(57)【要約】【課題】被写体の認識に適したあおり角度を決定することが可能な情報処理装置を提供する。【解決手段】情報処理装置は、撮像装置の設置情報を取得する取得手段（１０１５）と、設置情報と被写体の属性情報とに基づいて、被写体を認識可能な限界距離を算出する第１の算出手段（１０１６）と、被写体にフォーカスを合わせた際の前方被写界深度と後方被写界深度とを算出する第２の算出手段（１０１７）と、限界距離と後方被写界深度とに基づいて、あおり角度を算出する第３の算出手段（１００９）とを有する。【選択図】図８
2020194125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置の設置情報を取得する取得手段と、
前記設置情報と被写体の属性情報とに基づいて、前記被写体を認識可能な限界距離を算出する第１の算出手段と、
前記被写体にフォーカスを合わせた際の前方被写界深度と後方被写界深度とを算出する第２の算出手段と、
前記限界距離と前記後方被写界深度とに基づいて、撮像素子または光学系のあおり角度を算出する第３の算出手段と、を有することを特徴とする情報処理装置。
【請求項２】
前記限界距離に位置する認識限界面と前記後方被写界深度に対応する後方被写界深度面とを決定する決定手段を更に有し、
前記第３の算出手段は、前記認識限界面と前記後方被写界深度面とに基づいて前記あおり角度を算出することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
前記決定手段は、前記前方被写界深度に対応する前方被写界深度面を決定し、
前記第３の算出手段は、前記前方被写界深度面に基づいて前記あおり角度を算出することを特徴とする請求項２に記載の情報処理装置。
【請求項４】
前記第３の算出手段は、前記限界距離までピントが合うように前記あおり角度を算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の情報処理装置。
【請求項５】
前記第３の算出手段は、前記限界距離に存在する前記被写体の位置に基づいて、前記あおり角度を算出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の情報処理装置。
【請求項６】
前記第３の算出手段は、前記限界距離の手前に存在する障害物の位置に基づいて、前記あおり角度を算出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の情報処理装置。
【請求項７】
前記属性情報は、前記被写体の属性の高さ、長さ、向き、または、必要なピクセル数の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の情報処理装置。
【請求項８】
前記設置情報は、前記撮像装置の設置位置またはフォーカス位置の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の情報処理装置。
【請求項９】
前記第３の算出手段により算出された前記あおり角度を制御する角度制御手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の情報処理装置。
【請求項１０】
被写体を撮像する撮像手段と、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の情報処理装置と、を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の撮像装置と、
前記撮像装置の前記設置情報を入力する入力手段を有し、ネットワークを介して前記設置情報を前記撮像装置に送信する制御装置と、を有することを特徴とするカメラシステム。
【請求項１２】
撮像装置の設置情報を取得するステップと、
前記設置情報と被写体の属性情報とに基づいて、前記被写体を認識可能な限界距離を算出するステップと、
前記被写体にフォーカスを合わせた際の前方被写界深度と後方被写界深度とを算出するステップと、
前記限界距離と前記後方被写界深度とに基づいて、あおり角度を算出するステップと、を有することを特徴とする情報処理方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の情報処理方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、あおり角度を調整することが可能な撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、撮像部の複数の焦点検出領域で焦点ズレ量を検出し、検出した焦点ズレ量に基づいて撮像素子のあおり角度を調節することで、被写界深度範囲を広げる方法が開示されている。特許文献２には、撮影対象の位置、範囲、条件を指定すると、画角、解像度、アスペクト比などの撮影条件に基づいて、カメラを設置可能な範囲を表示する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１７３８０２号公報
【特許文献２】特開２０１８−０１４５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された方法では、人や顔などの被写体を認識することが可能な領域を考慮していない。このため、被写体を認識することが目的である場合、本来不要な領域の被写体にも焦点を合わせることになる。特許文献２に開示された方法では、被写体を認識可能な領域を考慮しているが、焦点が合っていることを前提としており、焦点が合わないケースについては考慮されていない。また特許文献２に開示された方法では、あおりについても考慮されていない。また、特許文献１や特許文献２に開示された方法では、あおり角度の調節により被写界深度を拡張する際、近距離から中距離の被写体に対して発現する、あおり特有のぼけについても考慮されていない。
