特許 6408932 検知システム、検知システムの信号処理方法、およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6408932

(24)【登録日】2018年9月28日

(45)【発行日】2018年10月17日

(54)【発明の名称】検知システム、検知システムの信号処理方法、およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   H04N 5/232 20060101AFI20181004BHJP

【ＦＩ】

   H04N5/232 290

【請求項の数】7

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2015-36176(P2015-36176)

(22)【出願日】2015年2月26日

(65)【公開番号】特開2016-158197(P2016-158197A)

(43)【公開日】2016年9月1日

【審査請求日】2018年1月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000115773

【氏名又は名称】リズム時計工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100135828

【弁理士】

【氏名又は名称】飯島 康弘

(72)【発明者】

【氏名】大山 智広

(72)【発明者】

【氏名】島村 方己

(72)【発明者】

【氏名】藤森 淳

【審査官】 藤原 敬利

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０１５７８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２６８１６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１７９２６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１５０４４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｎ ５／２２２− ５／２５７

Ｇ０６Ｔ ７／００ − ７／９０

Ｈ０４Ｎ ７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源と、
上記光源または上記光源によって照射された被写体を撮像する撮像装置と、
上記撮像装置から取得した信号に対して信号処理を行って被写体の状態を検知する信号処理部と、を有し、
上記信号処理部は、
上記撮像装置から取得した信号から上記被写体の状態検知のために信号処理に用いる輝度信号を抽出する輝度信号抽出部と、
上記輝度信号抽出部から所定走査面周期ごとに上記輝度信号を取得し、複数の異なる走査面間で当該輝度信号の信号レベル差から当該信号レベル差の時間平均を求め、上記時間平均の値をもとに時間平均の２乗和を撮像された画像中の各画素毎に求め、当該２乗和を演算結果として出力する演算処理部と、
撮像された画像中の特定領域における上記演算処理部の演算結果の総和を算出する総和算出部と、
上記輝度信号抽出部による輝度信号を受けて、上記撮像された画像中の各画素の輝度成分の上記特定領域における平均値を算出する輝度平均算出部と、
少なくとも上記総和算出部による上記演算処理部の演算結果の総和および上記輝度平均算出部による輝度平均値に関連付けて物体が発生しているか否かを判定するための閾値を算出する閾値算出部と、
上記総和算出部による上記演算処理部の演算結果の総和と上記閾値算出部で算出された閾値を比較して上記光源と上記撮像装置との間に物体が発生しているか否かを判定する判定部と、を含む
検知システム。

【請求項2】

上記閾値算出部は、
上記演算処理部の演算結果の総和を上記輝度平均算出部による輝度平均値の関数として、総和近似閾値を規定し、当該総和近似閾値に指定された減衰率を掛けあわせて上記閾値を算出する
請求項１記載の検知システム。

【請求項3】

前記閾値算出部は、
判定対象物体に応じて異なる減衰率が指定される
請求項２記載の検知システム。

【請求項4】

上記演算処理部の演算結果の総和を上記輝度平均算出部による輝度平均値の関数として規定した通常状態の総和近似閾値および上記総和に関連付けて上記閾値を補正するための補正値を算出する補正値算出部を有し、
上記閾値算出部は、
上記補正値算出部による補正値で補正した閾値を上記判定部に供給する
請求項１から３のいずれか一に記載の検知システム。

【請求項5】

上記補正値算出部は、
上記補正値を、当該補正値算出時の輝度平均値に関連付けた通常状態の総和近似閾値と上記総和の比として求める
請求項４記載の検知システム。

【請求項6】

光源または上記光源によって照射された被写体を撮像装置で撮像し、上記撮像装置から取得した信号に対して信号処理を行って被写体の状態を検知する信号処理ステップを有し、
上記信号処理ステップは、
上記撮像装置から取得した信号から上記被写体の状態検知のために信号処理に用いる輝度信号を抽出する輝度信号抽出ステップと、
所定走査面周期ごとに上記輝度信号を取得し、複数の異なる走査面間で当該輝度信号の信号レベル差から当該信号レベル差の時間平均を求め、上記時間平均の値をもとに時間平均の２乗和を撮像された画像中の各画素毎に求め、当該２乗和を演算結果として出力する演算処理ステップと、
撮像された画像中の特定領域における上記演算処理ステップの演算結果の総和を算出する総和算出ステップと、
上記輝度信号抽出ステップによる輝度信号を受けて、上記撮像された画像中の各画素の輝度成分の上記特定領域における平均値を算出する輝度平均算出ステップと、
少なくとも上記総和算出ステップによる上記演算処理ステップの演算結果の総和および上記輝度平均算出ステップによる輝度平均値に関連付けて物体が発生しているか否かを判定するための閾値を算出する閾値算出ステップと、
上記総和算出ステップによる上記演算処理ステップの演算結果の総和と上記閾値算出ステップで算出された閾値を比較して上記光源と上記撮像装置との間に物体が発生しているか否かを判定する判定ステップと、を含む
検知システムの信号処理方法。

【請求項7】

光源または上記光源によって照射された被写体を撮像装置で撮像し、上記撮像装置から取得した信号に対して信号処理を行って被写体の状態を検知する信号処理を有し、
上記信号処理は、
上記撮像装置から取得した信号から上記被写体の状態検知のために信号処理に用いる輝度信号を抽出する輝度信号抽出処理と、
所定走査面周期ごとに上記輝度信号を取得し、複数の異なる走査面間で当該輝度信号の信号レベル差から当該信号レベル差の時間平均を求め、上記時間平均の値をもとに時間平均の２乗和を撮像された画像中の各画素毎に求め、当該２乗和を演算結果として出力する演算処理と、
撮像された画像中の特定領域における上記演算処理の演算結果の総和を算出する総和算出処理と、
上記輝度信号抽出処理による輝度信号を受けて、上記撮像された画像中の各画素の輝度成分の上記特定領域における平均値を算出する輝度平均算出処理と、
少なくとも上記総和算出処理による上記演算処理の演算結果の総和および上記輝度平均算出処理による輝度平均値に関連付けて物体が発生しているか否かを判定するための閾値を算出する閾値算出処理と、
上記総和算出処理による上記演算処理の演算結果の総和と上記閾値算出処理で算出された閾値を比較して上記光源と上記撮像装置との間に物体が発生しているか否かを判定する判定処理と、を含む
検知システムの信号処理をコンピュータに実行させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、たとえば、撮像装置等を用いて被写体の状態を検知する検知システム、検知システムの信号処理方法、およびプログラムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

たとえば、特許文献１に示す夜間の防犯システム等に用いられる撮像装置が提案されている。
この撮像装置は、信号処理部を有し、光源を周波数１００Ｈｚまたは１２０Ｈｚ（電源に５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの商用電源を用いた場合、光源はその倍の１００Ｈｚまたは１２０Ｈｚでその明るさが変動する）より高い高周波で変調する。さらに、信号処理部はこの高周波変調信号を検出する検出部を有している。
ただし、この撮像装置はその変調周波数より高いフレームレートを持っている必要がある。

【0003】

ところで、一般に広く普及している撮像装置はＮＴＳＣ（National Television Standards Committee）方式またはＰＡＬ（Phase Alternating Line）方式と呼ばれる規格が採用されている。
このような規格を採用した撮像装置はフレームレートが遅いため、たとえば特許文献１に示すような防犯システムの撮像装置として使用できない。

