(57)【要約】【課題】  監視カメラを回転させながら動画を撮影したときの映像ぶれを低減できる監視カメラシステムを得る。【解決手段】  動画像を撮像する撮像部と、この撮像部が水平又は垂直方向に回転するよう動作する回転駆動部とを有する監視用撮像装置、並びに上記撮像部の撮像した画像から出力画像を切り出す画像切出部と、上記出力画像を外部へ出力する画像出力部と、上記撮像部が水平又は垂直方向に回転するよう上記回転駆動部を制御する回転制御部とを有する監視装置を備え、上記画像切出部は、上記撮像部が回転するときの目標回転速度に対応する速度変動パターンを予め記憶しておき、上記回転駆動部が上記撮像部を回転するよう動作しているときには上記目標回転速度及び上記速度変動パターンから上記画像のぶれ量を算出して、該ぶれ量に基づき上記出力画像の切り出し位置を決定する。【選択図】          図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動画像を撮像する撮像部と、
この撮像部が水平又は垂直方向に回転するよう動作する回転駆動部とを有する監視用撮像装置、
並びに上記撮像部の撮像した画像から出力画像を切り出す画像切出部と、
上記出力画像を外部へ出力する画像出力部と、
上記撮像部が水平又は垂直方向に回転するよう上記回転駆動部を制御する回転制御部とを有する監視装置を備え、
上記画像切出部は、上記撮像部が回転するときの目標回転速度に対応する速度変動パターンを予め記憶しておき、上記回転駆動部が上記撮像部を回転するよう動作しているときには上記目標回転速度及び上記速度変動パターンから上記画像のぶれ量を算出して、該ぶれ量に基づき上記出力画像の切り出し位置を決定することを特徴とする監視撮像システム。
【請求項２】
上記回転駆動部の動力源はステッピングモータであり、
上記画像切出部は、上記速度変動パターンに基づいて上記目標回転速度と上記ステッピングモータの駆動パルス周期の実回転速度との差分から上記画像のぶれ量を算出することを特徴とする請求項１記載の監視撮像システム。
【請求項３】
上記監視用撮像装置に上記撮像部の振動を検知する振動センサを備え、
上記画像切出部は、上記回転駆動部が上記撮像部を回転させていないときには、上記振動センサの検出した上記振動情報に基づいて上記画像のぶれ量を算出して該ぶれ量に基づき上記出力画像の切り出し位置を決定し、上記回転駆動部が上記撮像部を回転させているときには、上記振動センサの検出した上記振動情報に基づいて算出した上記画像のぶれ量と上記撮像部を回転させるときの上記目標回転速度及び上記速度変動パターンから算出した当該画像のぶれ量との差分に基づき、当該出力画像の切り出し位置を決定することを特徴とする請求項１記載の監視撮像システム。
【請求項４】
上記撮像部は、上記画像を拡大して撮像するズーム機能を有し、
上記画像切出部は、上記撮像部の回転と上記ズーム機能とが同時に実行されているときには、該ズーム機能のズーム倍率に応じて上記ぶれ量をさらに補正することを特徴とする請求項１記載の監視撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、監視カメラを搭載し、この監視カメラを水平又は垂直に回転させる回転台を有する監視カメラ装置と、この監視カメラ装置を制御する監視装置とからなる監視カメラシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の監視カメラシステムには、監視カメラを搭載し、この監視カメラを水平又は垂直に回転させる回転台を有し、ステッピングモータ等の動力源から減速機を介して回転台を回転駆動するものがある。
【０００３】
また、従来技術として、動画撮影時に、画像処理により検出したフィールド間での画像のぶれ量に相当する動きベクトルに応じて、フィールド単位の画像から必要な範囲を切り出すことにより、像ぶれを補正するブレ補正装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２２８６４４号公報（第５−７頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の監視カメラシステムにおいては、ステッピングモータの回転速度にムラがあることに起因して、監視カメラで撮影している映像にぶれが生じてしまうという問題点があった。
【０００６】
また、特許文献１の技術をステッピングモータにて駆動する従来の監視カメラシステムに適用したとすると、監視カメラを回転させながら動画を撮影した場合、画像処理により検出した動きベクトルに応じて画像の切り出し位置を決定するが、画像の動きが外乱によるぶれによるものなのか回転台の回転動作によるものなのかを特定することが難しく、回転台の回転動作を外乱によるぶれによるものと誤認識してしまい、その結果、回転台の回転に対して動きベクトルに応じたぶれ補正をしてしまい、映像の張り付きが生じてしまうという問題点があった。