【０００５】
そこで本発明は、被写体の認識に適したあおり角度を決定することが可能な情報処理装置、撮像装置、カメラシステム、情報処理方法、プログラム、および、記憶媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面としての情報処理装置は、撮像装置の設置情報を取得する取得手段と、前記設置情報と被写体の属性情報とに基づいて、前記被写体を認識可能な限界距離を算出する第１の算出手段と、前記被写体にフォーカスを合わせた際の前方被写界深度と後方被写界深度とを算出する第２の算出手段と、前記限界距離と前記後方被写界深度とに基づいて、撮像素子または光学系のあおり角度を算出する第３の算出手段とを有する。
【０００７】
本発明の他の側面としての撮像装置は、被写体を撮像する撮像手段と前記情報処理装置とを有する。
【０００８】
本発明の他の側面としてのカメラシステムは、前記撮像装置と、前記撮像装置の前記設置情報を入力する入力手段を有し、ネットワークを介して前記設置情報を前記撮像装置に送信する制御装置とを有する。
【０００９】
本発明の他の側面としての情報処理方法は、撮像装置の設置情報を取得するステップと、前記設置情報と被写体の属性情報とに基づいて、前記被写体を認識可能な限界距離を算出するステップと、前記被写体にフォーカスを合わせた際の前方被写界深度と後方被写界深度とを算出するステップと、前記限界距離と前記後方被写界深度とに基づいて、あおり角度を算出するステップとを有する。
【００１０】
本発明の他の側面としてのプログラムは、前記情報処理方法をコンピュータに実行させる。
【００１１】
本発明の他の側面としてのコンピュータが読み取り可能な記憶媒体は、前記プログラムを記憶している。
【００１２】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、被写体の認識に適したあおり角度を決定することが可能な情報処理装置、撮像装置、カメラシステム、情報処理方法、プログラム、および、記憶媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態におけるカメラシステムの構成図である。
【図２】本実施形態におけるカメラシステムのブロック図である。
【図３】本実施形態におけるあおり制御の説明図である。
【図４】本実施形態における被写界深度の説明図である。
【図５】本実施形態における被写界深度の説明図である。
【図６】本実施形態における被写界深度の説明図である。
【図７】本実施形態における認識限界面の説明図である。
【図８】本実施形態における情報処理方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
監視カメラ（撮像装置）を高所に設置し、監視カメラの光軸を斜め下側に向け、道路を通行する人を監視し、または、車やそのナンバープレートを撮影したりすることがある。この場合、監視カメラの光軸が斜め下向きとなるため、撮像を行う際のピントが合う合焦面は光軸に垂直な面であり、実際に撮像を行う対象となる被写体面とは合致しない。このため、ピントが合う奥行き範囲は画面の一部（被写界深度内）のみとなり、その他の領域はピントがぼけた状態となる。
【００１７】
この問題に対し、光学系の絞りを絞ることにより被写界深度を深くし、ピントぼけを防ぐ方法がある。しかしながら、低照度下で撮影を行う監視カメラでは、絞りを開放近くまで開いての撮影も多い。この結果、被写界深度は浅くなり、画面全体の奥行き内でピントが合わず、ピントがぼけた状態で撮影が行われてしまう。
【００１８】
そこで、撮像素子に対してレンズを相対的に傾け、被写界深度範囲を広げる方法がある。一方、レンズに対して撮像素子を相対的に傾け、被写界深度範囲を広げる技術がある。以後、レンズと撮像素子との間の相対角度を傾けることを、「あおる」と称する。監視カメラにこの技術を適用することで、絞りが開放状態でも被写界深度が深くなり、１台で遠距離まで監視が可能となる。
【００１９】
ステッピングモータの駆動によって例えば撮像素子の傾きを制御する構造の場合、１パルスあたりの傾斜角度がステッピングモータの駆動と歯車のギヤ比で決まる。このため、撮像素子のレンズに対する相対的な傾斜角度（以後、あおり角度と称する）をパルス数で指定することで、撮像素子を所望のあおり角度となるように制御することができる。撮像素子のあおりの回転軸には、撮像素子の長辺方向中心線を軸に撮像素子を回転させる上下あおりや、撮像素子の短辺方向中心線を軸に撮像素子を回転させる左右あおりなど様々な回転軸がある。
【００２０】
ところで、あおり角度を調節する際に、近距離から中距離の被写体の一部（上部または下部）において、あおり特有のぼけが発現することがある。例えば、被写界深度が浅い望遠レンズを用いる場合、あおり角度の調節により近距離被写体から遠距離被写体まで被写界深度が拡張されるよりも先に、近距離から中距離の被写体の一部（上部または下部）に対し、あおり特有のぼけが発現してしまう。
【００２１】
以下、このような課題を解決するための実施形態について説明する。
【００２２】
＜ネットワーク構成＞
まず、図１を参照して、本実施形態におけるカメラシステムの構成について説明する。図１は、本実施形態における監視カメラを含むカメラシステムの構成図である。カメラシステム１００は、監視カメラ（撮像装置）１００、監視カメラ１０００の制御装置１１００、および、ネットワーク１２００を備えて構成される。監視カメラ１０００と制御装置１１００は、ネットワーク１２００を介して相互に通信可能な状態に接続されている。制御装置１１００は、監視カメラ１０００に対して、各種コマンドを送信する。監視カメラ１０００は、それらのコマンドに対するレスポンスを制御装置１１００に送信する。
