JP2000236532A - 高感度テレビカメラを用いた監視システムとその感度切替方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 映像の変化の度合に対応して感度調整方法を
自動的に変更し、ノイズの少ない映像を画像処理装置に
与える高感度テレビカメラを用いた監視システムを提供
する。 【解決手段】 感度設定をゲイン、蓄積といった方法で
行う監視システムのテレビカメラ１は入力光を電気信号
に変換して蓄積する蓄積部３と、蓄積部３から入力した
電気信号を増幅する増幅部４と、増幅部から入力した映
像信号を一時的に記憶するメモリ部５とそれらの動作を
制御する制御部６とを備え、メモリ部５の映像信号出力
が、画像処理装置２に入力され、画像処理装置２は、こ
の映像信号入力の状態に対応して、制御部６に対し制御
信号を出力する。制御部６は、増幅部４の出力信号と画
像処理装置２からの制御信号により、蓄積部３と増幅部
４とメモリ部５とを制御し、テレビカメラの感度と感度
調整方法を切り替える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高感度テレビカメラ
に関し、特に高感度テレビカメラを用いた監視システム
とその感度切替方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年セキュリティに対する需要の増加も
あってテレビカメラを用いた監視システムが急激に増加
している。通常、テレビカメラを用いた監視システムで
は、薄暗い場所を撮影する場合が多く、自動感度切替機
能のある高感度テレビカメラが用いられていた。感度の
調整方法としてはＣＣＤ撮像素子の電荷蓄積時間を１フ
レーム期間より長くすることによって感度を向上させる
方法と、高利得増幅回路によって微小な信号を電気的に
ゲイン増幅する方法等が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、蓄積による感
度アップの方法では、増幅によるノイズの増幅はないも
のの、蓄積時間に応じた間欠画像となるために変化の多
い対象に対しては円滑な画像が得られないという問題が
あり、ゲイン増幅による感度アップの方法では変化の多
い対象に対しても円滑な映像が得られる反面ノイズも増
幅されて、見にくい映像となるという問題がある。従っ
て、変化の多い対象に対してはゲイン増幅による感度ア
ップの方法が望ましく、変化の少ない対象に対しては蓄
積による感度アップの方法が望ましいが、従来の自動感
度切替機能では、トータル感度の調整には蓄積による感
度アップとゲイン増幅による感度アップのどちらを優先
するかが決められているために、トータル感度の調整は
できても変化の多い対象の映像と変化の少ない対象の映
像のそれぞれに適した感度設定を自動的に行うことがで
きないという問題点があった。

【０００４】本発明の目的は、映像の変化の度合に対応
して感度調整方法を自動的に変更し、ノイズの少ない映
像を画像処理装置に与える高感度テレビカメラを用いた
監視システムを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の高感度テレビカ
メラを用いた監視システムの感度切替方法は、高感度テ
レビカメラの入射光を電気信号に変換する蓄積部におけ
る画素の処理による感度の調整と、蓄積部で変換された
電気信号の増幅部のゲインによる感度の調整との組合わ
せにより所望のトータル感度で映像信号を高感度テレビ
カメラから画像処理装置に出力し、通常の撮像対象の静
止状態においては、主として蓄積部の画素の処理に依存
して感度の調整を行い、撮像対象の動作状態において
は、自動的に蓄積部の画素の処理による感度の調整の比
率を下げ、増幅部のゲインによる感度の調整の比率を上
げて所望のトータル感度で映像信号を高感度テレビカメ
ラから画像処理装置に出力する。

【０００６】高感度テレビカメラの光を電気信号に変換
する蓄積部の画素の処理による感度の調整が、画素の蓄
積のための蓄積時間の調整であってもよく、その画素に
加算するその画素に近接する画素の加算数の調整であっ
てもよく、画素の蓄積のための蓄積時間の調整と、その
画素に近接する画素の加算数の調整との組み合わせであ
ってもよい。

【０００７】また、高感度テレビカメラの光を電気信号
に変換する蓄積部の画素の処理による感度の調整と、蓄
積部で変換された電気信号の増幅部のゲインによる感度
の調整との組合わせにより所望のトータル感度で映像信
号を高感度テレビカメラから画像処理装置に出力し、通
常の撮像対象の静止状態においては、感度の調整は主と
して蓄積部の画素の蓄積により行い、撮像対象の動作状
態においては、自動的に蓄積部の画素の蓄積による感度
の調整を近接する画素の加算による画素加算に切り換
え、増幅部のゲインによる感度の調整と組み合わせて所
望のトータル感度で映像信号を高感度テレビカメラから
画像処理装置に出力してもよい。