【0004】

そこで、光源または光源に照射された被写体の状態を検知でき、ＮＴＳＣ等の規格を採用した防犯システムに適用可能な検知システムが提案されている（特許文献２参照）。
この検知システムは、光源の周波数成分の被写体の状態を検知する。
具体的には、演算処理部が、信号抽出部から所定走査面周期ごとに被写体の状態検知のための信号を取得し、複数の異なる走査面間でこの信号の信号レベル差から信号レベル差の時間平均を求め、時間平均の値をもとに時間平均の２乗和を求め、この２乗和を演算結果（Ａ^２＋Ｂ^２）として出力する。そして、判定部が２乗和を演算結果（Ａ^２＋Ｂ^２）に応じて被写体の状態を検知する。

【0005】

しかしながら、上記検知システムでは、光源または光源に照射された被写体の検知において、撮像装置と光源の間の遮断物によって検知が行えない場合に、その遮断情報を検出することができない場合がある。

【0006】

そこで、特許文献２に記載された技術の応用として、２乗和の演算結果（Ａ^２＋Ｂ^２）の閾値判定から通過物による遮光を判定する検知システム（特許文献３参照）や検知システムおよび煙検知器（特許文献４参照）が提案されている。
いずれも光源の状態を検知する特許文献２の上記演算結果（Ａ^２＋Ｂ^２）を閾値と比較して判定することにより、光源と撮像装置の間に目的とする対象物が発生したかどうかを判定している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第３０１９３０９号公報

【特許文献2】特開２００８−１４１２５１号公報（特許第４７０３５４７号）

【特許文献3】特開２０１２−０１５７８０号公報（特許第５２６５６２５号）

【特許文献4】特開２０１０−２６８１６１号公報（特許第４９９４４２２号）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところで、上記特許文献３、４が開示する検知システムでは、演算処理部の演算結果（Ａ^２＋Ｂ^２）とあらかじめ設定される固定の閾値とを比較して判定を行っている。

【0009】

しかしながら、上記演算結果（Ａ^２＋Ｂ^２）は撮像装置や光源の周囲の明るさの変化によっても変動することがあり、固定の閾値を用いた場合それが誤判定の要因となるおそれがある。
換言すれば、上記演算結果（Ａ^２＋Ｂ^２）は遮光以外の要因、特に周囲の明るさによっても変動する特徴があるため、昼/夜、晴れ/雨、照明のＯＮ/ＯＦＦなどで閾値を超える変化をし、誤判定を起こすことがある。

【0010】

本発明は、周囲の明るさに影響されず、誤判定を防止でき、目的の対象物を高い精度で判定することが可能な検知システム、検知システムの信号処理方法、およびプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の第１の観点の検知システムは、光源と、上記光源または上記光源によって照射された被写体を撮像する撮像装置と、上記撮像装置から取得した信号に対して信号処理を行って被写体の状態を検知する信号処理部と、を有し、上記信号処理部は、上記撮像装置から取得した信号から上記被写体の状態検知のために信号処理に用いる輝度信号を抽出する輝度信号抽出部と、上記輝度信号抽出部から所定走査面周期ごとに上記輝度信号を取得し、複数の異なる走査面間で当該輝度信号の信号レベル差から当該信号レベル差の時間平均を求め、上記時間平均の値をもとに時間平均の２乗和を撮像された画像中の各画素毎に求め、当該２乗和を演算結果として出力する演算処理部と、撮像された画像中の特定領域における上記演算処理部の演算結果の総和を算出する総和算出部と、上記輝度信号抽出部による輝度信号を受けて、上記撮像された画像中の各画素の輝度成分の上記特定領域における平均値を算出する輝度平均算出部と、少なくとも上記総和算出部による上記演算処理部の演算結果の総和および上記輝度平均算出部による輝度平均値に関連付けて物体が発生しているか否かを判定するための閾値を算出する閾値算出部と、上記総和算出部による上記演算処理部の演算結果の総和と上記閾値算出部で算出された閾値を比較して上記光源と上記撮像装置との間に物体が発生しているか否かを判定する判定部と、を含む。

【0012】

本発明の第２の観点の検知システムの信号処理方法は、光源または上記光源によって照射された被写体を撮像装置で撮像し、上記撮像装置から取得した信号に対して信号処理を行って被写体の状態を検知する信号処理ステップを有し、上記信号処理ステップは、上記撮像装置から取得した信号から上記被写体の状態検知のために信号処理に用いる輝度信号を抽出する輝度信号抽出ステップと、所定走査面周期ごとに上記輝度信号を取得し、複数の異なる走査面間で当該輝度信号の信号レベル差から当該信号レベル差の時間平均を求め、上記時間平均の値をもとに時間平均の２乗和を撮像された画像中の各画素毎に求め、当該２乗和を演算結果として出力する演算処理ステップと、撮像された画像中の特定領域における上記演算処理ステップの演算結果の総和を算出する総和算出ステップと、上記輝度信号抽出ステップによる輝度信号を受けて、上記撮像された画像中の各画素の輝度成分の上記特定領域における平均値を算出する輝度平均算出ステップと、少なくとも上記総和算出ステップによる上記演算処理ステップの演算結果の総和および上記輝度平均算出ステップによる輝度平均値に関連付けて物体が発生しているか否かを判定するための閾値を算出する閾値算出ステップと、上記総和算出ステップによる上記演算処理ステップの演算結果の総和と上記閾値算出ステップで算出された閾値を比較して上記光源と上記撮像装置との間に物体が発生しているか否かを判定する判定ステップと、を含む。

【0013】

本発明の第３の観点は、光源または上記光源によって照射された被写体を撮像装置で撮像し、上記撮像装置から取得した信号に対して信号処理を行って被写体の状態を検知する信号処理を有し、上記信号処理は、上記撮像装置から取得した信号から上記被写体の状態検知のために信号処理に用いる輝度信号を抽出する輝度信号抽出処理と、所定走査面周期ごとに上記輝度信号を取得し、複数の異なる走査面間で当該輝度信号の信号レベル差から当該信号レベル差の時間平均を求め、上記時間平均の値をもとに時間平均の２乗和を撮像された画像中の各画素毎に求め、当該２乗和を演算結果として出力する演算処理と、撮像された画像中の特定領域における上記演算処理の演算結果の総和を算出する総和算出処理と、上記輝度信号抽出処理による輝度信号を受けて、上記撮像された画像中の各画素の輝度成分の上記特定領域における平均値を算出する輝度平均算出処理と、少なくとも上記総和算出処理による上記演算処理の演算結果の総和および上記輝度平均算出処理による輝度平均値に関連付けて物体が発生しているか否かを判定するための閾値を算出する閾値算出処理と、上記総和算出処理による上記演算処理の演算結果の総和と上記閾値算出処理で算出された閾値を比較して上記光源と上記撮像装置との間に物体が発生しているか否かを判定する判定処理と、を含む検知システムの信号処理をコンピュータに実行させるプログラムである。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、周囲の明るさに影響されず、誤判定を防止でき、目的の対象物を高い精度で判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施形態に係る検知システムの構成例を示す図である。

【図2】本実施形態に係る領域記憶部に記憶される判定領域（特定領域）の一例を示す図である。

【図3】光源や撮像条件を一定に保ち、光源周辺の明るさのみを変化させた場合の演算結果の総和と輝度の平均値との関係をグラフ化して示す図である。

【図4】複数の閾値を設定した一例を示す図であって、減衰率が０〜２０％では物体が発生、２０〜８０％では煙が発生、８０％〜では通常状態という判定を行う場合の閾値と判定領域（特定領域）の関係を示す図である。

