專利名稱：攝像裝置、攝像方法以及攝像程序的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及檢測物體并進行攝影的攝像裝置、攝像方法以及攝像程序。
背景技術：
在現有的圖像監(jiān)視中，檢測作為監(jiān)視對象的物體，進行檢測到的物體是什么的識 別、以及書寫在物體上的文字的讀取等(例如參照專利文獻1、專利文獻2等)。在該圖像 監(jiān)視中，為了得到高識別率(成功識別物體的比例)，需要以使要識別的物體本身成為適合 于識別的亮度的方式來進行攝影。特別地，在室外的圖像監(jiān)視等中，由于天氣的日照狀況等，照度環(huán)境時刻變化，為 了在這種照度環(huán)境下也得到高識別率，需要對入射到攝影裝置的光量(曝光量)進行調整， 以便始終在適合于識別的亮度下對物體進行攝影。在此前的圖像監(jiān)視中的亮度調整中，即使存在基于時間的照度變動，也存在某個 時刻的監(jiān)視范圍內的照度分布均勻這樣的隱含的大前提。例如，在專利文獻1中，為了準 確地讀取書寫于在道路上通行的車輛的號牌上的文字，對鏡頭的光圈等照相機參數進行控 制，以使檢測到的對象(號牌)的亮度為規(guī)定值。這里，由于監(jiān)視范圍內的照度分布均勻這樣的前提，不論對象位于畫面內的哪個 位置、例如車輛通過道路的哪里，在某個環(huán)境下攝影的對象的亮度都是恒定的。圖15是示 出現有的圖像監(jiān)視的例子的圖。在圖15中，由設置在路上的照相機檢測通過監(jiān)視范圍的車 輛，但是，在照度均勻的情況下，所拍攝的對象的亮度與檢測位置無關，是恒定的。圖16是示出通過現有的圖像監(jiān)視而檢測到的對象的例子的圖。如果某個時刻的 監(jiān)視范圍內的照度分布均勻，則如圖16所示，圖15的在A點處的圖像和圖16的在B點處 的圖像的亮度恒定。而且，在檢測到對象后，控制對象的亮度。圖17是示出現有的亮度控制的例子的 圖。如圖17的左側那樣，在對象的亮度偏離規(guī)定值(該圖的網格部分)的情況下，如圖17 的右側那樣，調整鏡頭的光圈等以便以規(guī)定的亮度進行攝影。在圖17中，以低于規(guī)定亮度 (比規(guī)定的明亮度暗)的亮度對對象進行攝影，所以，例如進行打開光圈的控制。專利文獻1 日本專利2706314號公報專利文獻2 日本特開2006-311031號公報但是，在上述現有技術中，在某個時刻的監(jiān)視范圍內的照度分布不均勻的情況下， 存在無法恰當地調整檢測對象的亮度的問題。例如，在夜間等照射照明光來進行對象識別的情況下，有時監(jiān)視范圍的照度不可 能均勻。圖18是示出使用搭載于車輛上的照相機對在對向車道上通行的車輛進行識別的 例子的圖，圖19是示出攝影范圍和夜間的前燈的照射范圍的圖。如圖18所示，在不使用圖像監(jiān)視的專用照明、而使用搭載了照相機的本車輛的前 燈作為照明的情況下，監(jiān)視范圍的照度不可能均勻。即，如圖19所示，考慮以照相機為原 點、取本車輛的行進方向為Z軸、與Z軸垂直的水平方向為X軸的全局坐標系時，由于前燈
4照明的不均，對象的照度根據實際空間位置(對象實際存在的空間的位置)而不同，在各位 置拍攝的對象的亮度也不同。圖20是示出圖19中的位置A、B的照度的差異的圖，圖21是示出現有的曝光控制 的問題點的圖。例如，如圖19的位置A那樣，考慮對象通過距車輛遠(X坐標大)且照度光 量少的位置的情況。如圖20的左側那樣，在位置A檢測到的對象的亮度小于規(guī)定亮度的情 況下，在現有方式中，進行打開照相機的光圈等的照相機參數的調整(進行與位置B處的亮 度有關的照相機參數的調整)，以使位置A處的對象的亮度為規(guī)定值。而且，在以位置A處的亮度為基準進行照相機參數的調整時，如圖20的右側那樣， 在距照明裝置近(X坐標小)的位置B等處，調整前的亮度大于位置A，所以，亮度超出了合 適范圍(參照圖21)。即，在位置B檢測到下一監(jiān)視對象的情況下，圖像泛白，無法準確地讀 取文字。相反，在對象通過位置B并調整為與位置B匹配的照相機參數后，在位置A檢測到 對象的情況下，亮度沒有達到合適范圍，無法識別。圖22是示出識別對象的亮度和識別率的關系的圖。如圖22所示，在亮度小、較暗 地進行攝影的情況下，無法區(qū)分對象和噪聲，識別率低下。相反，當亮度過大時，由于亮度飽 和，對象泛白，所以無法識別，識別率還是低下。因此，在圖像監(jiān)視中，需要進行調整以使對象本身(或監(jiān)視范圍)的亮度為適合于 識別的規(guī)定值。例如，調整亮度以使對象的識別率始終為最大值1 _(將亮度調整為LJ?；?者，需要設定允許的識別率的最低值&，調整亮度以滿足最低值&(將亮度調整為k Lh)。S卩，在監(jiān)視范圍的照度不均勻的情況下，控制曝光量以使對象亮度為適合于識別 的值，這是極其重要的課題。

