(57)【要約】【課題】必要な部分のみの詳細画像を撮像できる撮像装置及び撮像方法を提供する。【解決手段】撮像ユニットを複数備える二眼カメラ１００に、他の撮像ユニットよりも画角が広いレンズを有する広角撮像ユニット１と、広角撮像ユニット１より画角が狭く且つ倍率が大きいレンズを有し、二眼カメラ１００に回動可能に設けられたズーム撮像ユニット２と、ズーム撮像ユニット２を回動させる二軸球面アクチュエータ３と、広角撮像ユニット１によって撮像された広角画像から、テンプレート画像に近似する部分画像を検出する画像認識部７２と、ズーム撮像ユニット２が部分画像に相当する領域を撮像するように、部分画像の位置情報に基づいて二軸球面アクチュエータ３を制御するアクチュエータ制御部７３と、を備えた。【選択図】図２
2010147836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズと撮像素子とを備える撮像ユニットを複数備える撮像装置であって、
複数の前記撮像ユニットのうち少なくとも１つは、他の前記撮像ユニットよりも画角が広い前記レンズを有する広角撮像ユニットであり、
複数の前記撮像ユニットのうち少なくとも１つは、前記広角撮像ユニットより画角が狭く且つ倍率が大きい前記レンズを有し、前記撮像装置に回動可能に設けられたズーム撮像ユニットであり、
前記ズーム撮像ユニットの撮像範囲を変更するように前記ズーム撮像ユニットを回動させる駆動部と、
前記広角撮像ユニットによって撮像された広角画像から、テンプレート画像に近似する部分画像を検出する部分画像検出部と、
前記ズーム撮像ユニットが前記部分画像に相当する領域を撮像するように、前記部分画像の位置情報に基づいて前記駆動部を制御する駆動制御部と、
を備える撮像装置。
【請求項２】
前記テンプレート画像は、前記部分画像検出部によって検出される前記部分画像の雛形となるサンプル画像をモザイク処理した画像である請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記部分画像検出部は、
前記広角撮像ユニットによって撮像された前記広角画像を複数種類の解像度で標本化した複数の標本化画像を生成し、
前記テンプレート画像と類似するパターンであるカーネル画像を生成し、
前記標本化画像を前記カーネル画像に基づいて走査し、前記標本化画像中の前記カーネル画像に近似する領域を前記部分画像として検出する請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記ズーム撮像ユニットによって撮像されたズーム画像を記憶するズーム画像記憶部を備え、
前記ズーム撮像ユニットは、前記広角撮像ユニットによって前記広角画像が撮像される度に、前記ズーム画像を撮像し、
前記ズーム画像記憶部は、前記ズーム画像を順次記憶する請求項１乃至３の何れか一項に記載の撮像装置。
【請求項５】
レンズと撮像素子とを備える撮像ユニットを複数備える撮像装置における撮像方法であって、
複数の前記撮像ユニットのうち少なくとも１つは、他の前記撮像ユニットよりも画角が広い前記レンズを有する広角撮像ユニットであり、
複数の前記撮像ユニットのうち少なくとも１つは、前記広角撮像ユニットより画角が狭く且つ倍率が大きい前記レンズを有し、前記撮像装置に回動可能に設けられたズーム撮像ユニットであり、
前記撮像装置は、前記ズーム撮像ユニットの撮像範囲を変更するように前記ズーム撮像ユニットを回動させる駆動部を備え、
前記広角撮像ユニットによって撮像された広角画像から、テンプレート画像に近似する部分画像を検出する部分画像検出処理と、
前記ズーム撮像ユニットが前記部分画像に相当する領域を撮像するように、前記部分画像の位置情報に基づいて前記駆動部を制御する駆動制御処理と、
を備える撮像方法。
【請求項６】
前記テンプレート画像として、前記部分画像検出処理において検出される前記部分画像の雛形となるサンプル画像をモザイク処理した画像を用いる請求項５に記載の撮像方法。
【請求項７】
前記部分画像検出処理において、
前記広角撮像ユニットによって撮像された前記広角画像を複数種類の解像度で標本化した複数の標本化画像を生成し、
前記テンプレート画像と類似するパターンであるカーネル画像を生成し、
前記標本化画像を前記カーネル画像に基づいて走査し、前記標本化画像中の前記カーネル画像に近似する領域を前記部分画像として検出する請求項６に記載の撮像方法。
【請求項８】
前記撮像装置は、前記ズーム撮像ユニットによって撮像されたズーム画像を記憶するズーム画像記憶部を備え、
前記ズーム撮像ユニットは、前記広角撮像ユニットによって前記広角画像が撮像される度に、前記ズーム画像を撮像し、