【図5】撮像装置のレンズの条件を変えた３つの環境下で、総和と平均値の関係をグラフ化して示す図である。

【図6】本実施形態に係るＣＣＤの構造を説明するための一例を示す図である。

【図7】図６のＣＣＤの時系列を説明するための図である。

【図8】単板補色フィルタ型ＣＣＤの画素の一配列例を示す図である。

【図9】奇数フィールドＯＦＤと偶数フィールドＥＦＤにおける色信号の組み合わせの一例を示す図である。

【図10】本実施形態に係る第１の演算部および第２の演算部における輝度信号の信号処理法を説明するためのタイミングチャートである。

【図11】光源に含まれる周波数成分についての波形Ｗ６を示す図である。

【図12】デューティー比Ｄと２乗和Ｒとの関係の一例を示す図である。

【図13】本実施形態に係る検知システムの一連の動作概要を説明するためのフローチャートを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態を図面に関連づけて説明する。

【0017】

［第１の実施形態］
図１は、本発明の実施形態に係る検知システムの構成例を示す図である。

【0018】

本検知システム１０は、光源１１、撮像装置１２、信号処理部１３、および出力部１４を有する。
本実施形態において、撮像装置１２は、撮像装置の走査面周期の所定倍で変化する光源またはその光源によって照射された被写体（以下光源を含む）を撮像する。

【0019】

信号処理部１３は、光源１１または光源１１に照射された被写体の状態の検知において、画像中の特定領域において後述する２乗和の演算結果Ｒ（＝Ａ^２＋Ｂ^２）の総和Ｓを算出し、同特定領域において輝度の平均を算出する機能と、総和Ｓと輝度平均値Ｌに関連付けて補正値を算出して記憶する機能と、を有し、演算結果Ｒ（＝Ａ^２＋Ｂ^２）の総和と輝度平均値と補正値より自動的に最適な閾値を算出し、光源１１と撮像装置１２間に物体が存在（発生）しているか否かを判定する。
これにより、本実施形態の検知システム１０は、周囲の明るさに影響されず目的の対象物を判定することが可能となっている。

【0020】

光源１１は、所定の輝度で被写体を照明する。光源１１の輝度は可変であり、撮像装置１２が有する撮像素子の電荷蓄積時間内の輝度が、撮像装置１２のフィールド周期の４ｎ倍周期で変化する。ここで、ｎ＝１、２、３、…である。

【0021】

本実施形態に係る検知システム１０で使用する撮像装置１２は、以下のような仕様の撮像装置を採用している。
本撮像装置１２を構成する撮像素子は一例として、単板補色フィルタ、フィールド蓄積型インターライン転送ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ（以後、単にＣＣＤと記述する）を用いる。
また、一例として撮像装置１２のテレビジョン方式はＮＴＳＣ方式、走査方式はインターレースを採用し、走査周波数は水平周波数が１５．７３４ＫＨｚで垂直周波数は５９．９４Ｈｚである。
このような構成の撮像装置１２は、光源１１または光源１１によって照明された被写体を撮像し、撮像して得られた撮像信号を信号処理部１３の輝度信号抽出部に出力する。
なお、ここではＣＣＤイメージセンサを例示しているがＣＭＯＳイメージセンサも適用可能である。

【0022】

信号処理部１３は、輝度信号抽出部１３０１、第１の演算部（Ａ）１３０２、第２の演算部（Ｂ）１３０３、演算処理部（時間平均２乗和演算処理部）１３０４、および領域記憶部１３０５を含む。
さらに、信号処理部１３は、総和算出部１３０６、輝度平均算出部１３０７、補正値算出部１３０８、補正値記憶部１３０９、閾値算出部１３１０、減衰率指定部１３１１、および判定部１３１２を含んで構成されている。

【0023】

信号処理部１３の輝度信号抽出部１３０１は、入力された信号から輝度信号を抽出し、この輝度信号を第１の演算部１３０２、第２の演算部１３０３、および輝度平均算出部１３０７に出力する。
輝度信号抽出部１３０１により抽出される輝度信号は、演算に最適化された信号レベルに調節される。
その信号レベルは、第１の演算部１３０２、第２の演算部１３０３、演算処理部１３０４の出力値においてオーバーフローしない信号レベルである必要がある。そのため、輝度信号抽出部１３０１は、輝度信号レベルを調整する回路を含む。
輝度信号レベルの調整値はいくつかのモードがある場合には、モード切り替えが可能なテーブルをもっていてもかまわない。そのモードはＮＴＳＣやＰＡＬなどの映像信号規格、撮像装置の周波数モードであってもよい。

【0024】

第１の演算部１３０２は、入力された輝度信号を撮像素子の同一領域において、ｍ番目と（ｍ＋２）番目のフィールドにおける輝度信号のレベル差の時間平均を求める。
この第１の演算部１３０２の出力結果Ａは、演算処理部１３０４に出力される。

【0025】

第２の演算部１３０３は、入力された輝度信号の同一領域において、（ｍ＋１）番目と（ｍ＋３）番目のフィールドにおける輝度信号のレベル差の時間平均を求める。
この第２の演算部１３０３の出力結果Ｂは、演算処理部１３０４に出力される。

【0026】

なお、この第１の演算部１３０２と第２の演算部１３０３の動作の詳細については後述する。

【0027】

第１の演算部１３０２と第２の演算部１３０３からそれぞれ出力される出力結果Ａと出力結果Ｂは演算処理部１３０４に入力される。
演算処理部１３０４は、光源を抽出しているか否かの情報を取得する。
具体的には、演算処理部１３０４は、光源１１の所定位置における演算を行って、被写体の周数成分の検出値を求める。
演算処理部１３０４は、出力結果の検出値（演算結果）としての２乗和の値の演算結果Ｒ（＝Ａ^２＋Ｂ^２）を求め、その結果を総和算出部１３０６に出力する。
基本的に、光源１１と撮像装置１２の間に侵入者や煙が発生し光が遮断（遮光）されると演算結果Ｒは減衰するため、これを所定の閾値と比較することにより目的の対象物であるか否かを判定することができる。

【0028】

領域記憶部１３０５は、映像の１フレーム（画像）において、目的の対象物であるか否かを判定する判定領域（特定領域）を記憶している。

【0029】

図２は、本実施形態に係る領域記憶部に記憶される判定領域の一例を示す図である。
図２の領域記憶部１３０５は、映像の１画像ＩＭＧにおいて、目的の対象物、たとえば光源１１であるか否かを判定する特定領域に相当する判定領域ＪＤＲＧを１つ記憶している例である。
判定領域ＪＤＲＧは、ｘｙ座標において、開始点が（ｘｓ，ｙｓ）で、終点が（ｘｅ，ｙｅ）となっている矩形の領域である。
この判定領域ＪＤＲＧは、画像ＩＭＧ内にあれば、１つであったり複数であったり、その大きさには制限はない。

【0030】

総和算出部１３０６は、演算処理部１３０４において画像中の各画素（ドット）毎に算出される演算結果Ｒ（＝Ａ^２＋Ｂ^２）の、領域記憶部１３０５に記憶されている判定領域ＪＤＲＧ内の総和Ｓを次式（１）により算出する。

【0031】

【数1】

【0032】

総和算出部１３０６は、算出した総和Ｓを補正値算出部１３０８、閾値算出部１３１０、および判定部１３１２に供給する。

【0033】

輝度平均算出部１３０７は、輝度信号抽出部１３０１で抽出された輝度信号を受けて、画像中の各画素（ドット）の輝度成分ｌの判定領域（特定領域）ＪＤＲＧ内の平均値Ｌを次式（２）により算出する。