【００２３】
ネットワーク１２００は、例えばＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等の通信規格を満足する複数のルータ、スイッチ、ケーブル等である。なお、本実施形態においては、監視カメラ１０００と制御装置１１００との間の通信を行うことができるものであれば、その通信規格や規模、構成は問わない。よって、ネットワーク１２００は、例えば、有線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、無線ＬＡＮ、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）等であっても良い。
【００２４】
なお、本図においては、説明の簡略化のために監視カメラは１台としているが、２台以上の監視カメラを含んでいても構わない。また、制御装置１１００以外にも、監視カメラ１０００にアクセスして画像の受信や蓄積を行う他の制御装置を含んでいても構わない。
【００２５】
＜監視カメラ＞
次に、図２を参照して、カメラシステム１００の構成および機能について説明する。図２は、カメラシステム１００のブロック図である。
【００２６】
まず、監視カメラ１０００の各部の構成と機能について説明する。監視カメラ１０００は、撮像部（撮像手段）１００１、画像処理部１００２、システム制御部１００３、および、記憶部１００４を有する。また監視カメラ１０００は、レンズ駆動部１００５、撮像画角制御部１００６、フォーカス制御部１００７、撮像素子駆動部（角度制御手段）１００８、および、撮像素子制御部（第３の算出手段）１００９を有する。また監視カメラ１０００は、パン駆動部１０１０、チルト駆動部１０１３、パン・チルト制御部１０１１、通信部１０１２、および、プログラムメモリ１０１４を有する。また監視カメラ１０００は、設置情報管理部（取得手段）１０１５、認識限界距離算出部（第１の算出手段）１０１６、被写界深度算出部（第２の算出手段）１０１７、後方被写界深度面指定部（決定手段）１０１８を有する。
【００２７】
撮像部１００１は、レンズ（撮像光学系）および撮像素子を含み、被写体の撮像および電気信号への変換を行う。画像処理部１００２は、撮像部１００１において撮像され光電変換された信号の所定の画像処理、解像度変換処理、および、圧縮符号化処理を行い、画像データを生成する。
【００２８】
システム制御部１００３は、制御装置１１００から送信されたコマンド（カメラ制御コマンド）を解析し、コマンドに応じた処理を行う。システム制御部１００３は、主に、制御装置１１００からライブ画像の要求コマンドを受信し、画像処理部１００２で生成された画像データを、通信部１０１２を介して配信する。加えて、システム制御部１００３は、制御装置１１００から監視カメラ１０００の設置情報の設定値、解像度の設定値、ズームの設定値、フォーカスの設定値、あおり角度の設定値、および、パン・チルトの設定値の要求コマンドを受信する。またシステム制御部１００３は、設置情報管理部１０１５、画像処理部１００２、撮像画角制御部１００６、フォーカス制御部１００７、撮像素子制御部１００９、および、パン・チルト制御部１０１１から、それぞれ設定値を読み取る。そしてシステム制御部１００３は、読み取ったそれぞれの設定値を、通信部１０１２を介して制御装置１１００へ配信する。
【００２９】
システム制御部１００３は、各種設定コマンドを受信した際、設置情報管理部１０１５、画像処理部１００２、撮像画角制御部１００６、フォーカス制御部１００７、撮像素子制御部１００９、パン・チルト制御部１０１１に対し、各設定値に基づく制御を命令する。ここで各種設定コマンドとは、例えば、設置情報、解像度、ズーム、フォーカス、あおり角度、および、パン・チルトの設定コマンドである。画像処理部１００２、撮像画角制御部１００６、および、フォーカス制御部１００７は、システム制御部１００３の命令に基づいて、撮像部１００１およびレンズ駆動部１００５を制御する。撮像素子制御部１００９およびパン・チルト制御部１０１１は、システム制御部１００３の命令に基づいて、撮像素子駆動部１００８、パン駆動部１０１０、および、チルト駆動部１０１３を制御する。これにより、制御装置１１００で設定した解像度、ズーム、フォーカス、あおり角度、および、パン・チルトに関する設定値が監視カメラ１０００に反映される。
【００３０】
記憶部１００４は、内部ストレージ、および、外部ストレージに画像を記憶する。撮像画角制御部１００６は、システム制御部１００３から出力されたズームの設定値に基づいて、レンズ駆動部１００５に対し、ズームレンズ位置の変更を命令する。撮像画角制御部１００６は、ズームの設定値として、例えば焦点距離を管理する。フォーカス制御部１００７は、システム制御部１００３から出力されたフォーカスの設定値に基づいて、レンズ駆動部１００５に対し、フォーカスレンズ位置の変更を命令する。フォーカスレンズの位置が変更されることにより、フォーカス位置が変更される。
【００３１】
ここで、監視カメラ１０００のフォーカスモードには、マニュアル、オートフォーカス（ＡＦ）、無限遠固定、ワンショットＡＦなどがある。マニュアルとは、フォーカスレンズのレンズ位置をユーザが手動で調節するモードのことである。オートフォーカスとは、監視カメラ１０００が撮像画角の例えば中心領域に対してピントが合うように、フォーカスレンズのレンズ位置を常に自動で調節し続けるモードのことである。無限遠固定とは、監視カメラ１０００がフォーカスレンズに記録された、無限遠方にピントを合わせることができるレンズ位置へフォーカスレンズを移動させるモードである。主に、遠方の景色や遠方の被写体を撮影するために用いられるモードであり、無限遠固定では、近傍に写る被写体に対しては、ピントが合わない。また、ワンショットＡＦとは、フォーカスモードがマニュアルの状態において、監視カメラ１０００が撮像画角に対し、一度だけＡＦを実行し、その後フォーカスモードをマニュアルに戻す機能のことである。
