JP4120629B2 - Imaging apparatus and imaging method - Google Patents
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Description
本発明は撮像装置および撮像方法に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus and an imaging method.
近年、自動車の操作を自動的に行う自動運転システムや、一部の操作を自動的に行う運転補助システム、衝突警報システムの開発が進められている。この種のシステムでは、カメラを車載することによって走路の白線や、車両や人などの対象物体の抽出が行われる。 In recent years, an automatic driving system that automatically operates a car, a driving assistance system that automatically performs some operations, and a collision warning system have been developed. In this type of system, a white line on a runway and a target object such as a vehicle or a person are extracted by mounting a camera on the vehicle.
従来、車両に取り付けられる撮像装置では、イメージセンサ系の光電変換特性を対数特性とし、ダイナミックレンジを広くして撮像できるようにしている(下記特許文献1参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an imaging device attached to a vehicle, the photoelectric conversion characteristic of an image sensor system is a logarithmic characteristic, and imaging is possible with a wide dynamic range (see
しかしながら、車載カメラでの撮像時に、車室内の散乱光によるウィンドウガラスでの反射光の重畳があると、対象の輝度比が小さくなりコントラストが低下し、白線や周囲移動物などの対象物体の検出信頼性が低下するという問題がある。 However, if the reflected light from the window glass is overlapped by the scattered light in the vehicle interior during imaging with the in-vehicle camera, the brightness ratio of the target decreases and the contrast decreases, and detection of target objects such as white lines and surrounding moving objects is detected. There is a problem that reliability decreases.
このような、外乱光による所要領域の被写体の検出信頼性が低下するという問題を解決するために、その所要領域に特定波長の光を照射し、この特定波長の光を透過する光学的フィルタを介して撮像手段で撮像する方法が上記特許文献2に記載されている。この方法においては、光を照射するための装置が必要である上に、被写体の色を誤認識する可能性があり、さらに、光を照射するための装置と被写体との距離が増すにつれて効果が低下する。 In order to solve such a problem that the detection reliability of a subject in a required area is reduced due to disturbance light, an optical filter that irradiates the required area with light of a specific wavelength and transmits the light of the specific wavelength is provided. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-260688 describes a method of imaging with an imaging means. In this method, a device for irradiating light is necessary, and the color of the subject may be erroneously recognized. Further, the effect is increased as the distance between the device for irradiating light and the subject increases. descend.
本発明が解決しようとする課題は、光を照射するための装置を用いず、透明板状体を通して対象物体を撮像する場合の、該透明板状体からの反射光による対象物体のコントラストの低下を防止することが可能な撮像装置および撮像方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to reduce the contrast of the target object due to the reflected light from the transparent plate when imaging the target object through the transparent plate without using a device for irradiating light. It is an object to provide an imaging apparatus and an imaging method capable of preventing the above.
反射光量算出部と、画素光量算出部と、演算部とを備え、該反射光量算出部は撮像手段の視野中の反射鏡の像領域の明るさに基づき該視野中の反射光量を算出し、該画素光量算出部は該視野中の各画素の光量を算出し、該演算部は該画素の光量から該反射光量を減じて得る光量を対数変換して外部へ出力することを特徴とする撮像装置を構成する。 A reflected light amount calculation unit, a pixel light amount calculation unit, and a calculation unit, the reflected light amount calculation unit calculates the reflected light amount in the visual field based on the brightness of the image area of the reflecting mirror in the visual field of the imaging means; The pixel light amount calculation unit calculates the light amount of each pixel in the field of view, and the arithmetic unit logarithmically converts the light amount obtained by subtracting the reflected light amount from the light amount of the pixel and outputs the light to the outside. Configure the device.