前記ズーム画像記憶部は、前記ズーム画像を順次記憶する請求項５乃至７の何れか一項に記載の撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び撮像方法に関するものであり、特に、監視カメラなどの撮像装置及び当該撮像装置における撮像方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、１つのカメラで撮像した画像から顔部を検出する撮像装置がある。例えば、検出した顔部の画像に基づいて、笑顔か否かを判断するものがある。例えば、特許文献１には、カメラによって撮像した画像から被写体の顔部を検出し、当該顔部の画像から、被写体の表情を判定する撮像装置が記載されている。
【０００３】
また、広角撮像ユニットとズーム撮像ユニットとを有する監視カメラが知られている。広角撮像ユニットは、比較的広い範囲を撮像する。一方、ズーム撮像ユニットは、広角撮像ユニットの撮像範囲内の一部分を高倍率で撮像する。また、ズーム撮像ユニットは回動可能に搭載されている。これにより、監視カメラは、監視範囲内の所望の部分を撮像できる。例えば、特許文献２には、広角撮像ユニットにより撮像した画像に基づいて、移動体を検出し、当該移動体をズーム撮像ユニットにより撮像する撮像装置が記載されている。具体的には、広角撮像ユニットが取得した画像信号の動き検出を行い、動きが検出された場合に、当該動きが検出された領域をズーム撮像ユニットにより撮像する。
【特許文献１】特開２００８−２７０９１０号公報
【特許文献２】特開２０００−１１５６２１号公報
【発明の開示】
【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に記載の撮像装置は、１つのカメラが取得した画像から複数の顔部が検出された場合に、当該個々の顔部を順に撮像して、当該個々の顔部の詳細画像を得ることはできない。そのため、個々の顔部の詳細画像を得るためには、カメラが撮像する全体画像の画素数を増やす必要があった。全体画像の画素数を増やすと、カメラに搭載するメモリの記憶容量を大きくしなければならないという問題を招来する。また、全体画像の画素数を増やすと、リアルタイムで顔部を検出することが難しくなってしまう。
【０００５】
また、特許文献２に記載の監視カメラでは、動くもの全てを検出することとなる。そのため、虫等のような詳細画像の撮像が必要でない移動体まで検出し、ズーム撮像ユニットが詳細画像の撮像が必要でない移動体を撮像してしまう。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、必要な部分のみの詳細画像を撮像できる撮像装置及び撮像方法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】
【０００７】
本発明の第１の態様にかかる撮像装置は、レンズと撮像素子とを備える撮像ユニットを複数備える撮像装置である。また、複数の前記撮像ユニットのうち少なくとも１つは、他の前記撮像ユニットよりも画角が広い前記レンズを有する広角撮像ユニットである。また、複数の前記撮像ユニットのうち少なくとも１つは、前記広角撮像ユニットより画角が狭く且つ倍率が大きい前記レンズを有し、前記撮像装置に回動可能に設けられた回動撮像ユニットである。また、前記撮像装置は、前記回動撮像ユニットの撮像範囲を変更するように前記回動撮像ユニットを回動させる駆動部を有する。さらに、前記撮像装置は、前記広角撮像ユニットによって撮像された広角画像から、テンプレート画像に近似する部分画像を検出する部分画像検出部を備える。また、前記撮像装置は、前記ズーム撮像ユニットが前記部分画像に相当する領域を撮像するように、前記部分画像の位置情報に基づいて前記駆動部を制御する駆動制御部を備えるものである。
【０００８】
本発明の第１の態様においては、部分画像検出部によって、広角撮像ユニットによって撮像された広角画像から、テンプレート画像に近似する部分画像が検出される。さらに、駆動制御部によって、ズーム撮像ユニットが当該部分画像に相当する領域を撮像するように、当該部分画像の位置情報に基づいて駆動部が制御される。換言すれば、本発明においては、ズーム撮像ユニットが、テンプレート画像に近似する領域のみを撮像する。そのため、詳細画像の撮像が必要な部分を表す画像をテンプレート画像としておくと、当該必要な部分のみをズーム撮像ユニットが撮像することとなる。これにより、必要な部分のみの詳細画像を撮像することができる。
【０００９】
また、前記テンプレート画像は、前記部分画像検出部によって検出される前記部分画像の雛形となるサンプル画像をモザイク処理した画像であることが好ましい。
通常、テンプレート画像と検出すべき画像とがほんの少しでも異なってしまうと、当該検出すべき画像を検出することができなくなってしまう。例えば、同じ対象物の画像であっても、２つの画像の輝度（明るさ）が異なる場合には、異なる対象物の画像として扱われてしまう。そのため、テンプレート画像として、検出される部分画像の雛形となるサンプル画像をモザイク処理した画像を用いることにより、部分画像検出部は、テンプレート画像と広角画像の輝度値に影響されずに、検出処理を行うことができる。
【００１０】