【0034】

【数2】

【0035】

輝度平均算出部１３０７は、算出した輝度の平均値Ｌを補正値算出部１３０８および閾値算出部１３１０に供給する。

【0036】

補正値算出部１３０８は、総和算出部１３０６により供給される演算処理部１３０４の演算結果Ｒ（＝Ａ^２＋Ｂ^２）の総和Ｓを、輝度平均算出部１３０７による輝度平均値Ｌの関数として規定した実際の動作環境における通常状態の総和近似閾値Ｓ_ＴＨ（Ｌｃ）と総和Ｓ（Ｌｃ）に関連付けて、閾値算出部１３１０の閾値を補正するための補正値ＣＶを算出する。
補正値算出部１３０８は、補正値ＣＶを、補正値算出時の輝度平均値Ｌｃに関連付けた通常状態の総和近似閾値Ｓ_ＴＨ（Ｌｃ）と総和Ｓ（Ｌｃ）の比（Ｓ（Ｌｃ）／Ｖ_ＴＨ（Ｌｃ））として求める。

【0037】

補正値算出部１３０８は、算出した補正値ＣＶを補正値記憶部１３０９に格納する。
補正値記憶部１３０９に格納された補正値ＣＶは、閾値算出部１３１０により読み出される。

【0038】

閾値算出部１３１０は、総和算出部１３０６による演算処理部１３０４の演算結果Ｒ（＝Ａ^２＋Ｂ^２）の総和Ｓ、輝度平均算出部１３０７による輝度平均値Ｌ、減衰率指定部１３１１により指定される減衰率ｄ、および補正値記憶部１３０９に格納された補正値ＣＶに関連付けて、光源１１と撮像装置１２との間に物体が発生しているか否かを判定するための閾値ＴＨ（Ｌ）を算出する。

【0039】

閾値算出部１３１０は、演算処理部１３０４の演算結果Ｒ（＝Ａ^２＋Ｂ^２）の総和Ｓを輝度平均算出部１３０７による輝度平均値Ｌの関数として、総和近似閾値Ｓ_ＴＨ（Ｌ）を規定し、基本的に総和近似閾値Ｓ_ＴＨ（Ｌ）に指定された減衰率ｄを掛けあわせて閾値ＴＨ（Ｌ）を算出する。
また、本実勢形態の閾値算出部１３１０は、総和近似閾値Ｓ_ＴＨ（Ｌ）に指定された減衰率ｄを掛けあわせた閾値を、補正値ＣＶで補正して、補正後の閾値を最終的に決定した閾値ＴＨ（Ｌ）として判定部１３１２に供給する。

【0040】

判定部１３１２は、総和算出部１３０６による演算処理部１３０４の演算結果Ｒ（＝Ａ^２＋Ｂ^２）の総和Ｓと閾値算出部１３１０で算出された閾値ＴＨ（Ｌ）を比較して、光源１１と撮像装置１２との間に物体が発生しているか否かを判定する。
判定部１３１２は、判定結果を出力部１４に出力する。

【0041】

出力部１４は、判定部１３１２の判定結果からその情報を出力する。
出力部１４は、判定部１３１２での結果を基に既定の動作を行う。
たとえば、出力部１４は、記録装置である場合、映像を記録する。
また、出力部１４は、制御機器やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）である場合、データ転送やアラーム信号の出力を行う。
また、出力部１４は、表示装置の場合、アラーム情報等を表示する。

【0042】

上述したように、信号処理部１３は、光源１１または光源１１に照射された被写体の状態の検知において、画像中の特定領域（判定領域）において２乗和の演算結果Ｒ（＝Ａ^２＋Ｂ^２）の総和を算出し、また同特定領域において輝度の平均値を算出する機能と、総和Ｓと輝度平均値Ｌに関連付けて補正値ＣＶを算出して記憶する機能と、を有し、演算結果Ｒ（＝Ａ^２＋Ｂ^２）の総和Ｓと輝度平均値Ｌと補正値ＣＶより自動的に最適な閾値ＴＨ（Ｌ）を算出し、光源１１と撮像装置１２間に物体が存在（発生）しているか否かを判定する。
これにより、本実施形態の検知システム１０は、周囲の明るさに影響されず目的の対象物を判定することが可能となっている。
ここで、本実施形態の検知システム１０において、周囲の明るさに影響されず目的の対象物を判定することを可能とする閾値設定についてより詳細に説明する。

【0043】

ここで光源や撮像条件を一定に保ち、光源周辺の明るさのみを変化させた場合の演算結果の総和Ｓと輝度の平均値Ｌをグラフにしたものを図３に示す。
すなわち、図３は、光源や撮像条件を一定に保ち、光源周辺の明るさのみを変化させた場合の演算結果の総和と輝度の平均値をグラフ化して示す図である。
図３において、縦軸が総和Ｓを、横軸が平均値Ｌを示している。

【0044】

平均値Ｌはつまり判定領域（特定領域）ＪＤＲＧ内の明るさであり、図３のグラフから言えることは、光源１１や撮像装置１２の条件が変わらなくても、判定領域（特定領域）ＪＤＲＧ内が明るいほど総和Ｓは減衰するということである。
このことから、図３〈Ｂ〉に示すように、閾値を固定閾値ＣＴＨに固定にしてしまうと明るさ変動による誤判定が発生するため、これを改善するためには適切な閾値の決定をする必要がある。

【0045】

以下にその適切な閾値の設定方法を説明する。
まず上記図３のグラフから、総和Ｓと平均値Ｌの関係を３次曲線として近似した場合、以下のような（３）式が得られる。

【0046】

【数3】

【0047】

ここで、Ｓ_ＴＨ（Ｌ）は上記の３次曲線を示し、輝度平均値Ｌの関数とした総和近似閾値を表している。
総和Ｓの減衰を判定するには、この、総和近似閾値Ｓ_ＴＨ（Ｌ）に所望の減衰率ｄ(%)を掛けあわせたものを閾値ＴＨ（Ｌ）とすればよく、閾値ＴＨ（Ｌ）は次式（４）のように与えられる。

【0048】

【数4】

【0049】

煙のようなある程度光を透過するものと、人のような完全に光を遮断するものを区別して判定したい場合には、特定の減衰率の範囲であることを判定するために、この閾値ＴＨ（Ｌ）をいくつかもっていてもよい。

【0050】

図４は、複数の閾値を設定した一例を示す図であって、減衰率ｄが０〜２０％では物体が発生、２０〜８０％では煙が発生、８０％〜では通常状態という判定を行いたい場合の閾値と判定領域の関係を示す図である。

【0051】

たとえば、減衰率ｄが０〜２０％では物体が発生、２０〜８０％では煙が発生、８０％〜では通常状態という判定を行いたい場合には、図４に示すように、総和近似閾値ＳＴＨ（Ｌ）に０．２を掛けあわせた閾値ＴＨ_２０（ｄ＝０．２）、並びに、総和近似閾値ＳＴＨ（Ｌ）に０．８を掛けあわせた閾値ＴＨ_８０（ｄ＝０．８）の二つの閾値と総和Ｓを比較すればよい。

【0052】

図４の例では、総和Ｓが閾値ＴＨ_２０（ｄ＝０．２）より小さい場合には判定部１３１２で光源１１と撮像装置１２との間に物体が発生した（存在する）と判定される。
総和Ｓが閾値ＴＨ_２０（ｄ＝０．２）以上で閾値Ｈ_８０（ｄ＝０．８）より小さい場合には判定部１３１２で光源１１と撮像装置１２との間に煙が発生した（存在する）と判定される。
総和Ｓが閾値ＴＨ_８０（ｄ＝０．８）以上の場合には判定部１３１２で光源１１と撮像装置１２との間に物体や煙が発生せず（存在せず）、通所状態と判定される。

