(57)【要約】      （修正有）【課題】複数のカメラの正確な位置決めとカメラ操作を容易とし、複数カメラ間の位置関係を常に正確に保ちながら操作容易にしたカメラ装着用雲台と雲台を支持し、かつ複数のカメラを搭載する固定台の構成およびそれらを制御操作する電子カメラシステム装置を提供し、固定台に搭載した複数カメラ画像より得られた画像の位置関係画面と雲台に搭載したカメラと連携を保ちながら制御操作することにより、雲台搭載のカメラの目標対象物のスピーディかつ的確な捕捉、対象物の位置関係の把握、高速ズームフォーカス等、より高度な機能を備えたカメラシステム装置を提供する。【解決手段】複数のカメラから成る電子カメラシステム装置において、パン方向およびチルト方向に制御可能な雲台１０１上に装着されカメラ１００と、雲台を支持する固定台１０２に装着された複数カメラがそれぞれが連携して操作可能とされる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のカメラからなる電子カメラシステムにおいて、パン方向及びチルト方向に制御可能な雲台上に装着されたズームカメラと該雲台を支える固定部にカメラ単一の機能として９０度以上の撮像水平画角を持つ複数のカメラを搭載すると共に、前記複数カメラは得られた映像を合成し、略全周囲画像の水平広画角映像を得る手段を持ち、前記複数カメラによる略全周囲の水平広画角信号と、雲台に装着された該ズームカメラによる画像信号をひとつのモニター又はスクリーンに複数画面で分割表示またはピクチャーインピクチャー表示する分割表示手段を持つ事を特徴とする電子カメラシステム装置。
【請求項２】
前記モニターまたはスクリーン上に表示された略全周囲の水平広画角映像画面の領域を指定することにより前記ズームカメラを方向と画角を制御することを特徴とする請求項１に記載の電子カメラシステム装置。
【請求項３】
前記雲台に搭載されたズームカメラから得られたズーム画面領域を指定することにより前記ズームカメラズームカメラを方向と画角を制御することを特徴とする請求項１に記載の電子カメラシステム装置。
【請求項４】
前記固定台に集音マイクを複数設置することにより全方位の音源を集音すると同時に、該マイクの出力信号を演算し、マイクの集音範囲を可変可能とすることにより、発生する音源の方向を特定し、前記雲台に搭載されたズームカメラを音源方向の映像を撮像する方向に制御することを特徴とする請求項記載１または請求項２及び請求項３に記載の電子カメラシステム装置。
【請求項５】
前記雲台を支持する固定部にスピーカを装着し、音を発生させる機能を持つ事を特徴とする請求項１または請求項４に記載の電子カメラシステム装置。
【請求項６】
前記雲台に搭載されるズームカメラは同一機能を持つ２台のズームカメラを水平に略７０ｍｍ離間し、かつ撮像光軸に対し平行に並べた事を特徴とする請求項１または請求項４及び請求項５に記載の電子カメラシステム装置。
【請求項７】
前記複数カメラによる略全周囲の水平広画角信号と、雲台に装着された該ズームカメラによる画像信号の２映像信号を１画面として表示するモニターはタッチパネルで領域を指定する手段を持ち前記モニター上に表示された略全周囲の水平広画角信号画面の所望の範囲を前記タッチパネル入力手段で囲み、しるし付けするステップと、前記囲みしるし付けされた範囲の拡大画像枠を確定するステップと、前記拡大画像枠を捕捉するための雲台制御信号とズーム制御信号とを前記雲台制御手段およびズームカメラ制御手段に送信するステップとをさらに含む事を特徴とする請求項１または請求項４または請求項５に記載の電子カメラシステム装置。
【請求項８】
前記複数カメラによる略全周囲の水平広画角信号と、雲台に装着された該ズームカメラによる画像信号の２映像信号を１画面として表示するモニターはタッチパネルで領域を指定する手段を持ち前記モニター上に表示されたズームカメラ画像出力の所望の範囲を前記タッチパネル入力手段で囲みしるし付けするステップと、前記囲みしるし付けされた範囲の拡大画像枠を確定するステップと、前記拡大画像枠を捕捉するための雲台制御信号とズーム制御信号とを前記雲台制御手段およびズームカメラ制御手段に送信するステップとをさらに含む事を特徴とする請求項１または請求項４または請求項５に記載の電子カメラシステム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ワイドカメラとズームビデオカメラから成る複数のビデオカメラが連動して操作可能なビデオカメラ撮像装置およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】  ビデオカメラシステムは監視カメラ、防犯カメラとしてセキュリティ用、放送用、会議用など多様化した分野で利用されてきており、夫々の利用目的に応じた撮像システム、撮像画像品質、利便性などが求められている。