また、前記部分画像検出部は、前記広角撮像ユニットによって撮像された前記広角画像を複数種類の解像度で標本化した複数の標本化画像を生成することが好ましい。次いで、前記部分画像検出部は、前記テンプレート画像と類似するパターンであるカーネル画像を生成することが好ましい。そして、前記部分画像検出部は、前記標本化画像を前記カーネル画像に基づいて走査し、前記標本化画像中の前記カーネル画像に近似する領域を前記部分画像として検出することが好ましい。
これにより、部分画像検出部は、標本化画像とカーネル画像とを比較することとなる。通常、標本化画像とテンプレート画像とを比較する場合、標本化画像及びテンプレート画像をベクトルで表現し、その二つのベクトルの距離を求める必要がある。当該距離を求める計算は複雑な計算であるため、部分画像検出処理の速度が遅くなってしまうという問題がある。しかし、部分画像検出部は、テンプレート画像と類似するパターンであるカーネル画像を予め生成しておく。そして、部分画像検出部は、標本化画像をカーネル画像に基づいて走査するだけで部分画像を検出することができる。換言すれば、部分画像検出部は、上記のような複雑な計算を行う必要がない。そのため、部分画像検出部における部分画像検出処理をより高速化することができる。
また、複数の加算器や複数の論理ゲート回路などを並列した簡単な比較回路を用いることにより、当該部分画像検出処理をハードウェア化することができる。
また、広角画像中の検出すべき部分画像の大きさを予め想定することは難しい。しかし、部分画像検出部は、複数種類の解像度で広角画像を標本化して、複数の標本化画像を生成する。そのため、広角画像を標本化する解像度を調節することにより、標本化画像における部分画像の大きさを、カーネル画像との比較の際、拡大縮小することができる。したがって、適当な解像度で広角画像を標本化した標本化画像における部分画像の大きさと、テンプレート画像の大きさとを略同一とすることができる。これにより、広角画像中の検出すべき部分画像の大きさを考慮しなくても、部分画像検出部は当該部分画像を検出することができる。
【００１１】
さらに、前記ズーム撮像ユニットによって撮像されたズーム画像を記憶するズーム画像記憶部を備えることが好ましい。また、前記ズーム撮像ユニットは、前記広角撮像ユニットによって前記広角画像が撮像される度に、前記ズーム画像を撮像し、前記ズーム画像記憶部は、前記ズーム画像を順次記憶することが好ましい。
これにより、ズーム画像記憶部に順次記憶されたズーム画像を比較することにより、当該ズーム画像に含まれる検出すべき部分の計時変化を取得することができる。
【００１２】
本発明の第２の態様にかかる撮像方法は、レンズと撮像素子とを備える撮像ユニットを複数備える撮像装置における撮像方法である。また、複数の前記撮像ユニットのうち少なくとも１つは、他の前記撮像ユニットよりも画角が広い前記レンズを有する広角撮像ユニットである。さらに、複数の前記撮像ユニットのうち少なくとも１つは、前記広角撮像ユニットより画角が狭く且つ倍率が大きい前記レンズを有し、前記撮像装置に回動可能に設けられたズーム撮像ユニットである。また、前記撮像装置は、前記ズーム撮像ユニットの撮像範囲を変更するように前記ズーム撮像ユニットを回動させる駆動部を備える。そして、当該撮像方法は、前記広角撮像ユニットによって撮像された広角画像から、テンプレート画像に近似する部分画像を検出する部分画像検出処理を備える。また、当該撮像方法は、前記ズーム撮像ユニットが前記部分画像に相当する領域を撮像するように、前記部分画像の位置情報に基づいて前記駆動部を制御する駆動制御処理を備えるものである。
【００１３】
本発明の第２の態様においては、部分画像検出処理において、広角撮像ユニットによって撮像された広角画像から、テンプレート画像に近似する部分画像が検出される。さらに、駆動制御処理において、ズーム撮像ユニットが当該部分画像に相当する領域を撮像するように、当該部分画像の位置情報に基づいて駆動部が制御される。換言すれば、本発明においては、ズーム撮像ユニットが、テンプレート画像に近似する領域のみを撮像する。そのため、詳細画像の撮像が必要な部分を表す画像をテンプレート画像としておくと、当該必要な部分のみをズーム撮像ユニットが撮像することとなる。これにより、必要な部分のみの詳細画像を撮像することができる。
【００１４】
また、前記テンプレート画像として、前記部分画像検出処理において検出される前記部分画像の雛形となるサンプル画像をモザイク処理した画像を用いることが好ましい。
通常、テンプレート画像と検出すべき画像とがほんの少しでも異なってしまうと、当該検出すべき画像を検出することができなくなってしまう。例えば、同じ対象物の画像であっても、２つの画像の輝度（明るさ）が異なる場合には、異なる対象物の画像として扱われてしまう。そのため、テンプレート画像として、検出される部分画像の雛形となるサンプル画像をモザイク処理した画像を用いることにより、部分画像検出処理において、テンプレート画像と広角画像の輝度値に影響されずに、検出処理を行うことができる。