【００３２】
コントラスト検出方式でＡＦを行う際、フォーカス制御部１００７は、フォーカスレンズ位置を少しずつ離散的に変更する指示をする。同時に、フォーカス制御部１００７は、画像処理部１００２から画像データを取得し、フォーカスを合わせようとする領域に対して、コントラスト評価値を算出する。これにより、離散的に指定したフォーカスレンズ位置のそれぞれに対するコントラスト評価値のテーブルを得られ、このテーブルから、最もコントラスト評価値の高いフォーカスレンズ位置が設定される。
【００３３】
撮像素子制御部１００９は、システム制御部１００３から出力されたあおり角度の設定値、または、あおり角度の算出に用いる各種データに基づいて、撮像素子駆動部１００８に対し、あおり角度の変更を命令する。パン・チルト制御部１０１１は、システム制御部１００３から出力されたパン・チルトの設定値に基づいて、パン駆動部１０１０およびチルト駆動部１０１３に対し、パン・チルトの変更を命令する。システム制御部１００３は、プログラムメモリ１０１４に記憶されたコンピュータプログラムに基づいて、各種動作を実行する。設置情報管理部１０１５は、カメラ設置位置、光軸上でフォーカスを合わせる被写体位置（フォーカス位置）などの設置情報を記憶し、システム制御部１００３からの指示により、設置情報を取得および設定する。
【００３４】
認識限界距離算出部１０１６は、認識対象の被写体の属性ごとに、属性の幅、向き、必要なピクセル数などの属性情報を記憶し、システム制御部１００３からの指示により、属性情報を取得および設定する。ここで属性情報は、予め、プログラムメモリ１０１４内のコンピュータプログラムで設定しておいてもかまわない。また認識限界距離算出部１０１６は、システム制御部１００３からの指示により、属性情報、設置情報、各種データを用いて、認識限界距離を算出する。
【００３５】
被写界深度算出部１０１７は、有効口径や許容錯乱円直径などの光学情報を記憶し、システム制御部１００３からの指示により、光学情報を取得および設定する。また被写界深度算出部１０１７は、システム制御部１００３からの指示により、設置情報、光学情報、各種データを用いて、被写界深度を算出する。後方被写界深度面指定部１０１８は、システム制御部１００３からの指示により、設置情報、被写界深度を用いて、認識対象の被写体の属性に最適な後方被写界深度面を指定する。
【００３６】
通信部１０１２は、ネットワーク１２００を介して画像データを制御装置１１００に配信する。また通信部１０１２は、制御装置１１００から送信される各種コマンドを受信し、システム制御部１００３へ出力する。制御装置１１００から送信されるコマンドには、主にライブ画像の要求コマンド、監視カメラ１０００の設置情報、解像度、ズーム、フォーカス、あおり角度、およびパン・チルトに関する設定値の要求コマンド、および設定コマンドが含まれる。
【００３７】
レンズ駆動部１００５は、フォーカスレンズおよびズームレンズの駆動系およびその駆動源のモータにより構成され、撮像画角制御部１００６およびフォーカス制御部１００７により制御される。撮像素子駆動部１００８は、レンズの光軸に対して、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子のセンサ面（撮像面）の角度を変化させる（傾ける）。パン駆動部１０１０は、パン動作を行うメカ駆動系および駆動源のモータにより構成され、その動作はパン・チルト制御部１０１１により制御される。チルト駆動部１０１３は、チルト動作を行うメカ駆動系および駆動源のモータにより構成され、その動作はパン・チルト制御部１０１１により制御される。
【００３８】
＜制御装置＞
次に、制御装置１１００の各部の構成および機能について説明する。制御装置１１００は、典型的にはパーソナルコンピュータなどの汎用コンピュータを想定するが、これに限定されるものではない。制御装置１１００は、例えば、外部装置である携帯端末などであってもよい。制御装置１１００は、通信部１１０１、表示部１１０２、システム制御部１１０３、および、入力部（入力手段）１１０４を含む。
【００３９】
通信部１１０１は、制御装置１１００から発行された各種コマンドを送信し、監視カメラ１０００から配信された各種データを受信する。各種コマンドには、ライブ映像の要求コマンド、監視カメラ１０００の設置情報、解像度、ズーム、フォーカス、あおり角度、および、パン・チルトの設定値の要求コマンドが含まれる。加えて、各種コマンドには、監視カメラ１０００の設置情報、解像度、ズーム、フォーカス、あおり角度、および、パン・チルトの設定コマンドが含まれる。各種データには、主に監視カメラ１０００の設置に関する情報、解像度に関する情報、ズームを含む撮像画角に関する情報、フォーカスに関する情報、あおり角度に関する情報、パン・チルトに関する情報、画像データなどが含まれる。
【００４０】
表示部１１０２は、液晶表示装置などが使用され、監視カメラ１０００から取得された画像の表示や、カメラ制御を行うためのグラフィカルユーザーインタフェース（ＧＵＩ）を表示する。システム制御部１１０３は、監視カメラ１０００から通信部１１０１を介して受信した、プログラムメモリ１０１４に記憶されたコンピュータプログラムに基づき各種動作を実行する。なおシステム制御部１１０３は、制御装置１１００が保持するプログラムメモリ（不図示）に記憶されたコンピュータプログラムに基づき各種動作を実行してもかまわない。システム制御部１１０３は、ユーザのＧＵＩ操作に応じてカメラ制御コマンドを生成し、通信部１１０１を介して監視カメラ１０００へ送信する。またシステム制御部１１０３は、監視カメラ１０００から通信部１１０１を介して受信した画像データ、および、設置情報、ズームを含む撮像画角、フォーカス、あおり角度、パン・チルトの設定値を表すデータを表示部１１０２に表示する。入力部１１０４は、キーボード、マウスなどのポインティング・デバイスなどが使用され、制御装置１１００のユーザは、入力部１１０４を介してＧＵＩを操作する。