【０００８】本発明の高感度テレビカメラを用いた監視
システムは、高感度テレビカメラと画像処理装置とを備
え、テレビカメラは、入力光を電気信号に変換して蓄積
し所定の手順で出力する蓄積部と、その蓄積部から入力
した電気信号を所定のゲインで増幅する増幅部と、増幅
部から入力した映像信号を一時的に記憶して所定の手順
で画像処理装置に出力するメモリ部と、増幅部から所定
のトータル感度で映像信号を出力させるようにその増幅
部を制御し、通常の撮像対象の静止状態においては、主
として蓄積部の画素の処理により感度の調整を行い、撮
像対象の動作状態においては、蓄積部の画素の処理によ
る感度の調整の比率を下げるように調整を行う制御部と
を備える。

【０００９】感度設定をゲイン、蓄積といった方法で行
う高感度テレビカメラを使用した監視システムにおい
て、テレビカメラは画像処理装置に対し、ノイズの少な
い映像を提供するのが好ましい。本発明は、映像の変化
に応じて感度調整方法を自動的に変更し、常時はノイズ
の少ない映像を画像処理装置に与える方法を提供するも
のである。これにより画像処理装置側の各種画像処理が
容易になる。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の高感度テレ
ビカメラを用いた監視システムの第１の実施の形態の模
式的ブロック構成図である。

【００１１】図１を参照すると、本実施の形態の監視シ
ステムは、テレビカメラ１と、画像処理装置２とから構
成されている。

【００１２】テレビカメラ１は、入力光を電気信号に変
換する蓄積部３と、蓄積部３から入力した電気信号を増
幅する増幅部４と、増幅部４から入力した映像信号を一
時的に記憶するメモリ部５とそれらの動作を制御する制
御部６とを備えている。

【００１３】メモリ部５の映像信号出力が、画像処理装
置２に入力される。画像処理装置２は、この映像信号入
力の状態に対応して、制御部６に対し制御信号を出力す
る。制御部６は、増幅部４の出力信号と画像処理装置２
からの制御信号により、蓄積部３と増幅部４とメモリ部
５とを制御し、テレビカメラの感度と感度調整方法を切
り替える。

【００１４】次に、図１〜図５を参照して本発明の実施
の形態の動作について詳細に説明する。図２は、増幅部
４においてゲインを４倍にしてトータル感度を４倍にし
たときに出力される映像の変化を表した模式的映像変化
図であり、（ａ）は蓄積部の出力映像、（ｂ）は増幅部
の出力映像、（ｃ）はメモリ部の出力映像である。テレ
ビカメラ１において蓄積部３、増幅部４、メモリ部５の
出力映像は、それぞれフレーム毎にＡ１→Ａ２→Ａ３→
Ａ４→Ａ５、Ｂ１→Ｂ２→Ｂ３→Ｂ４→Ｂ５、Ｃ１→Ｃ
２→Ｃ３→Ｃ４→Ｃ５と変化する。蓄積部３の出力映像
は増幅部４でゲインを４倍として出力される。

【００１５】図３は、蓄積部３において蓄積時間を４倍
にしてトータル感度を４倍にしたときの映像の変化を表
した模式的映像変化図であり、（ａ）は蓄積部の出力映
像、（ｂ）は増幅部の出力映像、（ｃ）はメモリ部の出
力映像である。テレビカメラ１において蓄積部３、増幅
部４、メモリ部５の出力映像は、それぞれＡ’１→・→
・→・→Ａ’５、Ｂ’１→・→・→・→Ｂ’５、Ｃ’１
→Ｃ’１→Ｃ’１→Ｃ’１→Ｃ’５と変化する。蓄積部
３と増幅部４の出力映像は、蓄積時間に応じた間欠映像
となる。映像Ａ’５の映像レベルは、図２において映像
Ａ１、映像Ａ２、映像Ａ３、映像Ａ４の映像レベルを加
算したものと等価とみなせる。メモリ部５では、画像処
理装置２への出力が間欠映像とならぬように蓄積時間の
間、同じ映像を出力している。