特に、最近は撮像現場とモニターまたは表示現場とが離れた場所にあったり、カメラの遠隔操作・制御が必要になったりする。また、撮影された映像信号をＬＡＮ、ＷＡＮなどのインターネット回線を始めとして有線、無線などの各種ネットワーク回線により遠隔地へ伝送したり、遠隔地からネットワーク回線を介して操作・制御することも行われるようになってきている。【０００３】  撮像カメラは撮像対象を的確にとらえ、希望するアングルフレームで対象物をとらえる必要があり、そのためにズームレンズ方式によりまず対象物を狙って撮像表示アングルフレームを可変として的確なサイズで撮像する。このズームレンズカメラ方式では撮像アングルフレームを可変できるため、対象物をとらえるにはまず広角アングルにて対象物にねらいを定め、ズームイン（狭角表示、望遠撮像）を行う。【０００４】  これらのカメラの操作にはパン（左右）方向、チルト（上下）方向操作を実行する雲台が利用される。雲台上にカメラを載せて、上下左右方向にカメラを動かし、カメラレンズのズームイン、ズームアウトをモニター画面上で監視しならが行う。このようなビデオカメラシステムにおいては、遠隔地のモニター画面上からカメラ操作を行うためまずモニター画面で広角画像にて対象物にねらいを定め、対象物に向けてパン・チルト雲台操作信号を送り、カメラを上下・左右方向に移動させると同時にカメラズームにより所望のアングルフレームを定めることとなる。【０００５】  しかしながら、このようにモニター画面上の広角映像から拡大対象のターゲットを定めズームインを行うことは、広角画像画面からターゲットを探しだす必要があり操作としては困難であり、拡大すべき対象が間違っていたりすると、再度広角画面に戻して拡大対象物を探しなおして拡大するというなどの不都合が生じる。
これらの不都合を解決するために種々の方法が提案されているが、その一つの有効な方法は追加のサブ（またはスレーブ）カメラを設けることである。このサブカメラと主カメラの複数のカメラシステムにより、一方のカメラで広角または全方位を映し出し、拡大対象物を特定し、他方のカメラで対象物を拡大（ズームイン）することができる。広角または全方位画像から拡大したい対象物を広角画像の位置座標として算出しズームカメラで特定する方法は特許文献１に示されている。また、広角カメラで撮像範囲を監視しながら他方のカメラで撮像対象を拡大する他の方法も特許文献２に示されている。【０００６】  これら複数のビデオカメラを連携して操作させるにはその設置方法、設置間隔、操作連動方法など厳密に行う必要があるため実現が困難であった。特に広角画面または全方位画面から拡大対象の目的物の位置を算定し、他方のズームカメラまたは拡大カメラで拡大画像を得るには双方のカメラの間隔・距離、ターゲット方向、位置基準値の設定などが要求される。【０００７】  これら一方のビデオカメラが固定されているような状態では固定カメラは全方位カメラまたは超広角カメラで構成され全体画像の把握、位置基準測定を主たる目的として利用している。（特許文献１）。【０００８】    複数のカメラによる利点を生かし相互の画像出力を同じように利用して映像切替えを行ったり、オーバーラップ、２画面表示、画像補完など両方（複数）カメラの映像出力を利用することは困難であった。
【特許文献１】特開２００６−１２８９３２号公報
【特許文献２】特開２００８−５０７２２９号公報
【０００９】
