存在すると判断する。ただし、背景差分の代わりにフレーム間差分から人体画素領域を抽出することも可能である。

　また画像処理部３１１は、人体画素領域における代表位置を求め、当該代表位置が所定時間（所定のフレーム数）内に変位する距離をしきい値と比較することで人の行動（滞在、静止、移動など）を判断する。つまり、当該距離がしきい値未満のときはその人が同じ場所に滞在又は静止しており、当該距離がしきい値以上のときは移動していると判断する。ただし、代表位置とは、人体画素領域の重心位置や人体の特定の部位（例えば、頭部）の位置である。なお、人が静止している場合、フレーム間差分による抽出方法では人体画素領域が抽出できない可能性もあるが、背景差分による抽出方法では人体画素領域の抽出が可能である。

　さらに画像処理部３１１は、抽出した人体画素領域の位置（座標）及び数（人数）を判断する。なお、これらの判断結果、すなわち、検知領域内における人の存否及び存在する人数、位置、人の行動（滞在、静止又は移動）が前記情報（人検知情報）として通信部３１２から伝送線を介して制御装置３２に送られる。

　例えば、画像処理部３１１は、実施形態１と同様に、画像取得部３と、演算処理部４と、画像メモリ５と、出力部６と、を備える。なお、本実施形態では、画像取得部３と、演算処理部４と、画像メモリ５と、出力部６とについては、説明を省略する。

　制御装置３２は、人センサ３１から受け取る人検知情報に応じて照明負荷３３を制御する。例えば、制御装置３２は、複数の照明負荷３３のうちで照明範囲と人の存在位置とが重なる照明負荷３３に制御指令を与えて全点灯させ、照明範囲と人の存在位置とが重ならない照明負荷３３には制御指令を与えて消灯又は全点灯（１００％）よりも低い調光率で調光点灯させる。また、制御装置３２は、人が移動している間は制御指令を与えて照明負荷３３を相対的に低い調光率で調光点灯させ、人が滞在している間は滞在場所（人の存在位置）の照明負荷３３に制御指令を与えて全点灯させる。

　ここで、撮像部３１０から取り込まれる画像データの各画素値は検知領域の明るさと対応しており、画像処理部３１１では、画像データの画素値から検知領域内の明るさ（照度）を判断することができる。そして、画像処理部３１１で求めた明るさの判断結果（明るさのレベル）が人検知情報とともに通信部３１２から伝送線を介して制御装置３２に伝送される。

　制御装置３２は、人センサ３１から受け取る明るさのレベルを所望の値と一致させるように制御指令を与えて照明負荷３３の調光率を変化させる。これにより、人が存在するときの照明空間を常に適切な明るさに保つことができる。なお、窓から入射する外光（例えば、昼光）の影響により、照明負荷３３の調光率を下限値まで下げても明るすぎる場合、制御装置３２は照明負荷３３を消灯させることもある。

　ところで、画像処理部３１１においては、検知領域の画像を複数の領域に分割して各領域毎に人の存否及び存在する人数、位置、人の行動、明るさなどを判断することが好ましい。

　図３８は照明空間であるオフィスビルの１フロアのレイアウトの一例を示しており、フロア全体が検知領域１００となり、その中央に通路１１３が設けられ、通路１１３の両側に間仕切りで仕切られた複数（図示例では６つずつ）の分割領域１０１～１１２が設けられている。これら複数（図示例では１２）の分割領域１０１～１１２はそれぞれ異なる照明負荷３３の照明範囲と重なっている。そして、人センサ３１においては、設定部３１３によって複数の分割領域１０１～１１３の位置情報、例えば、各分割領域１０１～１１３の４つの頂点の座標が設定され、設定された位置情報が記憶部３１４に記憶される。

　画像処理部３１１は、記憶部３１４に記憶されている位置情報に基づき、各分割領域１０１～１１３毎に人の存否及び存在する人数、位置、人の行動、明るさなどを判断し、各分割領域１０１～１１３毎の人検知情報及び明るさレベルを通信部３１２から制御装置３２に伝送させる。