【００１５】
さらに、前記部分画像検出処理において、前記広角撮像ユニットによって撮像された前記広角画像を複数種類の解像度で標本化した複数の標本化画像を生成することが好ましい。また、前記部分画像検出処理において、前記テンプレート画像と類似するパターンであるカーネル画像を生成することが好ましい。そして、前記部分画像検出処理において、前記標本化画像を前記カーネル画像に基づいて走査し、前記標本化画像中の前記カーネル画像に近似する領域を前記部分画像として検出することが好ましい。
これにより、部分画像検出処理において、標本化画像とカーネル画像とが比較されることとなる。通常、標本化画像とテンプレート画像とを比較する場合、標本化画像及びテンプレート画像をベクトルで表現し、その二つのベクトルの距離を求める必要がある。当該距離を求める計算は複雑な計算であるため、部分画像検出処理の速度が遅くなってしまうという問題がある。しかし、部分画像検出処理において、テンプレート画像と類似するパターンであるカーネル画像を予め生成しておく。そして、部分画像検出処理では、標本化画像をカーネル画像に基づいて走査するだけで部分画像を検出することができる。換言すれば、部分画像検出処理において、上記のような複雑な計算を行う必要がない。そのため、当該部分画像検出処理をより高速化することができる。
また、複数の加算器や複数の論理ゲート回路などを並列した簡単な比較回路を用いることにより、当該部分画像検出処理をハードウェア化することができる。
また、広角画像中の検出すべき部分画像の大きさを予め想定することは難しい。しかし、部分画像検出処理において、複数種類の解像度で広角画像を標本化して、複数の標本化画像が生成される。そのため、広角画像を標本化する解像度を調節することにより、標本化画像における部分画像の大きさを、カーネル画像との比較の際、拡大縮小することができる。したがって、適当な解像度で広角画像を標本化した標本化画像における部分画像の大きさと、テンプレート画像の大きさとを略同一とすることができる。これにより、広角画像中の検出すべき部分画像の大きさを考慮しなくても、部分画像検出処理において当該部分画像を検出することができる。
【００１６】
また、前記撮像装置は、前記ズーム撮像ユニットによって撮像されたズーム画像を記憶するズーム画像記憶部を備えることが好ましい。また、前記ズーム撮像ユニットは、前記広角撮像ユニットによって前記広角画像が撮像される度に、前記ズーム画像を撮像し、前記ズーム画像記憶部は、前記ズーム画像を順次記憶することが好ましい。
これにより、ズーム画像記憶部に順次記憶されたズーム画像を比較することにより、当該ズーム画像に含まれる検出すべき部分の計時変化を取得することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、必要な部分のみの詳細画像を撮像することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。
図１は、本発明の実施の形態にかかる二眼カメラ１００（撮像装置）の一例を示したものである。二眼カメラ１００は、複数の撮像ユニットを有している。また、それぞれの撮像ユニットは、レンズ（図示省略）、撮像素子（図示省略）などを備えている。撮像素子は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子により構成されている。
具体的には、二眼カメラ１００は、広角撮像ユニット１、ズーム撮像ユニット２を備えている。図１において、広角撮像ユニット１の撮像範囲を実線で示し、ズーム撮像ユニット２の撮像範囲の一例を破線及び点線で示す。
【００１９】
また、図２は、二眼カメラ１００の概略構成を示すブロック図である。図２に示すように、二眼カメラ１００は、さらに、２軸球面アクチュエータ３（駆動部）、コントローラ４、メモリ５（ズーム画像記憶部）、インターフェース６、信号処理部７などを有している。
【００２０】
広角撮像ユニット１は、ズーム撮像ユニット２よりも画角が広いレンズを有している。具体的には、広角撮像ユニット１は、結像レンズとして、画角１２０度の組レンズを有している。また、広角撮像ユニット１は、撮像素子として、１／７．４インチ、６４０×４８０画素（３３万画素）の撮像素子を有している。
【００２１】
ズーム撮像ユニット２は、広角撮像ユニット１よりも画角が狭く且つ倍率が大きいレンズを有している。具体的には、ズーム撮像ユニット２は、結像レンズとして、画角２４度の組レンズを有している。また、ズーム撮像ユニット２は、撮像素子として、１／７．４インチ、６４０×４８０画素（３３万画素）の撮像素子を有している。したがって、図１に示すように、広角撮像ユニット１の撮像範囲（視野）は、ズーム撮像ユニット２の撮像範囲の２５倍となっている。また、ズーム撮像ユニット２の空間分解能は広角撮像ユニット１の空間分解能の２５倍となっている。
【００２２】