【0053】

以上から明るさに応じた適切な閾値が算出できるが、ここまでで用いた総和近似閾値Ｓ_ＴＨ（Ｌ）は特定条件化でのものであり、動作環境や領域の取り方により若干の誤差が生じる。
そのため、閾値ＴＨを求める際に環境による補正が必要となるが、以下にその補正方法を説明する。

【0054】

撮像装置１２のレンズの条件を変えた３つの環境下で、総和Ｓと平均値Ｌをグラフにしたものを図５に示す。
すなわち、図５は、撮像装置のレンズの条件を変えた３つの環境下で、総和Ｓと平均値Ｌとの関係をグラフ化して示す図である。
図５の例では、画角を３つの条件ＣＮＤ１，ＣＮＤ２，ＣＮＤ３で変更した例を示している。

【0055】

図５に示すように、画角を３つの条件ＣＮＤ１，ＣＤＮ２，ＣＤＮ３で変更した場合、総和Ｓの値に違いが見られるが、いずれも３次曲線的な傾向を示している。
閾値ＴＨ（Ｌ）を求める際には、実際の動作環境における通常状態での総和近似閾値ＳＴＨ（Ｌｃ）と総和Ｓ（Ｌｃ）からその比（補正値）を求め、判定を行う時点での総和近似閾値ＳＴＨ（Ｌ）に乗じればよく、それを式として表すと次式（５）のようになる。

【0056】

【数5】

【0057】

ここで、Ｌは閾値算出時における輝度平均値を示し、Ｌｃは補正値算出時の輝度平均値を示している。

【0058】

以上から、演算処理部１３０４の演算結果Ｒ（＝Ａ^２＋Ｂ^２）を用いた物体判定において、周りの明るさに影響されない適切な閾値を自動で判定することができる。
すなわち、本実施形態によれば、光源または光源に照射された被写体の状態の検知において、周囲の明るさに影響されず、目的の対象物を判定することが可能となる。

【0059】

次に、本実施形態に係る検知システムの他の構成および機能について詳細に説明する。
はじめに、本実施形態に係る撮像装置１２のＣＣＤの構成について説明する。

【0060】

図６は、本実施形態に係るＣＣＤの構造を説明するための一例を示す図である。

【0061】

図６のＣＣＤ２０はインターライン転送で、フォトダイオードＰＤ２１、垂直転送ＣＣＤ２２、水平転送ＣＣＤ２３、および増幅器２４を有する。
フォトダイオードＰＤ２１は、マトリクス状に配列されている。垂直ライン方向に配列されるフォトダイオードＰＤ２１は、列ごとにそれぞれ電荷を転送するための垂直転送ＣＣＤ２２に接続されている。各垂直転送ＣＣＤ２２の端部は、電荷を増幅部に転送する水平転送ＣＣＤ２３にそれぞれ接続されている。また、水平転送ＣＣＤ２３の出力側には増幅器２４が接続されている。

【0062】

映像の走査方式はインターレースであり、一画面は飛び越し走査で、奇数フィールドと偶数フィールドとで構成される。
まず、光がフォトダイオードＰＤ２１に入射し、電荷蓄積時間にフォトダイオードＰＤ２１で電荷が蓄積されていく。この間、フォトダイオードＰＤ２１と垂直転送ＣＣＤ２２間は遮断されている。
電荷蓄積時間が終了すると、フォトダイオードＰＤ２１と垂直転送ＣＣＤ２２間が導通し、蓄積された電荷が垂直転送ＣＣＤ２２に転送される。この直後に、フォトダイオードＰＤ２１と垂直転送ＣＣＤ２２間は遮断され、フォトダイオードＰＤ２１で次の電荷蓄積が開始する。垂直転送ＣＣＤ２２に転送された電荷は、１水平ライン毎に水平転送ＣＣＤ２３に転送され、増幅器２４に入力される。
この１水平ライン毎に、電荷が垂直転送ＣＣＤ２２から水平転送ＣＣＤ２３へ転送されるまでの周波数は、ＣＣＤ２０の水平走査周波数１５．７３４ＫＨｚで行われる。垂直転送ＣＣＤ２２のすべての電荷が水平転送ＣＣＤ２３に転送されると、再び垂直転送ＣＣＤ２２とフォトダイオードＰＤ２１間が導通し、フォトダイオードＰＤ２１の電荷が垂直転送ＣＣＤ２２に移される。フィールド蓄積ＣＣＤの場合、光電変換によってフォトダイオードＰＤ２１で電荷が蓄積され、この電荷がフォトダイオードＰＤ２１から垂直転送ＣＣＤ２２へ転送されるまでの転送周波数は、５９．９４Ｈｚとなる。

【0063】

図７は、図６のＣＣＤ２０の時系列を説明するための図である。

【0064】

図７に示すように、光電変換によってフォトダイオードＰＤ２１で電荷が蓄積されるまでの所要時間をΔＴ１とし、この電荷がフォトダイオードＰＤ２１から垂直転送ＣＣＤ２２へ転送されるまでの所要時間をΔＴ２とする。
図７から分かるように、ＣＣＤ２０に入射した光エネルギーは、電荷蓄積時間ΔＴ１の間積分されながら、電荷蓄積周期ΔＴ＝ΔＴ１＋ΔＴ２＝（１／５９．９４）秒でサンプリングされていることになる。

【0065】

さて、図１に示すように、撮像装置１２によって撮像された撮像画像の信号は輝度信号抽出部１３０１で輝度信号が抽出され、この輝度信号は、第１の演算部１３０２、第２の演算部１３０３、および輝度平均算出部１３０７に供給される。
ここで、本実施形態に係るＣＣＤ２０（図６を参照）からの画素の読み出し方法について説明する。

【0066】

図８は、単板補色フィルタ型ＣＣＤの画素の一配列例を示す図である。
また、図９は、奇数フィールドＯＦＤと偶数フィールドＥＦＤにおける色信号の組み合わせの一例を示す図である。

【0067】

画素のカラーフィルタは、Ｙｅ（イエロ）、Ｃｙ（シアン）、Ｍｇ（マジェンタ）、Ｇ（グリーン）で構成され、図８に示すような配列になっている。画素の読み出しは、上下の画素を加算して読み出される。この加算する組み合わせは、奇数フィールドＯＦＤと偶数フィールドＥＦＤで、１列ずれる。具体的には、奇数フィールドＯＦＤのｎラインでは、（Ｃ１１＋Ｃ２１）、（Ｃ１２＋Ｃ２２）、（Ｃ１３＋Ｃ２３）、（Ｃ１４＋Ｃ２４）、（Ｃ１５＋Ｃ２５）、…のようになる。また、偶数フィールドＥＦＤのｎラインでは、（Ｃ２１＋Ｃ３１）、（Ｃ２２＋Ｃ３２）、（Ｃ２３＋Ｃ３３）、（Ｃ２４＋Ｃ３４）、（Ｃ２５＋Ｃ３５）、…のようになる。
したがって、図９に示すような奇数フィールドＯＦＤ、偶数フィールドＥＦＤで色信号が出力される。
いずれも、２画素周期で同一のＹｅ、Ｃｙ、Ｍｇ、Ｇの組み合わせの色パターンが繰り返されている。
つまり言い換えると、色信号は２画素周期以上の周波数に重畳して現れる。よって、この色信号を、２画素周期を遮断周波数とするローパスフィルタに通せば、色信号は失われ、輝度信号のみが得られる。
したがって、輝度情報は２画素周期でサンプリングされることになる。