發(fā)明內容
本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于，提供如下的攝像裝置、攝像方法以 及攝像程序即使在監(jiān)視范圍的照度不均勻的情況下，也能夠控制照相機參數以使對象的 亮度為適合于識別的值。為了解決上述課題，達成目的，本發(fā)明的攝像裝置檢測物體并進行攝影，其特征在 于，該攝像裝置具有檢測單元，其檢測所述物體；攝影單元，其拍攝檢測到的所述物體的 圖像；計算單元，其根據由所拍攝的所述物體的圖像得到的位置和亮度，計算所述物體實際 存在的空間中的位置和照度；以及曝光量決定單元，其根據計算出的所述物體實際存在的 空間中的所述位置和所述照度，來決定攝影的曝光量。并且，本發(fā)明的特征在于，在上述發(fā)明中，該攝像裝置具有存儲單元，其預先存儲 所述物體實際存在的空間的位置和照度；以及照度分布計算單元，其根據存儲在所述存儲 單元中的所述物體實際存在的空間中的規(guī)定位置的照度、以及由所述計算單元根據由所述 攝影單元拍攝的所述物體的圖像的所述位置和所述亮度而計算出的所述物體實際存在的 空間中的規(guī)定位置的照度，計算監(jiān)視范圍整個區(qū)域中的照度分布，所述曝光量決定單元根 據計算出的所述照度分布來決定曝光量。 并且，本發(fā)明的特征在于，在上述發(fā)明中，所述存儲單元存儲的所述照度存儲僅利 用照明光所測定的照度，所述照度分布計算單元根據存儲在所述存儲單元中的所述物體實 際存在的空間中的規(guī)定位置的僅利用照明光所測定的照度、以及由所述計算單元根據由所述攝影單元拍攝的所述物體的圖像的所述位置和所述亮度而計算出的所述物體實際存在 的空間中的所述規(guī)定位置的照度，計算環(huán)境光照度，計算將所述環(huán)境光照度和僅利用所述 照明光所測定的照度都包含進去的監(jiān)視范圍整個區(qū)域中的照度分布。并且，本發(fā)明的特征在于，在上述發(fā)明中，在不能在監(jiān)視范圍整個區(qū)域中以合適的 明亮度進行攝影的情況下，所述曝光量決定單元根據所述物體實際存在的空間中的監(jiān)視范 圍內的各位置處的物體的出現概率、和所述圖像中的每個亮度下的物體的識別率的期望 值，來決定曝光量，以使所述監(jiān)視范圍內的物體的整體的識別率的期望值最大。并且，本發(fā)明的特征在于，在上述發(fā)明中，所述曝光量決定單元決定曝光量，以使 在所述物體實際存在的空間的監(jiān)視范圍內的照度最高的位置檢測到的畫面中的物體的亮 度為規(guī)定的上限值。并且，本發(fā)明的特征在于，在上述發(fā)明中，所述曝光量決定單元決定曝光量，以使 在所述物體實際存在的空間的監(jiān)視范圍內的照度最低的位置檢測到的物體的亮度為規(guī)定 的下限值。并且，本發(fā)明的攝像方法檢測物體并進行攝影，其特征在于，該攝像方法具有以下 步驟檢測所述物體的步驟；拍攝檢測到的所述物體的圖像的步驟；根據由所拍攝的所述 物體的圖像得到的位置和亮度，計算所述物體實際存在的空間中的位置和照度的步驟；以 及根據計算出的所述物體實際存在的空間中的所述位置和所述照度，來決定攝影的曝光量 的步驟。并且，本發(fā)明的攝像程序的特征在于，該攝像程序使計算機執(zhí)行以下步驟檢測所 述物體的步驟；拍攝檢測到的所述物體的圖像的步驟；根據由所拍攝的所述物體的圖像得 到的位置和亮度，計算所述物體實際存在的空間中的位置和照度的步驟；以及根據計算出 的所述物體實際存在的空間中的所述位置和所述照度，來決定攝影的曝光量的步驟。根據本發(fā)明，檢測作為監(jiān)視對象的物體并拍攝圖像，針對所拍攝的物體執(zhí)行識別 處理，根據亮度和位置來計算物體實際存在的空間中的位置和照度，根據計算出的位置和 照度來決定曝光量，所以，即使在監(jiān)視范圍的照度不均勻的情況下，也能夠調整曝光量以使 對象的亮度成為適合于識別的值。并且，根據本發(fā)明，預先在存儲裝置中存儲物體實際存在的空間的位置和照度，根 據存儲在存儲裝置中的物體實際存在的空間中的規(guī)定位置的照度、以及由所拍攝的物體的 圖像的位置和亮度而計算出的物體實際存在的空間中的規(guī)定位置的照度，計算監(jiān)視范圍整 個區(qū)域中的照度分布，根據照度分布來決定曝光量，所以，能夠提高使用照度分布不均勻的 照明裝置時的圖像識別處理的精度。