【００１６】図４は、図２の映像においてある１ライン
の映像レベルの変化を表した模式的映像変化図であり、
（ａ）は蓄積部の出力映像レベル、（ｂ）は増幅部の出
力映像レベル、（ｃ）はメモリ部の出力映像レベルであ
る。蓄積部３の出力映像レベルａ１〜ａ５は、レベルが
低くノイズを含んでいるものとする。増幅部４の出力映
像レベルｂ１〜ｂ５は、映像信号も増幅されているがノ
イズも増幅されているため、標準感度時に比べノイズが
目立っている。メモリ部５の出力映像レベルは、増幅部
４の出力映像レベルｂ１〜ｂ５と同様、標準感度時に比
べノイズが目立っている。

【００１７】図５は、図３の映像においてある１ライン
の映像レベルの変化を表した模式的映像変化図であり、
（ａ）は蓄積部の出力映像レベル、（ｂ）は増幅部の出
力映像レベル、（ｃ）はメモリ部の出力映像レベルであ
る。蓄積部３の出力映像レベルａ’１、ａ’５は、ノイ
ズは増幅されていないため、標準感度時に比べノイズは
目立たなくなっている。映像レベルｂ’１、ｂ’５、
ｃ’１、ｃ’５も同様に標準感度時に比べノイズは目立
たなくなっている。

【００１８】テレビカメラのトータル感度は、蓄積部３
での感度比と増幅部４での感度比の乗算により定まる。
このトータル感度は、制御部６が増幅部４の出力信号を
受けて自動的に設定している。上述のように蓄積時間が
長くなると、静止しているものに対しては、Ｓ／Ｎが良
くなるが、動いているものに対しては映像がぼやけた状
態になる。

【００１９】本発明の高感度テレビカメラを用いた監視
システムの第１の実施の形態の感度切替方法では、通常
は制御部６が蓄積部３における蓄積時間を長くし、増幅
部４におけるゲインを少なくしてＳ／Ｎの良い図５に示
すようなトータル感度の映像信号を画像処理装置２に出
力している。そこで画像処理装置２が入力映像の状態を
判断し、映像に動きがあると判断した場合はその動きに
応じて蓄積部３における蓄積時間の上限を設定する制御
信号を制御部６に出力する。制御信号を受けた制御部６
は蓄積部３の蓄積時間をその上限まで減らすように制御
するとともに、同一のトータル感度で映像信号を出力す
るように、その分だけゲインを高めるように増幅部４を
制御する。

【００２０】このように制御することによって、テレビ
カメラ１は、可能な限り、蓄積部３での感度を上げるこ
とにより、ノイズの少ない映像を画像処理装置２に与え
ることができ、対象に動きのある場合には画像処理装置
２の指示により対象の動きに対応した蓄積時間の少ない
映像信号を同一のトータル感度で出力する。

【００２１】次に本発明の高感度テレビカメラを用いた
監視システムの第２の実施の形態について説明する。第
２の実施の形態では第１の実施の形態の蓄積部３におけ
る個々の画素の時間的な蓄積の代わりに画素加算された
画素の出力を用いる。

【００２２】画素加算では水平方向に隣接もしくは近接
する画素の出力を加算して出力する水平加算と、メモリ
を利用して垂直方向に隣接する画素を加算して出力する
垂直画素加算とがある。図２（ａ）の蓄積部３の出力映
像は個々の画素の出力の集合であるが、画素加算を行う
場合には、図２（ａ）の蓄積部３の出力映像は画素加算
された画素の出力の集合となる。従って蓄積部３の出力
映像の感度は加算された画素数だけ向上するので、増幅
部４におけるゲインの倍率を少なくすることができる。
蓄積による方法と違って間欠映像とならないので映像の
連続性は向上するが解像度は低下する。

【００２３】本発明の高感度テレビカメラを用いた監視
システムの第２の実施の形態の感度切替方法では、通常
は制御部６が蓄積部３における画素加算を行った画素を
出力して感度を上昇させ、増幅部におけるゲインを少な
くしてＳ／Ｎの良いトータル感度の映像信号を画像処理
装置２に出力している。そこで画像処理装置２が入力映
像の状態から映像に動きがあると判断した場合はその変
化に応じて蓄積部３における画素加算数の上限を設定す
る制御信号を制御部６に出力する。制御信号を受けた制
御部６は上限まで蓄積部３の画素加算数を減らすように
制御するとともに、同一のトータル感度で映像信号を出
力するように、その分だけ増幅部４でのゲインを高める
ように制御する。