【0068】

図８の円形で図示される投影領域ＲＥＧは、光源による被写体の映像が投影されている様子を示している。なお、画素Ｃ３５、Ｃ３６、Ｃ４５、Ｃ４６、Ｃ５５、Ｃ５６は完全に投影領域ＲＥＧにはいっており、均一に光が照射されているとする。
輝度情報は、奇数フィールドＯＦＤでは、水平ライン（ｎ＋１）のＣ３５、Ｃ３６、Ｃ４５、Ｃ４６の組み合わせに、偶数フィールドＥＦＤでは、水平ラインの（ｎ＋１）ラインのＣ４５、Ｃ４６、Ｃ５５、Ｃ５６の組み合わせによって読み出しされる。

【0069】

以上に述べたようにして、撮像装置１２からの信号のうち輝度信号が第１の演算部１３０２、第２の演算部１３０３、および輝度平均算出部１３０７に入力される。この輝度信号は、第１の演算部１３０２、第２の演算部１３０３、および輝度平均算出部１３０７に入力されて所定の処理が行われる。

【0070】

次に、第１の演算部１３０２および第２の演算部１３０３で行われる輝度信号の処理方法について図１０に関連付けて説明する。

【0071】

図１０は、本実施形態に係る第１の演算部１３０２および第２の演算部１３０３における輝度信号の信号処理法を説明するためのタイミングチャートである。

【0072】

図１０（Ａ）は、撮像装置１２のインターライン走査を示す図で、偶数フィールドＥＦＤもしくは奇数フィールドＯＦＤのいずれかの状態を示す。図１０（Ｂ）〜（Ｅ）はそれぞれ、演算部で処理される輝度信号レベルの時間変化を表す波形Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４を示し、図１０（Ｆ）は一定周期で変化する正弦波の波形Ｗ５を示す図である。
なお、奇数フィールドＯＦＤと偶数フィールドＥＦＤとで１フレームの走査である。つまり、図１０（Ａ）に示すように、ＡとＢ、ＣとＤで１フレームの走査である。
また、以降の説明において、ｆは周波数を、ｔは時刻を、θは位相差をそれぞれ示し、ωは（ω＝２πｆ）を満たす。なお、πは円周率である。

【0073】

図１０（Ｂ）、（Ｃ）に図示する波形Ｗ１と波形Ｗ２は、後で説明する波形Ｗ３と波形Ｗ４で示される波形の関数を導出するための波形である。
図１０（Ｄ）に図示する波形Ｗ３は、Ａのフィールドの輝度信号とＣのフィールドの輝度信号との輝度レベルの差をレベル差ＡＣとした時の、レベル差ＡＣを求める関数の時間発展分布を示す。
また、図１０（Ｅ）に図示する波形Ｗ４は、Ｂのフィールドの輝度信号とＤのフィールドの輝度信号との輝度レベルの差をレベル差ＢＤとした時の、レベル差ＢＤを求める関数の時間発展分布を示す。
なお、波形Ｗ３は、波形Ｗ１と波形Ｗ２から導出され、波形Ｗ１と波形Ｗ２を足して２で割ったものである。また、波形Ｗ４は波形Ｗ１と波形Ｗ２から導出され、波形Ｗ２から波形Ｗ１を引いて２で割ったものである。

【0074】

このとき、レベル差ＡＣの第１の時間平均である時間平均ＲＡＣは図１に示す第１の演算部１３０２で算出される。また、レベル差ＢＤの第２の時間平均である時間平均ＲＢＤは第２の演算部１３０３で算出される。
具体的には、時間平均ＲＡＣは、Ｃ３５、Ｃ３６、Ｃ４５、Ｃ４６の組み合わせによるＡフィールドとＣフィールドとの輝度レベル差ＡＣから算出される。
同様に、時間平均ＲＢＤは、Ｃ４５、Ｃ４６、Ｃ５５、Ｃ５６の組み合わせによるＢフィールドとＤフィールドとのレベル差ＢＤから算出される。

【0075】

その時間平均の算出方法について述べる。
ＡフィールドとＣフィールドとのレベル差ＡＣの時間平均ＲＡＣは、波形Ｗ１に、図１０（Ｄ）に示す波形Ｗ３を掛けてこの時間平均ＲＡＣを計算する。
また同様に、ＢフィールドとＤフィールドとのレベル差ＢＤの時間平均ＲＢＤは、Ｃ４５、Ｃ４６、Ｃ５５、Ｃ５６の組み合わせによる画素に照射される光の時間変化を表す波形に、図１０（Ｅ）に示す波形Ｗ４を掛けてこの時間平均ＲＢＤを計算する。

【0076】

はじめに、時間平均ＲＡＣの算出方法について具体的に説明する。
波形Ｗ３を数式で表す。まず、波形Ｗ１、波形Ｗ２は以下のようなフーリエ級数で表せる。

【0077】

【数6】

【0078】

ここで、波形Ｗ１とＷ２は同一周期ｆ２を有するものとする。（６）式と（７）式より、波形Ｗ３は（９）式のように表せる。

【0079】

【数7】

【0080】

ところで、図１０（Ｆ）に図示する周期ｆ１を有する波形Ｗ５は（１０），（１１）式のような正弦波で表せる。

【0081】

【数8】

【0082】

（９）式によって表される波形Ｗ３に（１０）式で表せる正弦波Ｗ５を掛けると（１２）式となる。

【0083】

【数9】

【0084】

次に、時刻０から時刻Ｔまでにおける（１２）式の時間平均をとる。（１２）式の右辺に示す各項の内、時間ｔを含む項は交流信号であるから、その時間平均は０である。
したがって、（ω_１−（２ｎ−１）ω_２＝０）である時のみ、定数ｃｏｓθ_１と定数ｓｉｎθ_１が残り、時間平均ＲＡＣは（１３）式のようになる。

【0085】

【数10】

【0086】

このようにして、時間平均ＲＡＣが第１の演算部１３０２にて求まる。時間平均ＲＢＤも同様にして第２の演算部１３０３にて求められ、（９）式で表される。

【0087】

【数11】

【0088】

さて、（１３）式と（１４）式で表される時間平均ＲＡＣとＲＢＤとの２乗和（Ｒ_ＡＣ^２＋Ｒ_ＢＤ^２）は（１５）式で表される。

【0089】

【数12】

【0090】

この（１５）式より、ＣＣＤ２０（図６を参照）に入射される光に（ｆ_１＝（２ｎ−１）ｆ_２）なる周波数成分が含まれているとき、（１５）式で表される波形の成分が検出される。

【0091】

次に、光源１１に含まれる周波数成分について考察する。
図１１は、光源１１に含まれる周波数成分についての波形Ｗ６を示す図である。なお、光源１１は、周波数ｆ３で時間τの間、輝度レベルＬ１で発光している。

【0092】

この波形Ｗ６をフーリエ級数に展開する。波形Ｗ６は、周期（Ｔ_３＝１／ｆ₃）の周期関数であり、（ω₃＝２πｆ₃）とすると、（１６）式のようにフーリエ級数の一般式で表される。

【0093】

【数13】

【0094】

（１６）式の各係数ａ_０、ａ_ｎ、ｂ_ｎは波形Ｗ６より（１７）〜（１９）式のように求まる。

【0095】

【数14】

【0096】

したがって、波形Ｗ６のフーリエ級数は、（２０）式で表される。

【0097】

【数15】

【0098】

よって、光源１１の点滅周期をフィールド周期の４倍にした時、すなわち（ｆ_３＝ｆ_２）である時、（１２）式と（２０）式より奇数項で周波数が一致し、時間平均ＲＡＣとＳＢＤの２乗和は（２１）式のようになる。