本発明の実施によって、対象物体以外の物体からの光を撮像手段へ向けて反射する反射鏡を用い、該撮像手段の視野中の該反射鏡の像領域の明るさに基づき該視野中の反射光量を算出し、それを各画素の光量から減じることを特徴とする撮像装置を構成し、光を照射するための装置を用いず、透明板状体を通して対象物体を撮像する場合の、該透明板状体からの反射光による対象物体のコントラストの低下を防止することが可能な撮像装置を提供することが可能となる。 By implementing the present invention, a reflection mirror that reflects light from an object other than the target object toward the imaging unit is used, and the reflection in the field of view is based on the brightness of the image area of the reflection mirror in the field of view of the imaging unit. A transparent image is formed when a target object is imaged through a transparent plate without using a device for irradiating light, and forming an imaging device characterized by calculating a light amount and subtracting it from the light amount of each pixel. It is possible to provide an imaging apparatus capable of preventing a decrease in contrast of a target object due to reflected light from a plate-like body.
図1は、本発明に係る撮像装置の構成を、車載の撮像装置を例として示したものである。 FIG. 1 shows the configuration of an image pickup apparatus according to the present invention using an in-vehicle image pickup apparatus as an example.
車室内に、リニア特性の撮像手段である電子式のカメラ10が設置されており、カメラ10は透明板状体であるウィンドウガラス40を通して、図2に示すような、対象物体を含む車両前方の視界の映像を撮像して出力する。カメラ10には、ウィンドウガラス40に映り込む、対象物体以外の物体であるダッシュボード50などの車室内領域からの光をカメラ10で撮像するための反射鏡20が設けられている。反射鏡20は対象物体からの光を遮り対象物体以外の物体(ダッシュボード50など)からの光を撮像手段であるカメラ10へ向けて反射する反射鏡となっている。
An
カメラ10の出力は、画像処理装置30に入力され、演算処理が行われ、出力される。
The output of the
反射鏡20は、撮像時に被写体像の妨げにならない位置に設置する。たとえば、周囲の車両などの移動物を主要な被写体とする場合は、図2(c)の反射鏡像領域100のように、画像の右上角に映るような位置に設置し、その向きは、ダッシュボード50のようなウィンドウガラス40に映り込みが生じる部分の散乱光をカメラで撮像できるように設定する。反射鏡20が凸面鏡であると、反射鏡像領域100中にダッシュボード50を含む広い範囲の対象物体以外の物体を写し出すことができ、好都合である。なお、反射鏡20は、カメラ10に固定されていてもよいし、車体を介して、カメラ10との相対位置関係が一定に保たれるように固定されていてもよい。
The reflecting
カメラ10の特性は、被写体輝度に対してリニアに(1次関数的に)画素光量値が変化するリニア特性とする。リニア特性であれば、対象物体以外の物体からの映り込みが生じて被写体の輝度値が変化しても画素値差が変化せず、S/Nが一定に保てるからである。ここで、光量は輝度に一定時間を乗じて得られる。
The characteristic of the
処理装置30では、入力される画像において、反射光量算出部31で撮像画像の反射鏡像領域100の画素値の平均値を求め、あらかじめ測定されたカメラの輝度-画素値特性を用いて輝度値に変換し、その値にウィンドウガラス40での反射率を乗じて、視野中の透明板状体(この場合は、ウィンドウガラス40)からの反射光量である、被写体像に重畳する反射光量を算出する。また、反射鏡20が凸面鏡である場合には、反射鏡像領域100中にダッシュボード50の全体を映し出すことが可能であるから、その映像に基づいて、視野中の被写体像に重畳する反射光量を視野中の位置の関数として算出することも可能であり、それによって、さらに精密な反射光の影響の除去が可能となる。
In the
入力される画像において、画素光量算出部32で、画像の各画素について、あらかじめ測定されたカメラ10の輝度-画素値特性を用いて、カメラ10出力を画素の輝度値に変換する。
In the input image, the pixel light
画素光量算出部32の出力および反射光量算出部31の出力は演算部33に入力され、画素光量算出部32の出力から反射光量算出部31の出力を減算後、対数変換し、出力画像として外部へ出力される。なお、このような演算は、輝度値を用いて行ってもよいし、輝度値に一定時間を乗じて得る光量を用いて行ってもよい。
The output of the pixel light
上記の処理を、路面の白線を撮像する場合について図3を用いて説明すると、撮像した日陰での路面と白線の画素値Va1、Vb1および、日向での路面と白線の画素値Va2、Vb2から画素光量算出部32で、図中「リニア」で示した直線関係によって、各部に対応した輝度値A1'、B1'および、A2'、B2'を算出し、それらの値から、反射光量算出部31で算出される輝度増加分I(反射光量に対応)を減算してA1、B1および、A2、B2を得たのち、A1、B1および、A2、B2に対して、図中「Log」で示した対数関係によって、対数変換を行う。変換後の画素値において、日陰におけるコントラストd1は日向におけるコントラストd2と同じ値に維持されている。