また、ズーム撮像ユニット２は、二眼カメラ１００に回動可能に設けられている。具体的には、ズーム撮像ユニット２は、２軸球面アクチュエータ３を介して、二眼カメラ１００に設けられている。これにより、ズーム撮像ユニット２は、二眼カメラ１００の上下方向及び左右方向に回動可能となっている。また、ズーム撮像ユニット２の回動範囲は、二眼カメラ１００の上下左右方向に７０度ずつとなっている。
【００２３】
２軸球面アクチュエータ３は、ズーム撮像ユニット２の撮像範囲を変更するように、ズーム撮像ユニット２を回動させる。具体的には、２軸球面アクチュエータ３は、２軸ゴニオ自動ステージ（図示省略）、ステッピングモータやＤＣモータ（Ｄｉｒｅｃｔ−Ｃｕｒｒｅｎｔモータ）などのモータ（図示省略）などを備えている。そして、ズーム撮像ユニット２は、当該２軸ゴニオ自動ステージを介して２軸球面アクチュエータ３に接続されている。２軸ゴニオ自動ステージは、二眼カメラ１００の上下方向及び左右方向に回動可能となっている。
【００２４】
コントローラ４は、２軸球面アクチュエータ３の動作を制御する。そして、コントローラ３の制御に基づいて、２軸球面アクチュエータ３は２軸ゴニオ自動ステージを回動させる。これにより、２軸ゴニオ自動ステージに搭載されたズーム撮像ユニット２が回動する。
【００２５】
ここで、広角撮像ユニット１の撮像範囲と、ズーム撮像ユニット２の撮像範囲との関係を図３に示す。図３において、太い実線で示す範囲が広角撮像ユニット１の撮像範囲である。また、図３において、細い実線で示す範囲がズーム撮像ユニット２の撮像範囲である。
図３に示すように、広角撮像ユニット１によって撮像される広角画像と広角撮像ユニット１の光軸との交点（広角撮像ユニット１の撮像範囲の中心）を原点とし、横軸をｉ軸、縦軸をｊ軸とする。このとき、ズーム撮像ユニット２の撮像範囲の中心Ａの座標は（ｉ，ｊ）で表される。そして、予め、広角撮像ユニット１の撮像範囲における座標とズーム撮像ユニット２の回動角度とを対応付けておくことにより、広角画像の所定位置における画像をズーム撮像ユニット２が撮像するために必要な回動角度を求めることができる。換言すれば、広角画像における座標が位置情報となり、当該位置情報に基づいて、ズーム撮像ユニット２の回動角度を求めることができる。
【００２６】
メモリ５は、広角撮像ユニット１によって撮像された広角画像を記憶している。また、メモリ５は、ズーム撮像ユニット２によって撮像されたズーム画像を記憶している。
また、メモリ５は、テンプレート画像を記憶している。テンプレート画像とは、サンプル画像をモザイク処理した画像である。具体的には、テンプレート画像とは、サンプル画像を所定の解像度で標本化した画像である。サンプル画像とは、画像認識部７２（後述）によって、広角画像から検出される部分画像の雛形となる画像である。
また、メモリ５は、画像認識部７２によって生成された複数の標本化画像を記憶している。標本化画像とは、広角撮像ユニット１によって撮像された広角画像を所定の解像度で標本化した画像である。画像認識部７２は、複数種類の解像度で、広角画像を標本化して、複数の標本化画像を生成する。したがって、メモリ５は、複数の標本化画像を記憶している。
また、メモリ５は、画像認識部７２によって生成されたカーネル画像を記憶している。カーネル画像とは、テンプレート画像と類似するパターンの画像である。例えば、テンプレート画像は、サンプル画像がモザイク処理された画像であるため、それぞれのモザイク単位（画素）毎に輝度などのデータ値を有している。そして、カーネル画像は、例えば、テンプレート画像のモザイク単位（画素）毎に、当該モザイク単位のデータ値を略中心とする所定範囲のデータ値を有する画像データである。
また、メモリ５は、画像認識部７２によって検出された部分画像の番号と当該部分画像の重心座標（後述）とを対応付けて記憶している。
【００２７】
インターフェース６は、二眼カメラ１００の信号処理部７と、二眼カメラ１００と接続される外部装置とを接続する接続部である。例えば、インターフェース６は、キーボードなどの入力部（図示省略）やＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）などの表示部（図示省略）と二眼カメラ１００とを接続する。そして、インターフェース６を介して、入力部から認識情報、テンプレート画像、各種コマンドなどが二眼カメラ１００の信号処理部７に入力される。また、インターフェース６を介して、二眼カメラ１００の信号処理部７から画像データが表示部に入力される。
【００２８】
信号処理部７は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）を有し、二眼カメラ１００の各部を制御するための各種プログラムを格納している。そして、信号処理部７は、当該各種プログラムを実行することにより、二眼カメラ１００の各部の制御を行う。なお、信号処理部７は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）などにより構成されてもよい。信号処理部７がＦＰＧＡなどにより構成される場合、信号処理部７に格納された各種プログラムを書き換えることができる。