【0099】

【数16】

【0100】

光源１１の点灯のデューティー比をＤとすると（２２）式で表される。

【0101】

【数17】

【0102】

よって、（２１）式で表される時間平均ＲＡＣとＲＢＤとの２乗和ＲＡＣＢＤは、（２２）式を用いると（２３）式のようになる。

【0103】

【数18】

【0104】

ところで、以下に示す（２３）式の右辺の項（２４）は収束する。

【0105】

【数19】

【0106】

この（２３）式の右辺の項（２４）は、デューティー比Ｄに対し、表１のような値をとる。以下に、表１を示す。

【0107】

【表1】

【0108】

表１に基づいて、横軸にデューティー比Ｄをとり、縦軸に時間平均ＲＡＣとＲＢＤとの２乗和ＲＡＣＢＤをとると、デューティー比Ｄと２乗和ＲＡＣＢＤとの関係は図１２に示すようになる。

【0109】

図１２より、２乗和ＲＡＣＢＤはデューティー比Ｄ＝０．５で最大となることが分かる。
したがって、（２３）式で表される２乗和ＲＡＣＢＤは、次式のようになる。

【0110】

［数２０］
Ｒ_ＡＣ^２＋Ｒ_ＢＤ^２＝０．０８３３３Ｌ_１^２ …（２５）

【0111】

（２５）式に示すように、演算処理部１３０４は光源１１（図１を参照）の輝度を検出し、この検出結果（２乗和ＲＡＣＢＤ）は総和算出部１３０６に出力される。

【0112】

本実施形態に係る光源１１は特定の光源に依存しない。そこで、他の光源についても輝度を検出できるかについて考察する。
光源として広く使われている白熱電球と蛍光燈は、電源周波数５０Ｈｚの地域で１００Ｈｚ、６０Ｈｚの地域で１２０Ｈｚである。ＮＴＳＣ方式のテレビジョンのフィールド周波数は５９．９４Ｈｚ、パーソナルコンピュータに使用されるモニタのフィールド周波数は、ちらつきがないように６０Ｈｚ以上である。

【0113】

ＮＴＳＣ方式のテレビジョンのフィールド周波数は５９．９４Ｈｚであり、その１／４倍周期で光源を発光させるとすると、輝度レベル差の周波数ｆ２は次式のようになる。

【0114】

［数２１］
ｆ_２＝５９．９４／４＝１４．９８５Ｈｚ …（２６）

【0115】

（１２）式と（２０）式より、周波数ｆ２の奇数倍と光源１１の周波数ｆ３の整数倍が一致したときに信号成分が検出される。

【0116】

表２は、異なる光源の発光周波数と輝度信号レベルの差における周波数との関係を示す値の表である。

【0117】

【表2】

【0118】

表２のｆ１は（１０）式の正弦波の有する周波数で、ｆ２は（２６）式に示す周波数で、ｆ３はそれぞれ、光源１１の周波数、５０Ｈｚ地域での照明の周波数、６０Ｈｚ地域での照明の周波数、ＮＴＳＣ方式のテレビジョンのフィールド周波数、パーソナルコンピュータに使用されるモニタのフィールド周波数である。
表２によると、ｍ＝３０まで、ｆ３が１００、１２０、５９．９４Ｈｚであり、（ｎ×ｆ_３＝（２ｍ−１）×ｆ_２）が成立するものはない。

【0119】

たとえばパーソナルコンピュータのモニタに関して、そのフィールド周波数が６０Ｈｚ以上であるとすると、本検知システム１０の信号処理出力に最も大きな出力が検出される可能性としては、７４．９２５Ｈｚでスキャンされているモニタが存在したときである。
すなわち、ｆ_３＝７４．９２５Ｈｚの時であり、表２に示すように、（５×ｆ_２）、（１５×ｆ_２）、（２５×ｆ_２）…と（1×ｆ_３）、（３×ｆ_３）、（５×ｆ_３）…が一致する。この時検出される信号レベルは、次式で示される。

【0120】

【数22】

【0121】

したがって、（２７）式で示される信号レベルは光源１１の１／２５のレベルであり、図１に図示していない信号処理で別に除去できる。

【0122】

以上に述べたように、本検知システム１０は、光源の発光周波数に依存せず、光源または光源に照射された被写体の状態を検知する。

【0123】

以下に、本実施形態に係る検知システムの一連の動作を図１３に関連付けて説明する。

【0124】

図１３は、本実施形態に係る検知システムの一連の動作概要を説明するためのフローチャートを示す図である。

【0125】

たとえば、撮像装置１２の電荷蓄積時間内の光源１１の輝度を撮像装置１２のフィールド周期の４ｎ倍で変化させる。
そして、撮像装置１２からフィールド単位でｎフィールド毎に輝度信号抽出部１３０１で輝度信号が抽出（取得）され（ＳＴ１）、この輝度信号は第１の演算部１３０２、第２の演算部１３０３、および輝度平均算出部１３０７に出力される。

【0126】

ここで、第１の演算部１３０２にて、ｍ番目と（ｍ＋２）番目のフィールドの投影領域ＲＥＧにおける輝度信号レベルのレベル差ＡＣの時間平均ＲＡＣが求められる。また、第２の演算部１３０３にて、（ｍ＋１）番目と（ｍ＋３）番目のフィールドの投影領域ＲＥＧにおける輝度信号レベルのレベル差ＢＤの時間平均ＲＢＤが求められる（ＳＴ２）。
これら時間平均ＲＡＣとＲＢＤは演算処理部１３０４に出力される。

【0127】

次いで、演算処理部１３０４にて時間平均ＲＡＣとＲＢＤの２乗和Ｒ（＝Ａ^２＋Ｂ^２）が求められ（ＳＴ３）、その演算結果Ｒ（＝Ａ^２＋Ｂ^２）が総和算出部１３０６に出力される。

【0128】

次に、総和算出部１３０６において、演算処理部１３０４において画像中の各画素（ドット）毎に算出される演算結果Ｒ（＝Ａ^２＋Ｂ^２）の、領域記憶部１３０５に記憶されている判定領域ＪＤＲＧ内の総和Ｓが算出される（ＳＴ４）。
総和算出部１３０６で算出された総和Ｓは補正値算出部１３０８、閾値算出部１３１０、および判定部１３１２に出力される。

【0129】

総和Ｓの算出処理と並行するように、輝度平均算出部１３０７において、輝度信号抽出部１３０１で抽出された輝度信号に基づき、画像中の各画素（ドット）の輝度成分ｌの判定領域（特定領域）ＪＤＲＧ内の平均値Ｌが算出される（ＳＴ５）。
輝度平均算出部１３０７で算出された輝度の平均値Ｌは補正値算出部１３０８および閾値算出部１３１０に供給される。

【0130】

ここで、信号処理部１３においては、補正値の算出がすでに済んでいるか否かが判定される（ＳＴ６）。
ステップＳＴ６において、補正値の算出が済んでいないと判定されると、補正値算出部１３０８において、総和算出部１３０６により供給される演算処理部１３０４の演算結果Ｒ（＝Ａ^２＋Ｂ^２）の総和Ｓを輝度平均算出部１３０７による輝度平均値Ｌの関数として規定した実際の動作環境における通常状態の総和近似閾値Ｓ_ＴＨ（Ｌｃ）と総和Ｓ（Ｌｃ）に関連付けて、閾値算出部１３１０の閾値を補正するための補正値ＣＶが算出される（ＳＴ７）。
補正値算出部１３０８で算出された補正値ＣＶは補正値記憶部１３０９に記憶される（ＳＴ８）。そして、ステップＳＴ１の処理に戻る。
補正値記憶部１３０９に格納された補正値ＣＶは、閾値算出部１３１０により読み出される。