并且，根據本發(fā)明，在存儲裝置中存儲僅利用照明光所測定的照度，根據存儲在存 儲裝置中的物體實際存在的空間中的規(guī)定位置的僅利用照明光所測定的照度、以及根據所 拍攝的物體的圖像的位置和亮度而計算出的物體實際存在的空間中的規(guī)定位置的照度，計 算環(huán)境光照度，計算將環(huán)境光照度和照明光照度都包含進去的監(jiān)視范圍整個區(qū)域中的照度 分布，所以，能夠調整曝光量以使監(jiān)視范圍全體的亮度為適合于識別的值。并且，根據本發(fā)明，在不能在監(jiān)視范圍整個區(qū)域中以合適的明亮度進行攝影的情 況下，根據物體實際存在的空間中的監(jiān)視范圍內的各位置處的物體的出現概率、和所述圖 像中的每個亮度下的物體的識別率的期望值，來決定曝光量，以使監(jiān)視范圍內的物體的全體的識別率的期望值最大，所以，能夠將監(jiān)視范圍的物體的識別率的低下抑制為最小限度。并且，根據本發(fā)明，決定曝光量，以使在物體實際存在的空間的監(jiān)視范圍內的照度 最高的位置檢測到的畫面中的物體的亮度為規(guī)定的上限值，所以，即使在監(jiān)視范圍的照度 不均勻的情況下，也能夠調整曝光量以使對象的亮度為適合于識別的值。并且，根據本發(fā)明，決定曝光量，以使在物體實際存在的空間的監(jiān)視范圍內的照度 最低的位置檢測到的物體的亮度為規(guī)定的下限值，所以，即使在監(jiān)視范圍的照度不均勻的 情況下，也能夠調整曝光量以使對象的亮度為適合于識別的值。


圖1是示出監(jiān)視范圍的照度分布的一例的圖。圖2是示出基于監(jiān)視范圍全體的照度分布的目標值的一例的圖。圖3是示出基于圖2的目標值的曝光量控制的圖。圖4是示出本實施例1的攝像裝置的結構的功能框圖。圖5是用于說明本實施例1的亮度控制的圖。圖6是示出控制裝置的結構的功能框圖。圖7是示出實際空間上的對象坐標、照相機圖像的對象坐標、全局坐標上的對象 坐標的關系的圖。圖8是用于說明當前時刻的照度分布的圖。圖9是示出本實施例1的圖像識別裝置的處理步驟的流程圖。圖10是示出本實施例1的控制裝置的處理步驟的流程圖。圖11是示出識別率的期望值和各照相機參數的位置P處的對象亮度的圖。圖12是用于說明攝像裝置的其他應用例的圖。圖13是用于說明攝像裝置的其他應用例的圖。圖14是示出構成實施例1的攝像裝置的計算機的硬件結構的圖。圖15是示出現有的圖像監(jiān)視的例子的圖。圖16是示出通過現有的圖像監(jiān)視而檢測到的對象的例子的圖。圖17是示出現有的亮度控制的例子的圖。圖18是示出使用搭載于車輛上的照相機來識別在對向車道上通行的車輛的例子 的圖。圖19是示出攝影范圍和夜間的前燈的照射范圍的圖。圖20是示出圖19中的位置A、B的照度的差異的圖。圖21是示出現有的曝光控制的問題點的圖。圖22是示出識別對象的亮度和識別率的關系的圖。標號說明10 計算機11、110 照明裝置；12、120 視頻攝影裝置；13 輸入裝置；14 監(jiān)視器； 15 :RAM ； 15a、20a 各種數據；16 :R0M ;17 介質讀取裝置；18 接口； 19 :CPU ；19a 圖像識別 處理；19b 照相機參數計算處理；20 :HDD ；21 總線；20b 圖像識別程序；20c 照相機參數 計算程序；100 攝像裝置；130 圖像識別裝置；140 控制裝置；141 坐標轉換部；142 亮 度/照度轉換部；143 照度分布存儲部；144 照度檢測部；145 照相機參數計算部；146
7控制信號輸出部。
具體實施例方式下面，根據附圖詳細說明本發(fā)明的攝像裝置、攝像方法以及攝像程序的實施例。另 外，本發(fā)明不受該實施例限定。實施例1首先，說明本實施例1的攝像裝置的概要和特征。本實施例1的攝像裝置根據監(jiān) 視范圍全體的照度分布來進行曝光量的調整(照相機參數的調整)。即，考慮實際空間(作 為監(jiān)視對象的物體所存在的空間)上的每個位置的照度的差異，針對檢測到物體的每個位 置，調整曝光量以使監(jiān)視范圍全體成為能夠識別的亮度。圖1是示出監(jiān)視范圍的照度分布的一例的圖。如該圖所示，監(jiān)視范圍的照度分布 由從天空等遠方的光源向監(jiān)視范圍照射的環(huán)境光的光量和用于照射監(jiān)視范圍的照明光的 光量之和來決定，但是，環(huán)境光和照明光分別具有下述特征。