The above processing will be described with reference to FIG. 3 in the case where a white line on the road surface is imaged. From the captured pixel values Va1 and Vb1 of the road surface and white line in the shade, and pixel values Va2 and Vb2 of the road surface and white line in the sun. The pixel light
図2は、カメラ10の撮像画面によって、本発明の効果を説明する図である。図の(a)はウィンドウガラス40からの反射が無い場合を示し、(b)はウィンドウガラス40からの反射が有る場合の従来の撮像画面を示し、(c)は本発明に係る撮像装置から出力される画面を示している。図の(b)に示したように、日陰における白線と路面との間のコントラストは、日向におけるものと比較して、ウィンドウガラス40からの反射光の重畳によって、低下している。これに対して、本発明に係る撮像装置での出力は、(c)のようになり、ウィンドウガラスでの反射光の重畳がある場合でも、その影響を差し引いて、コントラストが維持された画像を得ることができる。また、日向の明るい領域と日陰などの暗い領域でも、反射率比が一定のものは同じコントラストの画像を得ることができる。
FIG. 2 is a diagram for explaining the effect of the present invention by the imaging screen of the
次に、上述したように構成された撮像装置による処理手順について図4のフローチャートを参照して説明する。 Next, a processing procedure by the imaging apparatus configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG.
処理開始は、たとえば、車両のイグニッションをONにしたときに行われ、ステップS1からステップS5までを時間間隔Δtで周期的に繰り返す。 The process is started when, for example, the ignition of the vehicle is turned on, and steps S1 to S5 are periodically repeated at a time interval Δt.
ステップS1では、カメラ10での撮像を行う。
In step S1, imaging with the
ステップS2では、撮像した画像の反射鏡像領域100での光量の算出を行う。その詳細は前述の通りである。
In step S2, the amount of light in the reflecting
ステップS3では、撮像した画像の被写体領域での光量の算出を行う。その詳細は前述の通りである。 In step S3, the amount of light in the subject area of the captured image is calculated. The details are as described above.
ステップS4では、ステップS2、S3で算出した2つの光量から被写体の画素値を算出する。その詳細は前述の通りである。 In step S4, the pixel value of the subject is calculated from the two light quantities calculated in steps S2 and S3. The details are as described above.
ステップS5では、算出した画素値の出力を行う。
ステップS5までの処理が終了したらステップS1へもどり次の画像を撮像して処理を行う。
In step S5, the calculated pixel value is output.
When the process up to step S5 is completed, the process returns to step S1 to capture the next image and perform the process.
以上に説明したように、本発明によれば、被写体光に透明板状体での反射光による重畳があっても、被写体のコントラストを維持した対数特性の画像を得ることができ、日向と日影などの場所や昼夜などの時間による照度変化があっても、同一の反射率比をもつ被写体のコントラストは一定に保つ画像を得ることができる。 As described above, according to the present invention, a logarithmic characteristic image maintaining the contrast of a subject can be obtained even when the subject light is superposed by the reflected light from the transparent plate-like body. Even if there is a change in illuminance due to a place such as a shadow or time such as day and night, an image can be obtained in which the contrast of a subject having the same reflectance ratio is kept constant.
10:カメラ、20:反射鏡、30:画像処理装置、31:反射光量算出部、32:画素光量算出部、33:演算部、40:ウィンドウガラス、50:ダッシュボード、100:反射鏡像領域。 10: Camera, 20: Reflecting mirror, 30: Image processing device, 31: Reflected light amount calculating unit, 32: Pixel light amount calculating unit, 33: Computing unit, 40: Window glass, 50: Dashboard, 100: Reflecting mirror image area.
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