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】    本発明では、従来複数カメラの位置関係を正確に定め複数カメラを効果的に利用するのに困難であった複数のカメラの正確な位置決めとカメラ操作を容易とし、複数カメラ間の位置関係を常に正確に保ちながら操作容易にした複数のカメラ装着用雲台構成およびそれらを制御操作する複数カメラシステム装置の提供を目的とする。【００１１】  また、本発明では、既に設置されている１台の監視カメラやＣＣＴＶカメラなどの既存施設を利用して複数カメラ設置を可能とするハイブリッドカメラ装置およびシステムの提供を目的とする。【００１２】  また、本発明では、ハイブリッドカメラによるズームインやズームアウト操作など行うにあたり利便性の高いユーザインターフェースに優れた方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】  上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、複数のカメラから成る電子カメラシステム装置において、パン方向およびチルト方向に制御可能な雲台上に装着されたズームカメラと該雲台を支持する固定部に装着される複数の広角カメラによって構成され、ズームカメラと複数の広角カメラはそれぞれが連携して操作可能とされることを特徴とする。前記固定部に装着される複数の広角カメラ映像は全周囲映像信号として合成され、一つのビデオ信号に変換される、さらにズームカメラ映像信号と合成されてモニター上に表示される。略全周囲の水平広角画面はモニター画面の下部に雲台上のズームカメラ映像は上部に表示される。【００１４】  請求項２に記載の発明は、請求項１によって得られた略全周囲の水平広角画面で指定された領域の方向と画角を前記ズームカメラに反映させ、略全周囲画像から対象物を抽出したズームカメラ映像を得る。ズームレンズはオートフォーカス機能を有しており選択された領域の範囲を詳細に表示する。【００１５】  請求項３に記載の発明は、ズームレンズで得られた映像をさらに拡大表示する機能である。ズームカメラから得られた映像のモニター上の領域を指定し、その領域の方向と拡大情報をズームレンズに与え、さらに詳細画像を得る。【００１６】  請求項４に記載の発明は、前記固定部に複数の集音マイクを搭載することで、ビデオカメラ装置周辺の音場情報得て、その音源の方向情報をズームカメラの方向を指示するものである。【００１７】  請求項５に記載の発明は前記固定部に音声発生のスピーカーを設置したもので、案内や警告音声を発生させる事が出来、映像情報と音場情報を得ることにとどまらず、音声情報を発信可能とする。【００１８】  請求項６に記載の発明は、雲台に搭載するズームカメラ複数とし、立体映像及び対象物の距離情報を得ることが可能となる。前記ズームカメラの２台は所定間隔で、同一の焦点距離で、かつ被写体に向かって並行な光軸関係で雲台上に配置され、前記２台のカメラの映像出力のずれ量により被写体までの距離測定を行うことを特徴とする。【００１９】  請求項７及び請求項８に記載の発明は、モニター上の略全周囲の水平広角画面とズームカメラの画面領域の指定し、ズームカメラのターゲット捕捉制御する事を特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】  このような請求項１，請求項４，請求項５，請求項６の発明による構成により、本発明を用いたカメラシステムでは、雲台のズームカメラと雲台を支える固定部に設置された広角カメラ、全音場集音マイクによって、視点が同じ、音場方向が一致する構造を持っているため、従来複数カメラの位置関係を正確に定め複数カメラを効果的に利用するのに困難であった複数のカメラの正確な位置決めとカメラ操作を容易とし、複数カメラ間の位置関係を常に正確に保ちながら操作容易にできる。固定部の複数カメラの画面と雲台上のズームカメラ画面を一つのモニター画面上に表示し、ズームカメラの制御行う事を可能すると同時に伝送負荷も低減出来、雲台上のズームカメラでスピーディかつ的確にズームイン（拡大化）したり、ズームアウト（広角化）したりする被写体捕捉操作を容易に行いうる効果がある。また、複数のカメラを操作するため各種工夫されたユーザインターフェースが提案されているが、本発明では複数カメラのズームインやズームアウト操作など行うにあたりタッチパネルやタッチペンによる利便性の高いユーザインターフェースに優れた方法を達成できるなどの効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】  次に、本発明を具体化した実施形態を図に基づいて説明する。図１は本発明に係るカメラ部の一例を説明する説明図で、ズームカメラを雲台上に取り付け、雲台を支持する固定部で構成されるカメラ部１００の正面図、側面図、平面図を示す。図は説明の都合上模式的に描いてある。【００２２】  図１においてカメラユニット部１００はパン（水平方向回転）及びチルト（垂直方向回転）する雲台である架台１０１とこれを支持する固定部１０２より構成されている。