信号処理部７は、図２に示すように、撮像制御部７１、画像認識部７２（部分画像検出部）、アクチュエータ制御部７３（駆動制御部）などを有している。
【００２９】
撮像制御部７１は、広角撮像ユニット１によって撮像された広角画像をメモリ５に記憶させる。また、撮像制御部７１は、ズーム撮像ユニット２によって撮像されたズーム画像をメモリ５に記憶させる。
【００３０】
画像認識部７２は、広角撮像ユニット１により撮像された広角画像から、テンプレート画像に近似する部分画像を検出する。ここで、テンプレート画像とは、部分画像の雛形となるサンプル画像をモザイク処理した画像である。具体的には、テンプレート画像とは、サンプル画像を所定の解像度で標本化した画像である。
具体的には、例えば、画像認識部７２は、まず、広角撮像ユニット１により撮像された広角画像を複数種類の解像度で標本化することによって、複数の標本化画像を生成する。また、画像認識部７２は、テンプレート画像と類似するパターンであるカーネル画像を生成する。ここで、カーネル画像とは、例えば、テンプレート画像のモザイク単位（画素）毎に、当該モザイク単位におけるデータ値を略中心とする所定範囲のデータ値を有する画像データである。ここで、当該所定範囲をσと表す。即ち、カーネル画像は、テンプレート画像に類似するパターンを包含する画像データである。
そして、画像認識部７２は、標本化画像をカーネル画像に基づいて走査する。これにより、画像認識部７２は、標本化画像中のカーネル画像に近似する領域を部分画像として検出する。
【００３１】
具体的には、画像認識部７２は、図４に示すような回路を備える。図４においては、画素数ｍ（ｍは正の整数）のテンプレート画像がｎ個（ｎは正の整数）ある場合を例に挙げている。図４に示すように、１つの「テンプレート画像データ」と「標本化画像データ」とを比較するため、ｍ個の加算器及び比較器が並列して配置されている。そして、画像認識部７２は、標本化画像中の全ての画素とカーネル画像中の全ての画素との比較処理を並列して行う。さらに、図４に示すように、「テンプレート画像データ」と「標本化画像データ」とを比較する回路がｎ個並列して配置されている。そして、画像認識部７２は、全ての（ｎ個の）テンプレート画像に対応するカーネル画像と、標本化画像との比較処理も並列して行う。
【００３２】
アクチュエータ制御部７３は、２軸球面アクチュエータ３を制御する。これにより、アクチュエータ制御部７３は、画像認識部７２により検出された部分画像に相当する領域をズーム撮像ユニット２が撮像するように、ズーム撮像ユニット２を回動させる。具体的には、アクチュエータ制御部７３は、画像認識部７２により検出された部分画像に相当する領域をズーム撮像ユニット２が撮像するように、ズーム撮像ユニット２を回動させるための制御信号をコントローラ４に入力する。コントローラ４は、制御信号に基づいて、ズーム撮像ユニット２を回動させる角度（回動角度）を算出する。次いで、コントローラ４は、2軸ゴニオ自動ステージを当該角度回動させる。これにより、ズーム撮像ユニット2が回動される。
【００３３】
より具体的には、アクチュエータ制御部７３は、画像認識部７２により検出された部分画像の重心座標を算出する。ここで、重心座標とは、例えば、部分画像の輝度値の重心が位置する座標である。そして、アクチュエータ制御部７３は、当該重心座標に基づいて、ズーム撮像ユニット２を回動させる角度を決定する。
【００３４】
次に、本実施形態にかかる二眼カメラ１００の撮像方法について、図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、図５では、サンプル画像として、人物の顔の画像が用いられた場合を例示して説明する。この場合、テンプレート画像は、人物の顔の画像がモザイク処理された画像である。このテンプレート画像は、予め、メモリ５に記憶されている。
まず、撮像制御部７１は、広角撮像ユニット１によって撮像された広角画像をメモリ５に記憶する（ステップＳ１）。
【００３５】
次に、画像認識部７２は、ステップＳ１においてメモリ５に記憶された広角画像から、顔部を検出する（ステップＳ２；部分画像検出処理）。具体的には、画像認識部７２は、まず、広角画像を複数種類の解像度で標本化して複数の標本化画像を生成する。また、画像認識部７２は、テンプレート画像からカーネル画像を生成する。そして、画像認識部７２は、標本化画像をカーネル画像に基づいて走査し、標本化画像中のカーネル画像に近似する領域を部分画像として検出する。ここで、テンプレート画像は、人物の顔の画像がモザイク処理されたものであるため、画像認識部７２は、広角画像から人物の顔部に相当する部分画像を検出することとなる。また、ここでは、ステップＳ１においてメモリ５に記憶された広角画像中にＮ個（Ｎは、Ｎ≧０を満たす整数）の顔部に相当する部分画像が検出されたとして、以下の説明を行う。