【００２４】このように制御することによって、テレビ
カメラ１は、可能な限り、蓄積部３での感度をあげるこ
とにより、ノイズの少ない映像を画像処理装置２に与え
ることができ、対象の動きのある場合には画像処理装置
２の指示により対象の動きに対応した間欠映像のない映
像信号を同一のトータル感度で出力する。

【００２５】次に本発明の高感度テレビカメラを用いた
監視システムの第３の実施の形態について説明する。第
３の実施の形態では第１の実施の形態の蓄積部３におけ
る個々の画素の時間的な蓄積と第２の実施の形態の画素
加算された画素の出力とを切替可能とする。

【００２６】本発明の高感度テレビカメラを用いた監視
システムの第３の実施の形態の感度切替方法では、通常
は制御部６が蓄積部３における蓄積時間を長くし、増幅
部におけるゲインを少なくしてＳ／Ｎの良いトータル感
度の映像信号を画像処理装置２に出力している。そこで
画像処理装置２が入力映像の状態から映像に動きがある
と判断した場合はその変化に応じて蓄積部３における出
力を画素加算に切り換え画素加算数の上限を設定する制
御信号を制御部６に出力する。制御信号を受けた制御部
６は蓄積部３の蓄積をやめ画素加算に切り換えるように
制御するとともに、同一のトータル感度で映像信号を出
力するように、その分だけ増幅部４でのゲインを高める
ように制御する。

【００２７】このように制御することによって、カメラ
１は、通常は可能な限り、蓄積部３での感度をあげるこ
とにより、ノイズの少ない映像を画像処理装置２に与え
ることができ、対象に動きのある場合には画像処理装置
２の指示により対象の動きに対応した画素加算の映像を
出力することによって対象の動きに対応しかつノイズの
少ない映像信号を同一のトータル感度で出力する。

【００２８】第３の実施の形態では蓄積部３における個
々の画素の時間的な蓄積と画素加算された画素の出力と
を切替可能としたが、組み合わせて所望の感度を得る方
法としてもよい。多少解像度は低下するが間欠映像の間
隔を減らすことができ動きに対する対応性が向上する。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の高感度テレ
ビカメラを有する監視システムの感度切替方法では、常
時はノイズの少ない映像を画像処理装置に与えることに
より、画像処理が容易になり、映像に動きのある時には
動きに対応した映像に自動的に切り替わるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高感度テレビカメラを用いた監視シス
テムの第１の実施の形態の模式的ブロック構成図であ
る。

【図２】増幅部４においてゲインを４倍にしてトータル
感度を４倍にしたときに出力される映像の変化を表した
模式的映像変化図である。（ａ）は蓄積部の出力映像で
ある。（ｂ）は増幅部の出力映像である。（ｃ）はメモ
リ部の出力映像である。

【図３】蓄積部３において蓄積時間を４倍にしてトータ
ル感度を４倍にしたときの映像の変化を表した模式的映
像変化図である。（ａ）は蓄積部の出力映像である。
（ｂ）は増幅部の出力映像である。（ｃ）はメモリ部の
出力映像である。

【図４】図２の映像においてある１ラインの映像レベル
の変化を表した模式的映像変化図である。（ａ）は蓄積
部の出力映像レベルである。（ｂ）は増幅部の出力映像
レベルである。（ｃ）はメモリ部の出力映像レベルであ
る。

【図５】図３の映像においてある１ラインの映像レベル
の変化を表した模式的映像変化図である。（ａ）は蓄積
部の出力映像レベルである。（ｂ）は増幅部の出力映像
レベルである。（ｃ）はメモリ部の出力映像レベルであ
る。

【符号の説明】

１ テレビカメラ ２ 画像処理装置 ３ 蓄積部 ４ 増幅部 ５ メモリ部 ６ 制御部 Ａ１〜Ａ５、Ｂ１〜Ｂ５、Ｃ１〜Ｃ５、Ａ‘１、Ａ’
５、Ｂ‘１、Ｂ’５、Ｃ‘１、Ｃ’５ 出力映像 ａ１〜ａ５、ｂ１〜ｂ５、ｃ１〜ｃ５、ａ‘１、ａ’
５、ｂ‘１、ｂ’５、ｃ‘１、ｃ’５ 出力映像レベ
ル