　つまり、本実施形態の人センサ３１では、画像処理部３１１と設定部３１３が判断手段に相当する。ただし、全ての分割領域１０１～１１３に対して人の存在等を検知する必要は無く、例えば、書類棚などが占有している分割領域に対しては人の存在等を検知する対象から除外しても構わない。

　制御装置３２では、人センサ３１から伝送される各分割領域１０１～１１３毎の人検知情報及び明るさレベルに応じて、各分割領域１０１～１１２に対応する照明負荷３３を制御する。例えば、分割領域１０１のみに人が存在する場合、制御装置３２は、その分割領域１０１に対応する照明負荷３３のみに制御指令を与えて全点灯させる。あるいは、通路に相当する分割領域１１３のみに人が存在する場合、制御装置３２は、その他の分割領域１０１～１１２に対応する照明負荷３３に制御指令を与えて相対的に低い調光率で調光点灯させる。ただし、通路（分割領域１１３）に照明負荷３３が設置され、分割領域１１３の人の存否に応じて制御装置３２が当該照明負荷３３を制御しても構わない。

　以上述べたように、本実施形態の人センサ３１は、撮像手段（撮像部３１０）と、判断手段（画像処理部３１１及び設定部３１３）と、（通信部３１２）とを備える。撮像手段（撮像部３１０）は、検知領域の画像を撮像するように構成される。判断手段（画像処理部３１１及び設定部３１３）は、撮像手段（撮像部３１０）で撮像される画像から検知領域内の人の存否及び存在する人数、位置、人の行動を判断するように構成される。伝送手段（通信部３１２）は、判断手段（画像処理部３１１及び設定部３１３）の判断結果を負荷制御を行う制御装置３２に伝送するように構成される。判断手段（画像処理部３１１及び設定部３１３）は、検知領域の画像を複数の領域に分割して各領域毎に人の存否及び存在する人数、位置、人の行動を判断し、且つ領域から人の画素領域を抽出するとともに人の画素領域における代表位置が所定時間内に変位する距離に基づいて人の行動を判断するように構成される。

　なお、人センサ３１において、判断手段（画像処理部３１１及び設定部３１３）は、検知領域の画像に対する領域の数及び配置、領域に対する人検知の要否が選択可能であってもよい。

　本実施形態の負荷制御システムは、人センサ３１と、人センサ３１から伝送される判断結果に応じて１乃至複数の負荷を制御する制御装置３２と、を有する。

　なお、この負荷制御システムにおいて、負荷は照明空間に設置される照明負荷３３であってもよい。判断手段（画像処理部３１１及び設定部３１３）は、検知領域の画像の画素値から検知領域の明るさを判断してもよい。伝送手段（通信部３１２）は、人の存否及び存在する人数、位置、人の行動の判断結果とともに明るさの判断結果を制御装置３２に伝送してもよい。制御装置３２は、人センサ３１から受け取る明るさを所望の明るさと一致させるように照明負荷３３を制御してもよい。

　上述のように本実施形態の人センサ３１および負荷制御システムによれば、撮像部３１０で撮像される検知領域の画像から人の存否等を検知しているので、焦電素子を利用する従来例とは異なり、静止している人の存在も検知することができる。しかも、検知領域１００から分割された複数の領域１０１～１１３毎に人の存在を検知することも可能である。つまり、本実施形態の人センサ３１及び負荷制御システムは、静止している人も検出可能とし、且つ複数の領域毎に人の存在を検知可能とすることができるという効果がある。

　本実施形態では、人センサ３１は、実施形態１の物体検出装置１と同様の構成を有していてもよい。すなわち、本実施形態の人センサ（物体検出装置）３１は、上述の第１の特徴を有する。さらに、本実施形態の人センサ３１は、上述の第１の特徴に加えて、上述の第２～第１３の特徴を選択的に有していてもよい。

　また、本実施形態における撮像部３１０は、実施形態２の撮像装置１０と同様の構成を有していてもよい。すなわち、本実施形態の人センサ３１は、上述の第１４～第２２の特徴を選択的に有していてもよい。