【００３６】
次に、駆動制御部７３は、ステップＳ２において検出された部分画像（以下、顔部と称する。）の重心座標を算出し、当該顔部に番号（以下、顔番号と称する。）Ｘ（Ｘ＝０、１、・・・、Ｎ）を割り振る。そして、駆動制御部７３は、当該顔番号と重心座標とを対応付けてメモリ５に記憶する（ステップＳ３；駆動制御処理）。ここで、ステップＳ２において、広角画像中に複数の顔部が検出された場合、駆動制御部７３は、例えば、広角画像の左上から右下に向かって、顔部に順に顔番号を割り振る。
【００３７】
次に、駆動制御部７３は、Ｘの値を０に設定する（ステップＳ４；駆動制御処理）。次いで、駆動制御部７３は、メモリ５から、顔番号Ｘ番の座標情報（重心座標）を読み出す（ステップＳ５；駆動制御処理）。次いで、駆動制御部７３は、重心座標に基づいて、ズーム撮像ユニット２を回動させ、当該顔部を含む領域を撮像させる（ステップＳ６；駆動制御処理）。次いで、撮像制御部７１は、ズーム撮像ユニット２により撮像されたズーム画像をメモリ５に記憶する（ステップＳ７）。
【００３８】
次に、駆動制御部７３は、現在のＸの値に１を加算することにより、新たなＸの値を設定する（ステップＳ８；駆動制御処理）。次いで、駆動制御部は、ステップＳ８において得られた新たなＸの値がＮ以下であるか否かを判断する（ステップＳ９；駆動制御処理）。
【００３９】
ステップＳ９において、駆動制御部７３は、ステップＳ８で得られた新たなＸの値がＮ以下であると判断した場合には（ステップＳ９；Ｙｅｓ）、ステップＳ５に戻る。
ステップＳ９において、駆動制御部７３は、ステップＳ８で得られた新たなＸの値がＮより大きいと判断した場合には（ステップＳ９；Ｎｏ）、ステップＳ１に戻る。
【００４０】
以上、説明したように、本発明の実施形態にかかる二眼カメラ１００及び二眼カメラ１００の撮像方法においては、画像認識部７２によって、広角撮像ユニット１によって撮像された広角画像から、テンプレート画像に近似する部分画像が検出される。さらに、アクチュエータ制御部７３によって、ズーム撮像ユニット２が当該部分画像に相当する領域を撮像するように、当該部分画像の重心座標（位置情報）に基づいて２軸球面アクチュエータ３が制御される。換言すれば、本発明の実施形態にかかる二眼カメラ１００においては、ズーム撮像ユニット２が、テンプレート画像に近似する領域のみを撮像する。そのため、詳細画像の撮像が必要な部分を表す画像をテンプレート画像としておくと、当該必要な部分のみについてズーム撮像ユニット２が撮像を行うこととなる。これにより、必要な部分のみの詳細画像を撮像することができる。
【００４１】
また、テンプレート画像は、画像認識部７２によって検出される部分画像の雛形となるサンプル画像をモザイク処理した画像である。
通常、テンプレート画像と検出すべき画像とがほんの少しでも異なってしまうと、当該検出すべき画像を検出することができなくなってしまう。例えば、同じ対象物の画像であっても、２つの画像の輝度（明るさ）が異なる場合には、異なる対象物の画像として扱われてしまう。そのため、テンプレート画像として、検出される部分画像の雛形となるサンプル画像をモザイク処理した画像を用いることにより、画像認識部７２は、テンプレート画像と広角画像の輝度値に影響されずに、部分画像検出処理を行うことができる。
【００４２】
また、画像認識部７２は、広角撮像ユニット１によって撮像された広角画像を複数種類の解像度で標本化した複数の標本化画像を生成する。また、画像認識部７２は、テンプレート画像と類似するパターンであるカーネル画像（核関数）を生成する。そして、画像認識部７２は、標本化画像をカーネル画像に基づいて走査し、標本化画像中のカーネル画像に近似する領域を部分画像として検出する。
これにより、画像認識部７２は、標本化画像とカーネル画像とを比較することとなる。通常、標本化画像とテンプレート画像とを比較する場合、標本化画像及びテンプレート画像をベクトルで表現し、その二つのベクトルの距離を求める必要がある。当該距離を求める計算は複雑な計算であるため、部分画像検出処理の速度が遅くなってしまうという問題がある。しかし、画像認識部７２は、テンプレート画像と類似するパターンであるカーネル画像を予め生成しておく。そして、画像認識部７２は、標本化画像をカーネル画像に基づいて走査するだけで部分画像を検出することができる。換言すれば、画像認識部７２は、上記のような複雑な計算を行う必要がない。そのため、画像認識部７２における部分画像検出処理をより高速化することができる。
また、複数の加算器や複数の論理ゲート回路などを並列した簡単な比較回路を用いることにより、当該部分画像検出処理をハードウェア化することができる。
【００４３】