【００４１】
＜あおり制御の仕組み＞
次に、図３を参照して、あおり制御の仕組みについて説明する。図３は、あおり制御の説明図であり、監視カメラ１０００の使用状態の一例を示している。図３は、監視カメラ１０００で撮像している環境を真横から見た場合を示している。以降の図３乃至図６においては、光軸３００２から、地面４００８に真下に下ろした、光軸３００２を含む面を記載しており、面と面の交線は図面上では交点として表される。図３において、監視カメラ１０００は、画角３００１の範囲を撮像している。監視カメラ１０００は、レンズ（撮像光学系）１０５０および撮像素子１０５１を含む。
【００４２】
フォーカス面３００３（３００３［ａ］、３００３［ｂ］）は、フォーカスの合焦位置である。あおっていない状態のフォーカス面３００３［ａ］は、監視カメラ１０００の光軸３００２に対し垂直である。図３では、フォーカスの合焦位置が水平面３００４上のフォーカス位置３０１１に合っている場合の例を示している。水平面３００４は、例えば、地面、または、認識したい属性の高さ、例えば顔の高さ（地面から１．５ｍの高さ）にある水平面でもよい。図３において、監視カメラ１０００とフォーカスがあっている被写体（フォーカス位置３０１１）との距離を被写体距離３００５（Ｄｏ）、レンズ１０５０と撮像素子１０５１との距離を焦点距離３００６（ｆ）とする。
【００４３】
図３において、センサ面３００８は、あおりを行っていないときのセンサ面を示している。センサ面３０１０は、あおっていない状態のセンサ面３００８から、あおり角度３００９（ｂ）分だけ撮像素子１０５１を傾けた場合のセンサ面を示している。撮像素子１０５１のあおりの回転軸として、撮像素子１０５１の長辺方向中心線を軸に撮像素子１０５１を回転させる上下あおりを考えると、撮像素子１０５１を傾けても、光軸３００２上での焦点距離３００６は変わらない。レンズ１０５０に平行な面をレンズ面３０１３とする。レンズ面３０１３と、撮像素子１０５１を傾けた場合のセンサ面３０１０との交点を交点３０１２とすると、フォーカス面３００３［ｂ］は、交点３０１２とフォーカス位置３０１１とを結ぶ面と一致する。このとき、光軸３００２とフォーカス面３００３［ｂ］のなす角度を角度３００７（ａ）とする。なお、フォーカス位置３０１１の高さは、認識したい被写体の属性の高さと一致させることができる。
【００４４】
前述したようなフォーカス面３００３［ｂ］と光軸３００２とが角度ａをなすように撮像素子１０５１を傾けるときのあおり角度ｂは、シャインプルーフの原理より、以下の式（１）で表される。
【００４５】
ｂ＝ａｒｃｔａｎ（ｆ／（Ｄｏ×ｔａｎ（ａ）））  …  （１）
つまり、被写体距離３００５（Ｄｏ）、および、光軸３００２とフォーカス面３００３［ｂ］とのなす角度である角度３００７（ａ）に基づいて、あおり角度３００９（ｂ）を求めることが可能となる。特に、水平面３００４上に重なるようにフォーカス面３００３を傾けるときのあおり角度ｂは、監視カメラ１０００の俯角３０１５（ｃ）を用いると、角度ａと角度ｃとが一致するため、以下の式（２）で表される。
【００４６】
ｂ＝ａｒｃｔａｎ（ｆ／（Ｄｏ×ｔａｎ（ｃ）））  …  （２）
＜被写界深度＞
次に、図４乃至図６を参照して、被写界深度について説明する。以降、図３乃至図７にて用いられる符号のうち同じ符号は同じ意味であるため、それらの説明を省略する。図４乃至図６は、被写界深度の説明図であり、図３と同様に、監視カメラ１０００で撮像している環境を真横から見た場合を示している。
【００４７】
図４は、あおらない状態の被写界深度の一例を示す模式図である。図４乃至図６において、水平面３００４は、認識したい属性の高さ、本実施形態では顔の高さの水平面とする。地面４００８を基準とした水平面３００４の高さを、顔の高さ４００１とする。フォーカス面３００３より監視カメラ１０００からみて手前側の被写界深度を前方被写界深度４００２（ｄ２）、フォーカス面３００３から前方被写界深度４００２だけ手前側にある面を前方被写界深度面４００４とする。前方被写界深度面４００４と光軸３００２との交点を交点４００６とする。フォーカス面３００３より向こう側の被写界深度を後方被写界深度４００３（ｄ１）、フォーカス面３００３から後方被写界深度４００３だけ向こう側にある面を後方被写界深度面４００５とする。後方被写界深度面４００５と光軸３００２との交点を交点４００７とする。
【００４８】
有効口径をＤ、許容錯乱円直径をδとすると、過焦点距離Ｈは、以下の式（３）で表される。
【００４９】
Ｈ＝ｆ×Ｄ／δ  …  （３）
このとき、後方被写界深度ｄ１および前方被写界深度ｄ２は、以下の式（４）、（５）でそれぞれ表される。ここで、＾２は２乗を表す。例えば、Ｄｏ＾２＝Ｄｏ×Ｄｏである。
【００５０】
ｄ１＝Ｄｏ＾２／（Ｈ−Ｄｏ）  …  （４）
ｄ２＝Ｄｏ＾２／（Ｈ＋Ｄｏ）  …  （５）
被写界深度は、後方被写界深度ｄ１と前方被写界深度ｄ２との和で表される。なお、本実施形態において、式（３）〜（５）は、被写体との距離Ｄｏが焦点距離ｆより十分大きく、また、焦点距離ｆが許容錯乱円直径δよりも十分大きい場合の近似式である。
【００５１】