　あるいは、本実施形態における撮像部３１０は、実施形態３の撮像装置２１と同様の構成を有していてもよい。すなわち、本実施形態の人センサ３１は、上述の第２３～第３２の特徴を選択的に有していてもよい。

Claims

　所定の撮像エリアを撮像するカメラから、前記撮像エリアの画像を所定の時間間隔で順次取得するように構成される画像取得部と、
　前記画像取得部によって連続的に取得された画像間の差分画像を求めるように構成される差分画像作成部と、
　前記差分画像を横方向及び縦方向にそれぞれ複数に分割してできるブロックの各々について、移動している検出対象が存在する移動領域であるか、停止している物体が存在する停止領域であるかを判定するように構成される判定部と、
　を備え、
　前記判定部は、複数の前記ブロックの各々について、前記ブロックを構成する複数の画素の画素値をもとに、前記ブロックが前記移動領域であるか前記停止領域であるかを判定するように構成される
　ことを特徴とする物体検出装置。
　前記判定部は、複数の前記ブロックの各々について、前記ブロックを構成する複数の画素の差分値と所定の閾値との高低を比較し、差分値が前記閾値を超えた画素数をもとに、前記ブロックが前記移動領域であるか前記停止領域であるかを判定するように構成される
　ことを特徴とする請求項１に記載の物体検出装置。
　前記移動領域と判定された領域から検出対象を検出する物体検出部を備え、
　前記物体検出部は、前記移動領域と判定された１乃至複数の前記ブロックのうち連続する前記ブロックをそれぞれ検知対象領域とするように構成され、
　前記物体検出部は、
　　今回求めた検知対象領域が前回求めた検知対象領域に含まれる場合、
　　又は、今回の検知対象領域と前回の検知対象領域とが重なり且つ前回の検知対象領域の面積に対する今回の検知対象領域の面積の比率が所定の閾値よりも小さい場合、
　　又は、今回の検知対象領域と前回の検知対象領域とで重なり合う部分が全く存在しない場合の何れかであれば、
　前記検出対象が静止していると判断して、前回の検知対象領域を前記検出対象が存在している領域とするように構成される
　ことを特徴とする請求項１に記載の物体検出装置。
　前記物体検出部は、前回求めた検知対象領域と今回求めた検知対象領域とが重なっていれば同一の検出対象が存在すると判断するように構成され、
　前記物体検出部は、前回求めた検知対象領域に存在する前記検出対象が静止していると判断されたか否かに応じて、また静止していないと判断された場合は前記検出対象の動きを表すパラメータに応じて、前回及び今回の検知対象領域から前記検出対象の現在位置を求めるための判定条件を変更するように構成される
　ことを特徴とする請求項３に記載の物体検出装置。
　前記物体検出部は、
　　前回の第１検知対象領域と今回の検知対象領域が重なり、且つ、今回の検知対象領域が前回の第２検知対象領域に重なっていなければ、
　前記第１検知対象領域に存在していた検出対象が、今回の検知対象領域に移動したと判断するように構成される
　ことを特徴とする請求項３に記載の物体検出装置。
　前記物体検出部は、
　　今回の検知対象領域が、前回の第１検知対象領域及び第２検知対象領域にそれぞれ重なり、前記第１検知対象領域に存在していた検出対象が静止していると判定された場合、
　前記第１検知対象領域に存在していた検出対象が、前記第１検知対象領域に留まっていると判断するように構成される
　ことを特徴とする請求項３に記載の物体検出装置。
　前記物体検出部は、
　　今回の検知対象領域が、前回の第１検知対象領域及び第２検知対象領域にそれぞれ重なり、前記第１検知対象領域に存在する第１検出対象と、前記第２検知対象領域に存在する第２検出対象とが、両方共に移動していると判断された場合、
　　前記第１検出対象の速度が前記第２検出対象の速度よりも速ければ、
　前記第１検出対象が今回の検知対象領域に移動したと判断するように構成され、
　前記物体検出部は、
　　今回の検知対象領域が、前回の第１検知対象領域及び第２検知対象領域にそれぞれ重なり、前記第１検知対象領域に存在する第１検出対象と、前記第２検知対象領域に存在する第２検出対象とが、両方共に移動していると判断された場合、