S卩，環(huán)境光具有如下特征由于云的移動等大氣狀態(tài)，存在基于時間的變動，但是， 基于監(jiān)視范圍內的位置的照度差異小，監(jiān)視范圍內的照度分布均勻；照明光具有如下特征 根據監(jiān)視范圍內的各位置，所到達的光量不同，監(jiān)視范圍內的照度分布不均勻，但是，能夠 忽略基于時間的變動。根據這些特征，如果知道照明光的照度分布和某個時刻的監(jiān)視范圍內的一點的照 度，則能夠知道該時間點的監(jiān)視范圍全體的照度分布。而且，攝像裝置能夠根據監(jiān)視范圍全 體的照度分布，調整曝光量(照相機參數)，以便在監(jiān)視范圍全體內以適合于物體識別的亮 度來進行攝影(能夠設定各位置的曝光量的目標值)。圖2是示出基于監(jiān)視范圍全體的照度分布的目標值的一例的圖。圖3是示出基于 圖2的目標值的曝光量控制的圖。如圖2所示，根據監(jiān)視范圍的照度分布，將距照明裝置遠 且較暗地進行攝影的A點處(參照圖19)的亮度的目標值設定得較低，將距照明裝置近且 較亮地進行攝影的B點(參照圖19)的亮度的目標值設定得較高，由此，能夠確保能夠識別 監(jiān)視范圍全體的亮度。例如如圖3那樣，即使調整曝光量以便將與照明光量少的位置A對應的亮度設定 為目標值，由于與位置A對應的亮度的目標值被設定得較低，因此，與照明光量多的位置B 對應的亮度不會超出合適范圍。接著，說明本實施例1的攝像裝置的結構。圖4是示出本實施例1的攝像裝置的 結構的功能框圖。如該圖所示，該攝像裝置100構成為具有照明裝置110、視頻攝影裝置 120、圖像識別裝置130、控制裝置140。其中，照明裝置110是向監(jiān)視范圍照射照明光的裝置。視頻攝影裝置120是根據 由控制裝置140決定的照相機參數(照相機的光圈等)對監(jiān)視范圍的視頻進行攝影的裝 置，將所拍攝的視頻作為視頻信號輸出到圖像識別裝置130。并且，在監(jiān)視范圍內檢測到作 為監(jiān)視對象的物體的情況下，視頻攝影裝置120在監(jiān)視范圍內，依據檢測到的物體來控制 照相機方向，對對象的視頻進行攝影。圖像識別裝置130是如下的裝置從視頻攝影裝置120取得視頻信號，根據所取得 的視頻信號檢測作為監(jiān)視對象的物體(對象)，對檢測到的物體進行詳細的識別，計算物體
8在圖像上的亮度(以下表記為對象亮度)，并且，檢測物體在圖像上的坐標(以下表記為對 象坐標)。圖像識別裝置130向控制裝置140輸出對象亮度和對象坐標的信息?？刂蒲b置140是如下的裝置根據從圖像識別裝置130輸出的對象亮度和對象坐 標的信息，計算物體在實際存在的空間中的位置和照度，根據計算出的位置和照度以及當 前的照相機參數來決定照相機參數?？刂蒲b置140將決定的照相機參數的信息作為控制信 號輸出到視頻攝影裝置120。取得該控制信號的視頻攝影裝置120依據控制信號中包含的 照相機參數的信息，調整視頻攝影裝置120的照相機參數。另外，本實施例1的攝像裝置100在實際空間的監(jiān)視范圍內的中央等處設置基準 點(設為0點)，根據對象的亮度、檢測位置，并基于監(jiān)視范圍的照度分布，來估計0點處的 對象的亮度，調整曝光量(照相機參數)以使估計出的亮度為規(guī)定值。圖5是用于說明本實施例1的亮度控制的圖。如圖5的左側所示，在A點檢測到對 象的情況下，根據A點的亮度來估計0點的亮度，如圖5的右側所示，調整為使0點的亮度 為規(guī)定值的曝光量。而且，通過該調整，在監(jiān)視區(qū)域全體中都能夠控制為能夠識別的亮度， 不論接著檢測通過監(jiān)視范圍的對象的位置為哪里(例如為B點)，都能夠識別。下面，敘述具體的亮度控制方法。這里，為了簡便，設利用照相機的光圈來進行亮 度控制。當假設攝影圖像的亮度I與照度L和光圈量F的倒數成比例時，能夠假設存在以 下關系。[數式1] LI = k— …⑴
F這里，設位置A的照明光的照度分布為已知。設時刻T的光圈量為F(T)，在位置A 檢測到對象，其亮度為I (T，A)。該情況下，當設環(huán)境光的照度為Lk(T)時，根據式⑴，
^^ …⑵ F(T)
成立。另外，式(1)的k是比例常數。 并且，基準點o的亮度為 [數式3]
稱二 My^M …⑶
而且，0點的亮度為規(guī)定值k的光圈量F’ (T)滿足 [數式4]
o Pff)