被写体までの距離がある一定以上離れると、解像度が不足して、被写体の属性が認識できなくなる距離が存在し、この面を認識限界面４００９と呼ぶ。認識限界面４００９については、図７を用いて後述する。なお、認識したい被写体の属性として、属性の高さ、長さ、向き、必要なピクセル数があり、これらを属性情報と呼ぶ。本実施形態では、被写体として人、認識する属性として、人の顔を例とする。認識限界面４００９と光軸３００２との交点を交点４０１０とする。被写体４０１１〜４０１６は人を表す。図４において、被写体４０１３、４０１４は被写界深度内に位置するためフォーカスは合い、それ以外の被写体４０１１、４０１２、４０１５、４０１６はフォーカスが合わない状態を示している。被写体４０１３は、階段４０１７の上に位置している。交点４０１８は、水平面３００４と認識限界面４００９との交点である。認識限界距離４０１９（ＬＬ）は、監視カメラ１０００から認識限界面４００９までの距離である。
【００５２】
ｘ軸４１００は、レンズ１０５０の中心を原点とし、撮像方向を正として、光軸３００２上に設定されている。ｙ軸４１０１は、レンズ１０５０の中心を原点として、上方を正として、レンズ面３０１３上に設定されている。
【００５３】
図５は、撮像素子１０５１を傾けることで、水平面３００４上に重なるようにフォーカス面３００３を設定した状態の被写界深度の一例を示す模式図である。図５における交点３０１２は、水平面３００４上に位置し、角度ａと角度ｃとは一致する。撮像素子をあおっても、光軸３００２上における焦点距離３００６は変わらない。このため、あおり角度ｂが十分小さければ、交点４００６、４００７の位置は変わらない。前方被写界深度面４００４は交点３０１２と交点４００６とを結ぶ面であり、後方被写界深度面４００５は、交点３０１２と交点４００７とを結ぶ面である。図５において、被写体４０１３、４０１６の少なくとも顔部分は、被写界深度外に位置して、フォーカスが合わないことを示している。一方、被写体４０１１、４０１２、４０１４、４０１５の少なくとも顔部分は、被写界深度内に位置して、フォーカスが合うことを示している。
【００５４】
図６は、顔の認識に最適なあおり角度を得るための被写界深度の一例を示す模式図である。認識限界面４００９よりも遠方は、被写体にフォーカスが合っても、必要な解像度を得られないため、顔を認識することはできない。本実施形態において、被写体の顔を認識するには、顔の高さ４００１よりも上方、認識限界面４００９よりも手前側の領域において、フォーカスがあえば十分であると考える。ただし本実施形態は、この基準に限定されるものではなく、別の基準、例えば、地面の高さよりも上方の領域としてもかまわない。これらの基準を満たすため、図６に示されるように、後方被写界深度面４００５が交点４０１８を通るように、あおり角度ｂを設定することで、あおり角度を最小限にすることができる。ここで、図５で示される被写界深度よりも、図６に示される被写界深度の方が、上下方向に広いことがわかる。例えば、図５でフォーカスが合わない被写体４０１３、４０１６のフォーカスが合うようになっている。
【００５５】
なお、線形な前方被写界深度面４００４および後方被写界深度面４００５の代わりに、非線形な前方被写界深度面４００４’および後方被写界深度面４００５’を用いても構わない。前方被写界深度面４００４’および後方被写界深度面４００５’は、以下のように算出される。フォーカス位置３０１１以外に、フォーカス面３００３上に被写体が存在すると仮定すると、監視カメラ１０００とフォーカス面３００３との距離が被写体距離Ｄｏとみなすことができる。また、画角３００１に対して被写体距離Ｄｏが十分長い場合、監視カメラ１０００とフォーカス面３００３上を結ぶ線は光軸と平行とみなすことができる（不図示）。このとき、フォーカス面３００３の前後に対して、後方被写界深度ｄ１の式（４）と前方被写界深度ｄ２の式（５）が成り立つ。例えば、図６は、フォーカス面３００３は上方に行くほど遠くになる。つまり被写体距離Ｄｏが遠くなる。被写体距離Ｄｏが過焦点距離Ｈより十分小さい場合、式（４）および式（５）より、被写体距離Ｄｏの２乗に比例して、非線形に被写界深度が広がる。
【００５６】
＜被写体認識に必要な最大距離の算出＞
次に、図７を参照して、認識限界面４００９について説明する。図７は、認識限界面４００９の説明図である。水平画角７００１（ｈｏ＿ｄｅｇ）と垂直画角７００２（ｖｅ＿ｄｅｇ）は、それぞれ、画角３００１の水平方向、垂直方向の画角を表す。図４乃至図６に示される認識限界面４００９は線で表されているが、認識限界面４００９は、図７に示すように面である。被写体７００３は、認識限界面４００９上に存在する。水平線分７００４（長さｗ、解像度ｗ＿ｐｉｘ）および垂直線分７００５（長さｈ、解像度ｈ＿ｐｉｘ）は、認識限界面４００９上で撮像可能な範囲を示しており、その範囲の中心に光軸３００２が通る。水平線分７００４および垂直線分７００５は、長さを表すとともに、解像度も表す。例えば、監視カメラ１０００が認識用途に１０８０ｐで映像を取得している場合、水平線分７００４の解像度ｗ＿ｐｉｘは１９２０で、垂直線分７００５の解像度ｈ＿ｐｉｘは１０８０である。また、水平線分７００４の長さｗ、垂直線分７００５の長さｈは、それぞれ、以下の式（６）、（７）で表される。
【００５７】
ｗ＝２π×ＬＬ×（ｈｏ＿ｄｅｇ／３６０）  …  （６）
ｈ＝２π×ＬＬ×（ｖｅ＿ｄｅｇ／３６０）  …  （７）
なお、式（６）、（７）は、画角３００１が小さいときの近似式である。
【００５８】
ここで、被写体が持つある属性を認識することを考える。属性情報として、属性の長さ（メートル）をａｔｔｒ＿ｌとし、属性の向きを水平方向、属性を認識するために必要な解像度（ピクセル）をａｔｔｒ＿ｐｉｘとする。例えば、人の顔を認識する場合、水平方向にａｔｔｒ＿ｌ＝０．１６メートルの顔幅に対して、ａｔｔｒ＿ｐｉｘ＝２０ピクセルが必要になる。顔認識のような水平方向の属性を認識する場合を考えると、以下の式（８）が成り立つ。
【００５９】
ａｔｔｒ＿ｐｉｘ＝ｗ＿ｐｉｘ×（ａｔｔｒ＿ｌ／ｗ）  …  （８）
同様に、垂直方向の属性を認識する場合を考えると、以下の式（９）が成り立つ。