　前記第１検出対象の速度が前記第２検出対象の速度と同等以下であれば、
　前記第１検出対象が第１検知対象領域に留まっていると判断するように構成される
　ことを特徴とする請求項３に記載の物体検出装置。
　前記物体検出部は、
　　今回の検知対象領域が、前回の第１検知対象領域及び第２検知対象領域にそれぞれ重なり、前記第１検知対象領域に存在する第１検出対象が移動していると判断され、前記第２検知対象領域に存在する第２検出対象が静止していると判断された場合、
　前記第１検出対象が今回の検知対象領域に移動したと判断するように構成される
　ことを特徴とする請求項３に記載の物体検出装置。
　前記物体検出部は、
　　ある時点で求められた第１検知対象領域に存在している検出対象が静止していると判断され、前記第１検知対象領域に、それ以後に求められた第２検知対象領域の少なくとも一部が重なった場合、
　前記第２検知対象領域が重なる直前における前記第１検知対象領域の画像をテンプレート画像として保持するように構成され、
　前記物体検出部は、前記第１検知対象領域と前記第２検知対象領域との重なりが無くなった時点で、この時点の前記第１検知対象領域の画像と前記テンプレート画像とのマッチング処理を行って両者の相関値を求めるように構成され、
　前記物体検出部は、前記相関値が所定の判定値よりも高ければ、前記検出対象が前記第１検知対象領域に留まっていると判断ように構成され、
　前記物体検出部は、前記相関値が前記判定値よりも低ければ、前記検出対象が前記第１検知対象領域の外側に移動したと判断するように構成される
　ことを特徴とする請求項３に記載の物体検出装置。
　前記カメラとして撮像装置を備え、
　前記撮像装置は、
　　それぞれに電荷が蓄積される複数の画素を有し前記各画素に蓄積される電荷量を画素値に変換して出力するように構成される撮像素子と、
　前記撮像素子において光電変換に供される光の量を制御するように構成される光制御手段と、
　　所定のフレームレートで前記撮像素子から前記画素値を読み出し且つ読み出した前記画素値から前記各フレームレート毎に１フレームの画像を生成するように構成される画像生成手段と、
　　前記１フレームの画像における前記画素値の一部又は全部を数値で定義される評価値で評価し、当該評価値が所定の適正範囲内に収まるように前記光制御手段又は前記画像生成手段の少なくとも何れか一方を制御して前記画素値を調整するように構成される調整手段と
　を備え、
　前記調整手段は、前記フレームレート毎に生成される前記画像の前記評価値が前記適正範囲から所定レベル以上外れた場合、前記画像生成手段を、前記フレームレートよりも高い調整用フレームレートで前記画像を生成する調整モードに移行させ、前記画像生成手段が前記調整用フレームレートで前記画像を生成した後、前記フレームレートで前記画像を生成する通常モードに復帰させるように構成される
　ことを特徴とする請求項１に記載の物体検出装置。
　前記カメラとして撮像装置を備え、
　前記撮像装置は、
　　所定のフレームレートで撮像範囲の画像を撮像するように構成される撮像部と、
　　前記撮像部の露光条件を調整するように構成される露光調整部と、
　前記撮像部から出力される画像データの輝度値を画素毎に増幅して外部に出力するように構成される増幅部と、
　前記画像データの複数画素の輝度値を統計処理して求めた輝度評価値が所定の目標値に一致するように、前記露光調整部の露光条件及び前記増幅部の増幅率のうち少なくとも何れか一方を調整するように構成される制御部と、
　を備え、
　前記制御部は、前記増幅部から出力される画像データを画像処理することができる輝度範囲に前記輝度評価値が収まっている場合は前記露光条件及び前記増幅率のうち少なくとも何れか一方を調整することによって生じる前記輝度評価値の変化率が所定の基準値以下となるように調整量を制限し、且つ、前記輝度評価値が前記輝度範囲外である場合は調整量の制限を行わないように構成される
　ことを特徴とする請求項１に記載の物体検出装置。