若整理式(2) (4)，則 [數式5] 根據在時刻T檢測到的對象的亮度和位置以及照明光的照度分布，決定作為新的 照相機參數的光圈量(曝光量)。接著，說明決定上述照相機參數的控制裝置140的結構。圖6是示出控制裝置140 的結構的功能框圖。如該圖所示，構成為具有坐標轉換部141、亮度/照度轉換部142、照 度分布存儲部143、照度檢測部144、照相機參數計算部145、控制信號輸出部146。坐標轉換部141是如下的處理部從圖像識別裝置130取得對象坐標(照相機坐 標上的對象坐標)，針對所取得的對象坐標執(zhí)行坐標轉換，將圖像上的對象坐標(x，y)轉換 為全局坐標(X，Y，Z)。下面，將轉換為全局坐標系的對象坐標表記為轉換對象坐標。圖7是 示出實際空間上的對象坐標、照相機圖像的對象坐標、全局坐標上的對象坐標的關系的圖。 坐標轉換部141向亮度/照度轉換部142、照度檢測部144輸出轉換對象坐標的信息。另外，坐標轉換部141將對象坐標轉換為全局坐標系的手法使用下述公知技術即 可。例如，在物體的實際大小已知的情況下，根據物體在畫面中的大小、視場角和實際的物 體大小來計算物體的距離，根據檢測坐標來確定物體的方向，由此，能夠將對象坐標轉換為 轉換對象坐標。并且，坐標轉換部141能夠利用立體處理將對象坐標轉換為轉換對象坐標。即，能 夠使用2臺以上的視頻攝影裝置對物體進行攝影，根據圖像空間中的物體的坐標的差異， 利用公知的立體技術，計算轉換對象坐標。或者，坐標轉換部141也可以利用激光器、雷達 等距離傳感器來確定物體的實際位置，由此，可直接確定全局坐標上的對象坐標。亮度/照度轉換部142是如下的處理部從圖像識別裝置130取得對象亮度，將所 取得的對象亮度轉換為照度(以下表記為對象照度)。并且，亮度/照度轉換部142從坐標 轉換部141取得轉換對象坐標，從對象照度中檢索與所取得的轉換對象坐標對應的坐標的 亮度，將檢索到的對象照度的信息輸出到照相機參數計算部145。這里，亮度/照度轉換部142將亮度轉換為照度的手法可以使用任意的手法，但 是，例如，亮度/照度轉換部142預先在自身的存儲部中保持當前的照相機參數(光圈量F) 的信息，利用式(1)的關系，將對象亮度轉換為對象照度。照度分布存儲部143是存儲在下述的單一條件下預先觀測到的照明裝置110的照 度分布(各坐標處的照度)的信息的存儲部。例如，在把攝像裝置100設定于暗室中的狀 態(tài)下，對照明裝置110的照度分布進行計測，由此，能夠計測各坐標(X，Y，Z)的照度，而不受 環(huán)境光的影響。另外，在無法把攝像裝置100設置在暗室中的情況下，在環(huán)境光穩(wěn)定的狀態(tài)下，在 照明裝置110接通時和斷開時，對攝影范圍的實際空間中的各坐標處的照度進行計測，取 得其差分，由此，能夠計測各坐標(X，Y，Z)的照度。照度檢測部144是如下的處理部從坐標轉換部141取得轉換對象坐標，從照度分 布存儲部143中檢索與所取得的轉換對象坐標(全局坐標上的對象坐標)對應的坐標的照 度信息，將檢索到的信息作為照明照度輸出到照相機參數計算部145。照相機參數計算部145是如下的處理部根據當前的照相機參數、對象照度、照明 照度和存儲在照度分布存儲部143中的信息，來計算應該調整的照相機參數。具體而言，照相機參數計算部145依次執(zhí)行差分計算處理、當前時刻的照度分布計算處理、照相機參數
計算處理。在差分計算處理中，照相機參數計算部145取得對象照度和照明照度的差分，計 算當前時刻的環(huán)境光的照度(以下稱為環(huán)境光照度，照度的偏差)。接著，在當前時刻的照度分布計算處理中，照相機參數計算部145分別從照度分 布存儲部143中檢索與監(jiān)視范圍內所包含的各坐標對應的照度，提取檢索到的與各坐標對 應的各照度作為照度分布(該照度分布不包含環(huán)境光)。然后，在該照度分布所包含的各坐 標的照度上加上照度的偏差，由此，能夠計算當前時刻的照度分布(環(huán)境光的照度分布+照 明光的照度分布)。另外，監(jiān)視范圍內所包含的各坐標的信息只要預先存儲在照相機參數計 算部145中即可。圖8是用于說明當前時刻的照度分布的圖。如該圖所示，在當前時刻，如果能夠確 定位置P處的對象照度L(P)，則從該L(P)中減去U(P)，由此，能夠求出照度的偏差。這里， LJP)是照明裝置的照度分布中的位置P的照度。然后，分別在照度分布k (X)的各坐標的 照度上加上該照度偏差，由此，能夠計算當前時刻的照度分布。接著，在照相機參數計算處理中，照相機參數計算部145利用上述式(5)來求出照 相機參數(光圈量F’(T))。另外，式(5)的規(guī)定值k的值可以通過任意的方法來確定。例如，照相機參數計算部145根據當前時刻的照度分布(參照圖8)，確定最大照 度和與最大照度對應的坐標，計算光圈量(照相機參數)以使該最大照度為規(guī)定的上限值。 例如，如果設上限值為、最大照度的坐標(基準點)為C，則通過[數式6]