【００６０】
ａｔｔｒ＿ｐｉｘ＝ｈ＿ｐｉｘ×（ａｔｔｒ＿ｌ／ｈ）  …  （９）
式（６）〜（９）から、水平方向、垂直方向に対して、それぞれ、以下の式（１０）、（１１）が成り立つ。
【００６１】
ＬＬ＝ａｔｔｒ＿ｌ×（ｗ＿ｐｉｘ／ａｔｔｒ＿ｐｉｘ）／（２π×（ｈｏ＿ｄｅｇ／３６０））  …  （１０）
ＬＬ＝ａｔｔｒ＿ｌ×（ｈ＿ｐｉｘ／ａｔｔｒ＿ｐｉｘ）／（２π×（ｖｅ＿ｄｅｇ／３６０））  …  （１１）
＜顔認識に最適化したあおりを実現するフローチャート＞
次に、図８を参照して、顔認識に最適化したあおりを実現する方法（情報処理方法）について説明する。図８は、本実施形態における情報処理方法のフローチャートである。なお本実施形態は、主に、人の年齢／性別認識、車番認識、人数カウントなど、コンピュータプログラムを用いて解析することを前提とした画像を取得する（撮像する）目的で、監視カメラ１０００を設置する際に適用可能である。図８の各ステップは、主に、カメラシステム１００のシステム制御部１００３またはシステム制御部１１０３の指示に基づいて、各部により実行される。
【００６２】
まずステップＳ８００１において、ユーザは制御装置１１００の入力部１１０４を操作して、監視カメラ１０００の設置位置やフォーカス位置３０１１などの設置情報を設定する。制御装置１１００のシステム制御部１１０３は、その設置情報を、ネットワーク１２００を介して監視カメラ１０００のシステム制御部１００３に伝達する。設置情報管理部１０１５は、システム制御部１００３の指示に基づいて、監視カメラ１０００の設置情報を設定して管理する。また、フォーカス位置を設定する際には、システム制御部１００３は、フォーカス制御部１００７に対してフォーカス値を設定する。なおシステム制御部１００３は、監視カメラ１０００に備え付けられた各種センサ（不図示）を用いて、監視カメラ１０００の設置位置やフォーカス位置などの設置情報を取得し、設置情報管理部１０１５に設定してもよい。
【００６３】
続いてステップＳ８００２において、認識限界距離算出部１０１６は、システム制御部１００３の指示に基づいて、認識限界距離算出部１０１６に記憶されている属性情報（高さ、長さ、向き、ピクセル数など）を読み取る。また認識限界距離算出部１０１６は、画像処理部１００２から解像度、撮像画角制御部１００６から画角をそれぞれ読み取る。認識限界距離算出部１０１６は、これらの読み取った各種データから、図７を参照して説明した式（１０）、（１１）により、認識限界距離４０１９を算出する。
【００６４】
続いてステップＳ８００３において、被写界深度算出部１０１７は、システム制御部１００３の指示に基づいて、被写界深度算出部１０１７に記憶された光学情報（有効口径、許容錯乱円直径など）、および撮像画角制御部１００６から焦点距離をそれぞれ読み取る。また被写界深度算出部１０１７は、設置情報管理部１０１５から設置情報（監視カメラ１０００の設置位置、フォーカス位置３０１１など）、パン・チルト制御部１０１１から俯角をそれぞれ読み取る。また被写界深度算出部１０１７は、監視カメラ１０００からフォーカス位置３０１１までの距離である被写体距離Ｄｏを算出する。そして被写界深度算出部１０１７は、これら各種データから、図４を参照して説明した式（４）、（５）により、被写界深度を算出する。ここで算出した被写界深度（後方被写界深度ｄ１および前方被写界深度ｄ２）とフォーカス位置３０１１とから、交点４００６、および交点４００７が求まる。
【００６５】
続いてステップＳ８００４において、後方被写界深度面指定部１０１８は、システム制御部１００３の指示に基づいて、ステップＳ８００２にて算出された認識限界距離４０１９から認識限界面４００９を取得する。また後方被写界深度面指定部１０１８は、属性の高さから水平面３００４を取得して交点４０１８を算出し、交点４０１８を後方被写界深度面４００５として指定する。
【００６６】
続いてステップＳ８００５において、撮像素子制御部１００９は、システム制御部１００３の指示に基づいて、顔認識に最適なあおり角度を算出する。まず、撮像素子制御部１００９は、ステップＳ８００３にて算出された交点４００７と、ステップＳ８００４にて指定された交点４０１８との２点を通る直線を求める。この直線は、図６に示される後方被写界深度面４００５である。
【００６７】
以下、ｘ軸４１００、ｙ軸４１０１で成すｘｙ平面を考える。一般的に、２点（ｘ１、ｙ１）、（ｘ２、ｙ２）を通る直線は、以下の式（１３）で表すことができる。
【００６８】
（ｘ２−ｘ１）（ｙ−ｙ１）＝（ｙ２−ｙ１）（ｘ−ｘ１）  …  （１３）
ここで、交点４００７の座標を（ｘ４００７、４００７）、交点４０１８の座標を（ｘ４０１８、ｙ４０１８）とすると、式（１３）より、以下の式（１４）が成り立つ。
【００６９】
ｙ＝｛（ｙ４０１８−ｙ４００７）／（ｘ４０１８−ｘ４００７）｝ｘ＋｛（−ｘ４００７）（ｙ４０１８−ｙ４００７）／（ｘ４０１８−ｘ４００７）＋ｙ４００７｝  …  （１４）
式（１４）をまとめると、以下の式（１５）のように表される。
【００７０】
ｙ＝Ａｘ＋Ｂ  …  （１５）
ここで、
Ａ＝｛（ｙ４０１８−ｙ４００７）／（ｘ４０１８−ｘ４００７）｝
Ｂ＝｛（−ｘ４００７）（ｙ４０１８−ｙ４００７）／（ｘ４０１８  −ｘ４００７）＋ｙ４００７｝
である。
【００７１】
次に、図６に示される後方被写界深度面４００５とレンズ面３０１３との交点３０１２を求める。一般的に、２つの直線をｙ＝ａｘ＋ｂ、ｙ＝ｃｘ＋ｄとすると、ａ≠ｃのとき、２直線の交点は、以下の式（１６）で表される。
【００７２】
（（ｄ−ｂ）／（ａ−ｃ）、（ａｄ−ｂｃ）／（ａ−ｃ））  …  （１６）
後方被写界深度面４００５は式（１５）、レンズ面３０１３はｘ＝０で表されるため、２直線から、交点３０１２として、（０、Ｂ）が求まる。
【００７３】