１０１の雲台にはズームカメラ１０３の筐体１０８がチルト軸１１０と結合し、チルト回転可能となっている。チルト回転軸を支える架台であるパン部１０９は固定部１０２と結合されパン（水平方向回転）可能となっている。固定部には複数の広角カメラ１０４，１０５，１０６，１０７と複数の集音マイク１１１，１１２，１１３，１１４が９０°分割で配置される。また固定部には発音部材のスピーカ１１５，１１６が設置される。【００２３】  図２はカメラユニット１００のパン，チルトの動作状態を示したものである。平面パン図はズームカメラ１０３の筐体である１０８をパン（水平方向回転）した状態を示している。そのパン角はθｐ  １１７である。側面チルト図はチルト角θｔ  １１８の状態を示している。【００２４】  図３は固定部の複数の広角カメラの画角１２０，１２１，１２２，１２３と雲台上のズームカメラの画角１１９を平面図として示している。固定部の広角カメラの画角は略９０°に設定し、４台用いて全周囲画角を得ている。ズームカメラの画角１１９は可変であり、その方向も自由である。【００２５】  図４は固定部に設置された、複数の集音マイク１１１，１１２，１１３，１１４を配置したマイク配置上面図である。例として４個の集音マイクを９０°分割に配置した。図１での正面図で固定部の広角カメラ１０４の位置を前方とした。前方のマイク１１１，右のマイク１１２，後ろのマイク１１３，左のマイク１１４が固定部１０２に設置される。集音マイク１１１，１１２，１１３，１１４は単一指向性マイクを使用した。【００２６】  図５はマイクの集音指向性を示す上面図である。前方のマイク１１１による前方マイク集音音場１２４，右のマイク１１２による右マイク集音音場１２５，後マイク１１３による後マイク集音音場１２６，左のマイク１１４による左マイク集音音場１２７を示す。略狭指向性の音場特性１２８は前方マイク音場１２４から右マイク集音音場１２５と左マイク集音音場１２７を差し引く事により得られる。逆にすべてのマイク音場特性を加算すれば全周音場を得ることができる。【００２７】  図６は固定部の複数広角カメラによる全周囲映像１２９を下部に、上部に雲台に架設されたズームカメラによる映像１３１を表示したモニター画面を示す。全周囲映像画面の一部分を指定した領域１３０情報をズームカメラに送り、指定された方向、画角に基づく映像を１３１として表示している【００２８】  図７は固定部の複数広角カメラによる全周囲映像１２９を下部に、上部に雲台に架設されたズームカメラによる映像１３２を表示したモニター画面を示す。モニター上に表示されたズームカメラによる映像１３２の一部の領域１３３を指定すると、その画角、方向の情報はズームカメラに送られ、映像１３４として詳細拡大映像を得る事が可能である。【００２９】  このように複数の固定広角カメラによる全周囲映像１２９とズームカメラ映像による映像をモニター上に表示し、全周囲映像又はズームカメラ映像の領域を指定し、その方向画角情報をズームカメラに容易に反映させる事が出来る。領域の指定はマウスやタッチパネルによるタッチペン等による領域指定が可能であり、ユーザーインターフェースの利便性を高めることが出来る。【００３０】  図８はパン、チルト動作可能な雲台上に２台のズームカメラを搭載し距離測定と立体映像を取得するカメラの構造説明図である。図８において、２つのズームカメラ１３５，１３６は、所定の間隔の距離ｄ  １３９で離間し、それぞれの撮像光軸１４０，１４１は平行に保ち、設置する。距離ｄ＝略７０ｍｍとした。これは人の眼間距離のほぼ等しく設定したものであり、両眼の視差画像を撮像可能とするものである。２つのズームレンズは同一のものを使用すること、又２つのズームレンズによる両眼視差画像は同期して撮像することが必要であり、一つのＣＰＵ，ＦＰＧＡ等を用い演算制御（説明略）同期映像を取得する。【００３１】  図９は図８における距離測定と立体映像を取得するカメラのパンおよびチルト動作例を示す。この構造を採用することで撮像ターゲットの捕捉の迅速性と自由度を高める事が出来る。【００３２】  図１０は本発明による映像信号処理を説明するブロック図である。