_4]^U(C)^A)}+l(TtA)f(J)…㈤
Ic求出光圈量。并且，照相機參數計算部145根據當前時刻的照度分布(參照圖8)，確定最小照 度和與最大照度對應的坐標，計算光圈量(照相機參數)以使該最小照度為規(guī)定的下限值。 例如，如果設下限值為ID、最小照度的坐標(基準點)為D，則通過[數式7]
Id求出光圈量。照相機參數計算部145向控制信號輸出部146輸出所計算出的照相 機參數的信息?？刂菩盘栞敵霾?46是如下的處理部從照相機參數計算部145取得照相機參數 的信息，將所取得的照相機參數的信息作為控制信號輸出到視頻攝影裝置120，更新視頻攝 影裝置120的照相機參數。接著，說明本實施例1的圖像識別裝置130的處理步驟。圖9是示出本實施例1 的圖像識別裝置130的處理步驟的流程圖。如該圖所示，圖像識別裝置130從視頻攝影裝 置120取得視頻信號(步驟S101)，決定要進行驗證處理的圖像(步驟S102)。然后，圖像識別裝置130從圖像中識別對象(步驟S103)，計算對象亮度和對象坐
11標(步驟S 104)，將對象亮度和對象坐標輸出到控制裝置140 (步驟S105)。接著，說明本實施例1的控制裝置140的處理步驟。圖10是示出本實施例1的控 制裝置140的處理步驟的流程圖。如該圖所示，控制裝置140將對象位置的照相機坐標轉 換為全局坐標(步驟S201)，檢測與轉換后的全局坐標對應的照明的照度(步驟S202)。接著，控制裝置140取得各照度的差分，由此計算環(huán)境光照度(照度的偏差)(步 驟S203)，計算當前時刻的照度分布(步驟S204)，計算照相機參數(步驟S205)，輸出所計 算出的照相機參數的信息(步驟S206)。這樣，控制裝置140根據物體實際存在的空間中的坐標和照度分布，計算影響攝 影的曝光量的照相機參數，所以，即使某個時刻的實際空間上的照度分布不均勻，也能夠恰 當地調整視頻攝影裝置120的曝光量。如上所述，在本實施例1的攝像裝置100中，圖像識別裝置130檢測作為監(jiān)視對 象的物體，對檢測到的物體執(zhí)行識別處理，計算對象亮度和對象坐標，控制裝置140根據對 象亮度和對象坐標，計算物體實際存在的空間中的位置和照度，根據計算出的位置和照度 以及當前的照相機參數，來計算照相機參數，根據計算出的照相機參數，控制視頻攝影裝置 120的照相機參數來調整曝光量，所以，即使在監(jiān)視范圍的照度不均勻的情況下，也能夠調 整曝光量以使對象亮度成為適合于識別的值。實施例2此前說明了本發(fā)明的實施例，但是，除了上述實施例1以外，本發(fā)明也可以以各種 不同的形式來實施。因此，下面，作為實施例2，說明本發(fā)明所包含的其他實施例。(1)在監(jiān)視范圍全體中難以以適合于識別的亮度進行攝影的情況在上述實施例1中，確定照相機參數，以使物體在某個基準位置的亮度為最適合 于識別的值，但是，有時監(jiān)視范圍廣，難以在監(jiān)視范圍全體中以適合于識別的明亮度進行攝 影。該情況下，對于無法以適合于識別的亮度進行攝影的區(qū)域，可預想識別率低下，但 是，一般地，識別率低下的程度在亮度飽和側和暗(亮度為規(guī)定值以下)側不同。因此，為 了將識別率低下抑制為最小限度，如下所述設定亮度的目標值。圖11是示出識別率的期望值和各照相機參數的位置P處的對象亮度的圖。圖11 的深淺表示在位置P為亮度L時的識別率的期望值R(P，L)。并且，圖11的實線表示將照 相機參數(光圈量等)設定為CA Ce時的位置P處的對象亮度L(P :C)。由此，位置P處的識別率的期望值能夠表示為R(P，L(P:C))。使用在位置P檢測 到對象的概率T (P)，則全體中的識別率Re為[數式8]RE = / RC(P，L) T (P) dP…(8)這里，預先觀測在位置P處亮度為L時的識別率R(P，L)和概率T(P)，存儲在攝像 裝置100的存儲裝置(省略圖示)中。然后，根據由識別結果估計出的照度條件，求出針對 照相機參數c的位置P和亮度L之間的關系L(P :C)，能夠決定結果Rc(P，L)。通過決SRC(P，L)，由此，全體的識別率為照相機參數C的函數RE(C)，所以，控制裝 置140計算識別率Re最大的照相機參數C?？刂蒲b置140向視頻攝影裝置120輸出控制信 號，以使照相機的參數成為計算出的照相機參數。另外，在能夠忽略基于位置的對象的看清