次に、フォーカス面３００３として、交点３０１２（０、Ｂ）とフォーカス位置３０１１（ｘ３０１１、０）との２点を通る直線の式（１５）の形にすると、以下の式（１７）のように表される。
【００７４】
ｙ＝（−Ｂ／ｘ３０１１）ｘ＋Ｂ  …  （１７）
このとき、フォーカス面３００３とｘ軸４１００との成す角度３００７ａは、式（１７）より、以下の式（１８）のように表わされる。
【００７５】
ｔａｎ（ａ）＝−Ｂ／ｘ３０１１  …  （１８）
次に、撮像素子制御部１００９は、撮像画角制御部１００６に記憶されている焦点距離ｆを読み取る。また撮像素子制御部１００９は、ステップＳ８００３にて算出された被写体距離Ｄｏと、式（１８）、式（１）を用いて、あおり角度ｂを算出する。あおり角度ｂは、以下の式（１９）で表される。
【００７６】
ｂ＝ａｒｃｔａｎ（（ｆ×ｘ３０１１）／（Ｄｏ×（−Ｂ）））  …  （１９）
続いてステップＳ８００６において、撮像素子制御部１００９は、システム制御部１００３の指示に基づいて、撮像素子駆動部１００８を制御し、撮像素子１０５１のあおり角度を、ステップＳ８００５にて算出されたあおり角度ｂに設定する。撮像素子制御部１００９および撮像素子駆動部１００８は、あおり角度を制御する角度制御手段を構成する。
【００７７】
なお、被写体を認識可能な範囲内に障害物などの被写体とは異なる物体がある場合、障害物が被写界深度の外になるように、後方被写界深度面を指定してもよい。また、前方被写界深度面を指定することで、前方にいる被写体の認識を考慮してもよい。ここで、前方の被写体は、後方の被写体に比べて大きく撮像される。このため、あおり特有のぼけが発現した場合でも、前方の被写体の方が、後方の被写体に比べてぼけの影響を受けにくい。
【００７８】
このように本実施形態において、情報処理装置は、取得手段（設置情報管理部１０１５）、第１の算出手段（認識限界距離算出部１０１６）、第２の算出手段（被写界深度算出部１０１７）、および、第３の算出手段（撮像素子制御部１００９）を有する。取得手段は、撮像装置（監視カメラ１０００）の設置情報を取得する。第１の算出手段は、設置情報と被写体の属性情報とに基づいて、被写体を認識可能な限界距離を算出する。第２の算出手段は、被写体にフォーカスを合わせた際の前方被写界深度と後方被写界深度とを算出する。第３の算出手段は、限界距離と後方被写界深度とに基づいて、あおり角度を算出する。
【００７９】
好ましくは、情報処理装置は、限界距離に位置する認識限界面４００９と後方被写界深度に対応する後方被写界深度面４００５とを決定する決定手段（後方被写界深度面指定部１０１８）を有する。第３の算出手段は、認識限界面と後方被写界深度面とに基づいてあおり角度を算出する。より好ましくは、決定手段は、前方被写界深度に対応する前方被写界深度面４００４を決定する。第３の算出手段は、前方被写界深度面に基づいてあおり角度を算出する。また好ましくは、第３の算出手段は、限界距離までピントが合うようにあおり角度を算出する。また好ましくは、第３の算出手段は、限界距離に存在する前記被写体の位置に基づいて、あおり角度を算出する。また好ましくは、第３の算出手段は、限界距離の手前に存在する障害物の位置に基づいて、あおり角度を算出する。
【００８０】
好ましくは、属性情報は、被写体（例えば人）の属性（例えば顔）の高さ、長さ、向き、または、必要なピクセル数の少なくとも一つを含む。また好ましくは、設置情報は、撮像装置の設置位置またはフォーカス位置の少なくとも一つを含む。また好ましくは、情報処理装置は、第３の算出手段により算出されたあおり角度を制御する角度制御手段（１００８、１００９）を有する。
【００８１】
好ましくは、カメラシステム１００は、撮像装置の設置情報を入力する入力手段（入力部１１０４）と、ネットワーク１２００を介して設置情報を撮像装置に送信する制御装置１１００とを有する。
【００８２】
本実施形態の情報処理装置によれば、被写体が認識可能な限界距離までピントがあうように最低限のあおり角度を設定できるため、被写体認識に最適なおあり角度を求めることが可能となる。なお本実施形態では、撮像素子のあおり角度を変更しているが、これに限定されるものではなく、レンズ（撮像光学系）のあおり角度を変更してもよい。
【００８３】
（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【００８４】
本実施形態によれば、被写体を認識可能な限界の距離までピントがあうように最低限のあおり角度を設定できるため、被写体の認識に最適なおあり角度を得ることが可能となる。また、被写体を認識可能な範囲内において、あおり特有のぼけを抑制するため、被写体を認識可能な範囲を上下方向に広げることができる。このため本実施形態によれば、被写体の認識に適したあおり角度を決定することが可能な情報処理装置、撮像装置、カメラシステム、情報処理方法、プログラム、および、記憶媒体を提供することができる。
【００８５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００８６】
１０００  監視カメラ（情報処理装置）
１００９  撮像素子制御部（第３の算出手段）
１０１５  設置情報管理部（取得手段）
１０１６  認識限界距離算出部（第１の算出手段）
１０１７  被写界深度算出部（第２の算出手段）
【図１】
2020194125.tif 000003
【図２】
2020194125.tif 000004
【図３】
2020194125.tif 000005
【図４】
2020194125.tif 000006
【図５】
2020194125.tif 000007
【図６】
2020194125.tif 000008
【図７】
2020194125.tif 000009
【図８】
2020194125.tif 000010