雲台上のズームカメラ６０１，固定部には複数の広角カメラ６０２〜６０５が装着され、それぞれのカメラからはＣＣＤ６０６、６０８を駆動するためのＴＧ（Ｔｉｍｉｎｇ  Ｇｅｎｅｒｔｏｒ）６０７によりＣＣＤ出力信号が取り出され、雲台上のズームカメラの信号はスリップリング６０９を経由してノイズ除去のためのＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ；相関二重サンプリング）回路６２１を経て，ＡＤ変換ＡＤＣ６２３に送られる。固定部の複数カメラのＣＣＤ６０８の信号はスリップリング６０９を経由せずＣＤＳ６２２を経てＡＤＣ６２３に送られる。それぞれの信号を映像信号処理回路６２４，６２５で処理してズームカメラ映像信号６２６及び広角カメラ合成映像信号６２７を出力する。ズームカメラ映像信号６２６及び広角カメラ合成映像信号６２７をＰＩＰ処理部６３０に入力しＰｉｎＰ信号６３４を得る。モニター７１０は、このＰｉｎＰ信号入力を受けてモニター下部に全周囲映像７１１，上部にズームカメラ映像７１２を表示する。ＰＣ（図示せず）からの制御は入力手段７１４と制御ボード７１３による。表示画面が７１５がタッチパネルであるときはタッチペン７１６で入力可能である。請求項１，請求項７，請求項８で示される本発明によれば、より簡便に所望の映像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】  本発明によるカメラユニットの説明図である。
【図２】  本発明によるカメラユニットのパン及びチルトの説明図である。
【図３】  本発明によるカメラユニットの画角説明図である。
【図４】  本発明による集音マイクの配置の説明図である。
【図５】  本発明による集音マイクの音場指向性の説明図である。
【図６】  本発明によるズームカメラ、固定部の複数広角カメラ映像の表示画面及び領域指定の説明図ある。
【図７】  本発明によるズームカメラ、固定部の複数広角カメラ映像の表示画面及び領域指定の説明図ある。
【図８】  本発明によるカメラユニットの説明図である。
【図９】  本発明によるパン及びチルトの説明図である。
【図１０】  本発明によるカメ信号処理の説明図である。
【符号の説明】１００  カメラユニット
１０１  パン、チルト部
１０２  固定部
１０３  ズームレンズ
１０４  広角レンズ
１０５  広角レンズ
１０６  広角レンズ
１０７  広角レンズ
１０８  ズームレンズ筐体
１０９  パン部
１１０  チルト軸
１１１  集音マイク
１１２  集音マイク
１１３  集音マイク
１１４  集音マイク
１１５  スピーカ
１１６  スピーカ
１１７  パン角度
１１８  チルト角度
１１９  ズームカメラ撮像範囲
１２０  前方広角カメラ撮像範囲
１２１  右方広角カメラ撮像範囲
１２２  後方広角カメラ撮像範囲
１２３  左方広角カメラ撮像範囲
１２４  前方集音マイク指向性
１２５  右方集音マイク指向性
１２６  後方集音マイク指向性
１２７  左方集音マイク指向性
１２８  前方集音マイク狭指向性例
１２９  全周囲映像表示
１３０  全周囲映像内の領域指定部分
１３１  ズームカメラ映像表示
１３２  ズームカメラ映像表示
１３３  ズームカメラ映像内の領域指定部分
１３４  ズームカメラ映像表示
１３５  ズームカメラ
１３６  ズームカメラ
１３７  パン角度
１３８  チルト角度
１３９  ズームカメラの撮像光軸
１４０  ズームカメラの撮像光軸
１４１  ズームカメラ間距離
６００  ズームカメラ部
６０１  ズームカメラ
６０２  固定部広角カメラ
６０３  固定部広角カメラ
６０４  固定部広角カメラ
６０５  固定部広角カメラ
６０６  ＣＣＤ
６０７  ＴＧ
６０８  ＣＣＤ
６０９  スリップリング
６１０  カメラヘッドユニット部
６２０  映像信号処理部
６２１  ＣＤＳ
６２２  ＣＤＳ
６２３  ＡＤＣ
６２４  映像信号処理回路
６２５  映像信号処理回路
６２６  ズームカメラ映像出力
６２７  広角カメラ合成映像出力
６３０  ＰＩＰ処理・エンコード部
６３１  ＰｉｎＰ回路
６３２  出力選択回路
６３３  ＮＴＳＣエンコーダ
６３４  ズーム映像広角合成映像のＰｉｎＰ信号
７１０  モニター
７１１  全周囲映像
７１２  ズームカメラ映像
７１３  制御ボード
７１４  入力手段
７１５  タッチパネル
７１６  タッチペン
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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