12程度的差異的情況下，在監(jiān)視范圍全體中，即使不觀測位置P和亮度L的關系，只要利用某 一點Po來觀測針對亮度L的識別率即可。(2)其他應用例在上述實施例1中，例如如圖18那樣，以在行駛的車輛中設置攝像裝置來進行對 向車輛的識別的情況為例進行了說明，但是不限于此。圖12、圖13是用于說明攝像裝置的 其他應用例的圖。如圖12所示，在道路監(jiān)視等中，將路燈作為照明，使用本實施例的攝像裝置來識 別在道路上行駛的車輛，并且，使用上述手法來調整照相機參數，能夠提高識別率。該情況 下，攝像裝置預先觀測路燈的照度分布并將其存儲在存儲裝置中，使用存儲在存儲裝置中 的照度分布的信息來計算照相機參數。并且，如圖13所示，能夠使用本實施例的攝像裝置來識別在道路上移動的人物。 即使在從照明裝置到各人物的距離大大不同、某個時刻的照度分布根據位置而不同的情況 下，通過利用本實施例的攝像裝置，能夠恰當地調整監(jiān)視范圍內的亮度，能夠提高針對各人 物的驗證率。(3)用于調整攝像裝置的曝光量的其他例子在上述實施例1中，為了調整攝像裝置(視頻攝影裝置120)的曝光量，敘述了控 制鏡頭的光圈的方法，但是不限于此，通過變更照相機的快門速度，或者變更在鏡頭上安裝 的光量調整濾鏡(ND濾鏡等)的透射率，也能夠調整攝像裝置的曝光量。(4)關于式(1)的比例常數k在上述實施例中，作為一例，以各坐標中的亮度和照度為比例關系為前提進行了 說明，但是不限于此。即，預先針對各個坐標求出對對象物體進行攝影時的亮度和與該亮度 對應的照度，存儲計算出各坐標處的亮度和照度之間的比例常數k的表，由此，即使在亮度 和照度不存在比例關系的情況下，也能夠應用上述本方式。(5)系統(tǒng)的結構等但是，也可以手動進行在本實施例中說明的各處理中作為自動進行的處理而說明 的處理的全部或一部分，或者，也可以利用公知的方法自動進行作為手動進行的處理而說 明的處理的全部或一部分。除此之外，除了特別說明的情況以外，能夠任意變更在上述記載 中和附圖中示出的處理步驟、控制步驟、具體名稱、包含各種數據和參數的信息。并且，圖4所示的攝像裝置100的各結構要素是功能概念上的要素，在物理上不一 定如圖所示那樣構成。即，各裝置的分散/集中的具體形式不限于圖示的形式，能夠根據各 種負荷和使用狀況等，以任意單位在功能上或物理上以分散/集中的方式來構成其全部或 一部分。進而，利用各裝置進行的各處理功能的全部或任意一部分可以由CPU和由該CPU 解析執(zhí)行的程序來實現，或者，能夠作為基于布線邏輯的硬件來實現。圖14是示出構成實施例1的攝像裝置的計算機的硬件結構的圖。如圖14所 示，該計算機(攝像裝置)10構成為，利用總線21來連接照明裝置11、視頻攝影裝置12、 輸入裝置 13、監(jiān)視器 14、RAM (Random AccessMemory) 15、ROM (Read Only Memory) 16、 從存儲介質中讀取數據的介質讀取裝置17、與其他裝置之間進行數據收發(fā)的接口 18、 CPU (CentralProcessing Unit) 19、HDD (Hard Disk Drive) 20o 這里，照明裝置 11、視頻攝 影裝置12對應于圖14所示的照明裝置110、視頻攝影裝置120。
而且，在HDD 20中存儲有發(fā)揮與上述攝像裝置100的功能相同的功能的圖像識別 程序20b、照相機參數計算程序20c。CPU 19讀出圖像識別程序20b、照相機參數計算程序 20c并執(zhí)行，由此起動圖像識別處理19a、照相機參數計算處理19b。該圖像識別處理19a對 應于上述圖像識別裝置130執(zhí)行的處理，照相機參數計算程序19b對應于控制裝置140執(zhí) 行的處理。并且，HDD 20存儲包含由輸入裝置13等取得的照明裝置11的照度分布、環(huán)境光 的照度分布、對象亮度、對象坐標的信息等在內的各種數據20a。CPU 19讀出存儲在HDD 20 中的各種數據20a并將其存儲在RAM15中，使用存儲在RAM 15中的各種數據15a來計算照 相機參數，在視頻攝影裝置12中設定所計算出的照相機參數。但是，圖14所示的圖像識別程序20b、照相機參數計算程序20c不一定最初就存 儲在HDD 20中。例如，也可以在插入計算機中的軟盤(FD)、⑶-ROM、DVD盤、光磁盤、IC卡 等“移動用的物理介質”、或者在計算機內外所具有的硬盤驅動器(HDD)等“固定用的物理 介質”、以及經由公共線路、因特網、LAN、WAN等與計算機連接的“其他計算機(或服務器)” 等中存儲圖像識別程序20b、照相機參數計算程序20c，計算機從中讀出圖像識別程序20b、 照相機參數計算程序20c并執(zhí)行。產業(yè)上的可利用性如上所述，本發(fā)明的攝像裝置、攝像方法以及攝像程序在調整照相機參數來進行 監(jiān)視范圍的對象物的識別的系統(tǒng)等中是有用的，特別適用于如下情況在某個時刻的照度 不均勻的情況下，與監(jiān)視范圍內所包含的對象物的位置無關，需要提高識別率。