【0131】

一方、ステップＳＴ６において、補正値の算出が済んでいると判定されると、閾値算出部１３１０において、総和算出部１３０６による演算処理部１３０４の演算結果Ｒ（＝Ａ^２＋Ｂ^２）の総和Ｓ、輝度平均算出部１３０７による輝度平均値Ｌ、減衰率指定部１３１１により指定される減衰率ｄ、および補正値記憶部１３０９に格納された補正値ＣＶに関連付けて、光源１１と撮像装置１２との間に物体が発生しているか否かを判定するための閾値ＴＨ（Ｌ）が算出される（ＳＴ９）。
閾値算出部１３１０で算出された閾値ＴＨ（Ｌ）は、判定部１３１２に出力される。

【0132】

判定部１３１２においては、総和算出部１３０６による演算処理部１３０４の演算結果Ｒ（＝Ａ^２＋Ｂ^２）の総和Ｓと閾値算出部１３１０で算出された閾値ＴＨ（Ｌ）が比較されて、光源１１と撮像装置１２との間に物体が発生しているか否かが判定される（ＳＴ１０）。
判定部１３１２における判定結果は出力部１４に出力される。

【0133】

ここで、アラームを発する情報があるか否かが判定される（ＳＴ１１）。
ステップＳＴ１１において、アラームを発する情報があると判定されると、出力部１４において、アラームの出力が行われる（ＳＴ１２）。
一方、ステップＳＴ１１において、アラームを発する情報がないと判定されると、ステップＳＴ１の処理に戻る。

【0134】

以上説明したように、本実施形態において、信号処理部１３は、撮像装置１２から取得した信号から被写体の状態検知のために信号処理に用いる輝度信号を抽出する輝度信号抽出部１３０１と、輝度信号抽出部から所定走査面周期ごとに輝度信号を取得し、複数の異なる走査面間で輝度信号の信号レベル差からこの信号レベル差の時間平均を求め、時間平均の値をもとに時間平均の２乗和を撮像された画像中の各画素毎に求め、当該２乗和を演算結果として出力する演算処理部１３０２，１３０３，１３０４を有する。
さらに、信号処理部１３は、撮像された画像中の特定領域における演算処理部１３０４の演算結果Ｒ（＝Ａ^２＋Ｂ^２）の総和Ｓを算出する総和算出部１３０６と、輝度信号抽出部による輝度信号を受けて、撮像された画像中の各画素の輝度成分の記特定領域における平均値Ｌを算出する輝度平均算出部１３０７と、少なくとも総和算出部１３０６による演算処理部１３０４の演算結果Ｒ（＝Ａ^２＋Ｂ^２）の総和Ｓおよび輝度平均算出部１３０７による輝度平均値Ｌに関連付けて物体が発生しているか否かを判定するための閾値ＴＨ（Ｌ）を算出する閾値算出部１３１０と、総和算出部１３０６による演算処理部１３０４の演算結果Ｒ（＝Ａ^２＋Ｂ^２）の総和Ｓと閾値算出部１３１０で算出された閾値ＴＨ（Ｌ）を比較して光源１１と撮像装置１２との間に物体が発生しているか否かを判定する判定部１３１２と、を含む。

【0135】

したがって、本実施形態によれば、周囲の明るさに影響されず、明るさに応じた適切な閾値を算出でき、誤判定を防止でき、目的の対象物を高い精度で判定することができる利点がある。

【0136】

また、本実施形態によれば、閾値算出部１３１０は、演算処理部１３０４の演算結果Ｒ（＝Ａ^２＋Ｂ^２）の総和Ｓを輝度平均算出部１３０７による輝度平均値Ｌの関数として、総和近似閾値Ｓ_ＴＨ（Ｌ）を規定し、この総和近似閾値に指定された減衰率ｄを掛けあわせて閾値ＴＨ（Ｌ）を算出する。
したがって、本実施形態によれば、周囲の明るさに影響されず、所定の条件下において明るさに応じた適切な閾値を算出でき、誤判定を防止でき、目的の対象物を高い精度で判定することができる。

【0137】

また、本実施形態によれば、演算処理部１３０４の演算結果Ｒ（＝Ａ^２＋Ｂ^２）の総和Ｓを輝度平均算出部１３０７による輝度平均値Ｌの関数として規定した通常状態の総和近似閾値と総和に関連付けて閾値を補正するための補正値ＣＶを算出する補正値算出部１３０８を有し、閾値算出部１３１０は、算出した閾値を補正値算出部１３０８による補正値ＣＶで補正して判定部１３１２に供給する。
したがって、本実施形態によれば、動作環境や特定領域（判定領域）の設定の仕方によって誤差が生じたとしても、周囲の明るさに影響されず、条件にかかわりなく明るさに応じた適切な閾値を高い精度で算出でき、誤判定を防止でき、目的の対象物を高い精度で判定することができる。

【0138】

さらに本検知システムは、複数の光源を使用し、信号を並列に信号処理部に伝送することができる。
あるいは、光源の色を複数設け、信号の波長多重伝送も可能である。
また、光源を適宜点滅させて信号を処理することも可能である。

【0139】

［第２の実施形態］
次に、本発明に係る第２の実施形態について説明する。

【0140】

本第２の実施形態は、第１の実施形態に係るフィールド蓄積、インターレース型の撮像装置１２をフレーム蓄積、インターレース型の撮像装置に置き換えたものである。また同時に、第１実施形態に係る光源１１の輝度の変化周期をフィールド周期の４ｎ倍からフレーム周期の４ｎ倍に変更したものである。この変化周期の変更に伴い、輝度信号の取得もｎフィールドごとから２ｎフィールドごとに輝度信号の取得周期を変更する。
このように、光源１１の輝度の変化周期と輝度信号の取得周期を変更することで、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
したがって、本第２の実施形態によれば、周囲の明るさに影響されず、誤判定を防止でき、目的の対象物を高い精度で判定することができる。

【0141】

［第３の実施形態］
次に、本発明に係る第３の実施形態について説明する。

【0142】

本第３の実施形態は、第１の実施形態に係るフィールド蓄積、インターレース走査型の撮像装置１２をフレーム蓄積、ノンインターレース走査型の撮像装置に置き換えたものである。
このように、ノンインターレース走査の撮像装置を用いても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
したがって、本第３の実施形態によれば、周囲の明るさに影響されず、誤判定を防止でき、目的の対象物を高い精度で判定することができる。

【0143】

なお、以上詳細に説明した方法は、上記手順に応じたプログラムとして形成し、ＣＰＵ等のコンピュータで実行するように構成することも可能である。
また、このようなプログラムは、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、フロッピー（登録商標）ディスク等の記録媒体、この記録媒体をセットしたコンピュータによりアクセスし上記プログラムを実行するように構成可能である。

【符号の説明】

【0144】

１０・・・検知システム、１１・・・光源、１２・・・撮像装置、１３・・・信号処理部、１３０１・・・輝度信号抽出部、１３０２・・・第１の演算部（Ａ）、１３０３・・・第２の演算部（Ｂ）、１３０４・・・演算処理部（時間平均２乗和演算処理部）、１３０５・・・領域記憶部、１３０６・・・総和算出部、１３０７・・・輝度平均算出部、１３０８・・・補正値算出部、１３０９・・・補正値記憶部、１３１０・・・閾値算出部、１３１１・・・減衰率指定部、１３１２・・・判定部、１４・・・出力部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】