また、広角画像中の検出すべき部分画像の大きさを予め想定することは難しい。しかし、画像認識部７２は、複数種類の解像度で広角画像を標本化して、複数の標本化画像を生成する。そのため、広角画像を標本化する解像度を調節することにより、標本化画像における部分画像の大きさを、カーネル画像との比較の際、拡大縮小することができる。
図６に、広角画像が、横６×縦４で標本化された場合と、横１２×縦８で標本化された場合とを示す。図６に示すように、広角画像が横６×縦４で標本化された場合では、１マス（１画素）に含まれる顔部の範囲が、テンプレート画像における１マス（１画素）に含まれる顔部の範囲より大きい。そのため、広角画像が横６×縦４で標本化された場合、当該標本化画像とテンプレート画像とを比較することができない。一方、広角画像が横１２×縦８で標本化された場合では、１マス（１画素）に含まれる顔部の範囲が、テンプレート画像における１マス（１画素）に含まれる顔部の範囲とほぼ同じとなる。そのため、テンプレート画像に基づいて、広角画像から顔部を検出することができる。
したがって、適当な解像度で広角画像を標本化した標本化画像における部分画像の大きさと、テンプレート画像の大きさとを略同一とすることができる。これにより、広角画像中の検出すべき部分画像の大きさを考慮しなくても、画像認識部７２は当該部分画像を検出することができる。
【００４４】
さらに、ズーム撮像ユニット２は、広角撮像ユニット１によって広角画像が撮像される度に、ズーム画像を撮像し、メモリ５は、ズーム画像を順次記憶する。
これにより、メモリ５に順次記憶されたズーム画像を比較することにより、当該ズーム画像に含まれる検出すべき部分の計時変化を取得することができる。
図７に、本実施形態にかかる二眼カメラ１００をエレベータ２００内に設置した例を示す。図７（ａ）に示すように、二眼カメラ１００の広角撮像ユニット１によってエレベータ２００内の広角画像が撮像されると、当該広角画像に含まれる顔部が検出される。そして、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、ズーム撮像ユニット２によって、当該顔部を含む領域が撮像される。ズーム撮像ユニット２は、広角撮像ユニット１によって広角画像が撮像される度に、ズーム画像を撮像するため、図７（ｃ）に示すように、メモリ５に記憶されたズーム画像は、計時的に変化する。このようにして、二眼カメラ１００は、エレベータ２００内にいる人物の顔部の計時変化を取得することができる。
【００４５】
なお、サンプル画像は、人物の顔に限られず、検出したいものを表す画像であればなんであっても良い。例えば、人全体を検出する場合には、サンプル画像として、人の全体像を表す画像を用いればよい。また、サンプル画像として数字の形を表す画像を用いても良い。例えば、二眼カメラ１００を駐車場などに設置した場合、サンプル画像として数字の形を表す画像を用いることにより、駐車場の各駐車スペースにふられた番号を検出することができる。これにより、空いている駐車スペースが何番であるかを駐車場の入り口において知らせるシステムを構築することも可能である。
【００４６】
また、カーネル画像を予め生成しておき、テンプレート画像の代わりにカーネル画像がメモリ５に記憶されていてもよい。これにより、画像認識部７２においてカーネル画像を生成する処理を省略することができる。
また、画像認識部７２による部分画像検出処理は、カーネル画像を用いる方法に限定されるものではない。例えば、画像認識部７２は、標本化画像を現すベクトルとテンプレート画像を表すベクトルとを生成し、両ベクトルの距離を求めることによって、部分画像を検出してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態にかかる二眼カメラの一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる二眼カメラの概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態における、広角撮像ユニットの撮像範囲と、ズーム撮像ユニットの撮像範囲との関係を示す図である。
【図４】本発明の実施形態にかかる画像認識部の回路構成の一例を説明する回路図である。
【図５】本発明の実施形態にかかる撮像方法を説明するフローチャートである。
【図６】広角画像の標本化と、標本化画像とカーネル画像との比較を説明する図である。
【図７】本実施形態にかかる二眼カメラをエレベータ内に設置した例を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  広角撮像ユニット
２  ズーム撮像ユニット
３  ２軸球面アクチュエータ（駆動部）
５  メモリ（ズーム画像記憶部）
７２  画像認識部（部分画像検出部）
７３  アクチュエータ制御部（駆動制御部）
１００  二眼カメラ（撮像装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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