1權利要求
一種攝像裝置，該攝像裝置檢測物體并進行攝影，其特征在于，該攝像裝置具有檢測單元，其檢測所述物體；攝影單元，其拍攝檢測到的所述物體的圖像；計算單元，其根據由所拍攝的所述物體的圖像得到的位置和亮度，計算所述物體實際存在的空間中的位置和照度；以及曝光量決定單元，其根據計算出的所述物體實際存在的空間中的所述位置和所述照度，來決定攝像的曝光量。
2.根據權利要求1所述的攝像裝置，其特征在于， 該攝像裝置具有存儲單元，其預先存儲所述物體實際存在的空間的位置和照度；以及 照度分布計算單元，其根據存儲在所述存儲單元中的所述物體實際存在的空間中的規(guī) 定位置的照度、以及由所述計算單元根據由所述攝影單元拍攝的所述物體的圖像的所述位 置和所述亮度而計算出的所述物體實際存在的空間中的規(guī)定位置的照度，計算監(jiān)視范圍整 個區(qū)域中的照度分布，所述曝光量決定單元根據計算出的所述照度分布來決定曝光量。
3.根據權利要求2所述的攝像裝置，其特征在于，所述存儲單元存儲的所述照度存儲僅利用照明光所測定的照度， 所述照度分布計算單元根據存儲在所述存儲單元中的所述物體實際存在的空間中的 規(guī)定位置的僅利用照明光所測定的照度、以及由所述計算單元根據由所述攝影單元拍攝的 所述物體的圖像的所述位置和所述亮度而計算出的所述物體實際存在的空間中的所述規(guī) 定位置的照度，計算環(huán)境光照度，計算將所述環(huán)境光照度和僅利用所述照明光所測定的照 度都包含進去的監(jiān)視范圍整個區(qū)域中的照度分布。
4.根據權利要求3所述的攝像裝置，其特征在于，在不能在監(jiān)視范圍整個區(qū)域中以合適的明亮度進行攝影的情況下，所述曝光量決定單 元根據所述物體實際存在的空間中的監(jiān)視范圍內的各位置處的物體的出現概率、和所述圖 像中的每個亮度下的物體的識別率的期望值，來決定曝光量，以使所述監(jiān)視范圍內的物體 的整體的識別率的期望值最大。
5.根據權利要求3所述的攝像裝置，其特征在于，所述曝光量決定單元決定曝光量，以使在所述物體實際存在的空間的監(jiān)視范圍內的照 度最高的位置檢測到的畫面中的物體的亮度為規(guī)定的上限值。
6.根據權利要求3所述的攝像裝置，其特征在于，所述曝光量決定單元決定曝光量，以使在所述物體實際存在的空間的監(jiān)視范圍內的照 度最低的位置檢測到的物體的亮度為規(guī)定的下限值。
7.根據權利要求3 6中的任一項所述的攝像裝置，其特征在于， 所述曝光量決定單元利用鏡頭的光圈來決定曝光量。
8.根據權利要求3 6中的任一項所述的攝像裝置，其特征在于， 所述曝光量決定單元通過快門速度來決定曝光量。
9.根據權利要求3 6中的任一項所述的攝像裝置，其特征在于， 所述曝光量決定單元通過調光濾鏡來決定曝光量。
10.一種攝像方法，該攝像方法檢測物體并進行攝影，其特征在于，該攝像方法具有以 下步驟檢測所述物體的步驟； 拍攝檢測到的所述物體的圖像的步驟；根據由所拍攝的所述物體的圖像得到的位置和亮度，計算所述物體實際存在的空間中 的位置和照度的步驟；以及根據計算出的所述物體實際存在的空間中的所述位置和所述照度，來決定攝像的曝光 量的步驟。
11.一種攝像程序，其特征在于，該攝像程序使計算機執(zhí)行以下步驟 檢測所述物體的步驟；拍攝檢測到的所述物體的圖像的步驟；根據由所拍攝的所述物體的圖像得到的位置和亮度，計算所述物體實際存在的空間中 的位置和照度的步驟；以及根據計算出的所述物體實際存在的空間中的所述位置和所述照度，來決定攝像的曝光 量的步驟。
全文摘要
在攝像裝置(100)中，圖像識別裝置(130)檢測作為監(jiān)視對象的物體，對檢測到的物體執(zhí)行識別處理，計算對象亮度和對象坐標，控制裝置(140)根據對象亮度和對象坐標，計算物體實際存在的空間中的位置和照度，根據計算出的位置和照度以及當前的照相機參數，來計算照相機參數，根據計算出的照相機參數，控制視頻攝影裝置(120)的照相機參數來調整曝光量。
文檔編號H04N5/225GK101868967SQ20078010159
公開日2010年10月20日 申請日期2007年11月19日 優(yōu)先權日2007年11月19日
發(fā)明者末延望, 瀬川英吾 申請人:富士通株式會社