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高感度テレビカメラを用いた監視システ
   ムの感度切替方法であって、 前記高感度テレビカメラの入射光を電気信号に変換する
   蓄積部における画素の処理による感度の調整と、前記蓄
   積部で変換された前記電気信号の増幅部のゲインによる
   感度の調整との組合わせにより所望のトータル感度で映
   像信号を前記高感度テレビカメラから画像処理装置に出
   力し、 通常の撮像対象の静止状態においては、主として前記蓄
   積部の画素の処理に依存して感度の調整を行い、撮像対
   象の動作状態においては、自動的に前記蓄積部の画素の
   処理による感度の調整の比率を下げ、前記増幅部のゲイ
   ンによる感度の調整の比率を上げて所望のトータル感度
   で映像信号を前記高感度テレビカメラから画像処理装置
   に出力することを特徴とする高感度テレビカメラを用い
   た監視システムの感度切替方法。
2. 【請求項２】 前記高感度テレビカメラの光を電気信号
   に変換する蓄積部の画素の処理による感度の調整が、画
   素の蓄積のための蓄積時間の調整である請求項１に記載
   の高感度テレビカメラを用いた監視システムの感度切替
   方法。
3. 【請求項３】 前記高感度テレビカメラの光を電気信号
   に変換する蓄積部の画素の処理による感度の調整が、該
   画素に加算する該画素に近接する画素の加算数の調整で
   ある請求項１に記載の高感度テレビカメラを用いた監視
   システムの感度切替方法。
4. 【請求項４】 前記高感度テレビカメラの光を電気信号
   に変換する蓄積部の画素の処理による感度の調整が、画
   素の蓄積のための蓄積時間の調整と、該画素に近接する
   画素の加算数の調整との組み合わせである請求項１に記
   載の高感度テレビカメラを用いた監視システムの感度切
   替方法。
5. 【請求項５】 高感度テレビカメラを用いた監視システ
   ムの感度切替方法であって、 前記高感度テレビカメラの光を電気信号に変換する蓄積
   部の画素の処理による感度の調整と、前記蓄積部で変換
   された前記電気信号の増幅部のゲインによる感度の調整
   との組合わせにより所望のトータル感度で映像信号を前
   記高感度テレビカメラから画像処理装置に出力し、 通常の撮像対象の静止状態においては、感度の調整は主
   として蓄積部の画素の蓄積により行い、撮像対象の動作
   状態においては、自動的に前記蓄積部の画素の蓄積によ
   る感度の調整を近接する画素の加算による画素加算に切
   り換え、前記増幅部のゲインによる感度の調整と組み合
   わせて所望のトータル感度で映像信号を前記高感度テレ
   ビカメラから画像処理装置に出力することを特徴とする
   高感度テレビカメラを用いた監視システムの感度切替方
   法。
6. 【請求項６】 高感度テレビカメラと画像処理装置とを
   備え、 前記高感度テレビカメラは、入力光を電気信号に変換し
   て蓄積し所定の手順で出力する蓄積部と、該蓄積部から
   入力した電気信号を所定のゲインで増幅する増幅部と、
   前記増幅部から入力した映像信号を一時的に記憶して所
   定の手順で前記画像処理装置に出力するメモリ部と、前
   記増幅部から所定のトータル感度で映像信号を出力させ
   るように該増幅部を制御し、通常の撮像対象の静止状態
   においては、主として前記蓄積部の画素の処理により感
   度の調整を行い、撮像対象の動作状態においては、前記
   蓄積部の画素の処理による感度の調整の比率を下げるよ
   うに調整を行う制御部とを備えることを特徴とする高感
   度テレビカメラを用いた監視システム。
7. 【請求項７】 前記蓄積部の画素の処理による感度の調
   整が、画素の蓄積のための蓄積時間の調整である請求項
   ５に記載の高感度テレビカメラを用いた監視システム。
8. 【請求項８】 前記蓄積部の画素の処理による感度の調
   整が、該画素に近接する画素の加算数の調整である請求
   項５に記載の高感度テレビカメラを用いた監視システ
   ム。