【０００７】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、監視カメラを回転させながら動画を撮影したときの映像ぶれを低減できる監視カメラシステムを得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る監視撮像システムは、動画像を撮像する撮像部と、この撮像部が水平又は垂直方向に回転するよう動作する回転駆動部とを有する監視用撮像装置、並びに上記撮像部の撮像した画像から出力画像を切り出す画像切出部と、上記出力画像を外部へ出力する画像出力部と、上記撮像部が水平又は垂直方向に回転するよう上記回転駆動部を制御する回転制御部とを有する監視装置を備え、上記画像切出部は、上記撮像部が回転するときの目標回転速度に対応する速度変動パターンを予め記憶しておき、上記回転駆動部が上記撮像部を回転するよう動作しているときには上記目標回転速度及び上記速度変動パターンから上記画像のぶれ量を算出して、該ぶれ量に基づき上記出力画像の切り出し位置を決定するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る監視カメラシステムは、画像切出部が、撮像部の回転するときの目標回転速度に対応する速度変動パターンを予め記憶しておき、回転駆動部が上記撮像部を回転するよう動作しているときには上記目標回転速度及び上記速度変動パターンから画像のぶれ量を算出して、該ぶれ量に基づき出力画像の切り出し位置を決定するようにしたので、撮像部を回転しながら動画像を撮像したときの映像ぶれを低減することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の監視カメラ装置の外観図である。
【図２】実施の形態１に係る監視カメラ装置におけるカメラ部１が回転するときの目標回転速度と実回転速度との関係を示す図である。
【図３】実施の形態１に係る監視カメラ装置における映像ぶれ補正制御の流れを示すフローチャートである。
【図４】振動センサによる映像ぶれを補正した場合の、撮影画像の時間的変化を示す図である。
【図５】実施の形態２に係る監視カメラ装置において、実施の形態１の映像ぶれの補正及び振動センサによる映像ぶれの補正をした場合の、撮影画像の時間的変化を示す図である。
【図６】実施の形態３に係る監視カメラ装置における映像ぶれ補正制御の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明の監視カメラ装置の外観図である。図において、監視用撮像装置としての監視カメラ装置は、動画像を撮像する撮像部としてのカメラ部１、回転駆動部２、ベース部３で構成されている。また、監視カメラ装置には監視カメラ装置を制御する監視装置（図示せず）が接続されており、監視装置からの指示により監視カメラ装置はカメラ部１の撮影を開始又は停止したり、カメラ部１を回転させたりする。
回転駆動部２にはステッピングモータ等の動力源が設けられており、監視装置からカメラ部１を水平又は垂直方向に回転させる指示を受けると、ステッピングモータが減速機を介して、回転駆動部２をベース部３に対して水平方向に回転駆動し、また、カメラ部１を回転駆動部２に対して垂直方向に回転駆動することで、カメラ部１を任意の方向に向けることができる。
【００１２】
また、監視装置には画像出力部としての表示部を有し、カメラ部１で撮像した画像が監視装置に入力されると、監視装置は入力された画像のぶれを補正した画像を出力画像として表示部に表示させる。
【００１３】
次に、実施の形態１における回転駆動部２の動力源はステッピングモータであるが、ステッピングモータは、１回のパルス信号の入力に対し一定の角度だけ回転するものなので、一定の駆動パルス周期でパルス信号を入力することによって、駆動パルス周期に応じた速度でカメラ部１を回転制御することができる。しかしながら、１回のパルス信号の入力に対する回転速度を一定にすることは難しく、１回の駆動パルス周期内で速度ムラが生じてしまう。
【００１４】
図２は、実施の形態１に係る監視カメラ装置におけるカメラ部１が回転するときの目標回転速度と実回転速度との関係を示す図であり、縦軸は角速度ω（°/ｓ）、横軸は時間ｔ（ｓ）を示している。ユーザが監視装置を介してカメラ部１の回転方向及び回転速度を指示するが、図において、目標回転速度ａはユーザに指示された回転速度であり、実回転速度ｂは実際にカメラ部１が回転するときの回転速度である。また、ｃ及びｄは目標回転速度ａと実回転速度ｂとの差分、ｅはステッピングモータの駆動パルス周期、ｅ１は実回転速度ｂが目標回転速度ａを上回っている時間、ｅ２は実回転速度ｂが目標回転速度ａを下回っている時間を示している。
【００１５】
図２に示すように、ステッピングモータが回転駆動する際には、目標回転速度ａと実回転速度ｂとの間に差分ｃ及びｄが生じる。この差分ｃ及びｄが生じることにより、ステッピングモータ駆動によるカメラ部１の回転速度に速度ムラが発生し、その結果、カメラ部１で撮像した動画像に映像ぶれが発生してしまう。
【００１６】
本発明における監視カメラ装置では、目標回転速度ａ及び駆動パルス周期ｅが一定になるよう回転駆動部２を制御するため、差分ｃ、ｄの面積比は同一となる。
この原理を利用して、駆動パルス周期ｅ毎に発生する差分ｃから画像のぶれ量を判断し、この画像のぶれ量分に応じて画像の切り出し位置を決定して出力画像を切り出すことで、ステッピングモータの回転駆動により発生する映像ぶれを補正する。このとき、画像の切り出し位置は撮像した画像に対し時間ｅ１及びｅ２とで互いに逆の方向に補正される。
【００１７】
次に、実施の形態１に係る監視カメラ装置における映像ぶれ補正制御の流れを図３のフローチャートを用いて説明する。
【００１８】
まず、実際にステッピングモータを駆動させ、図２に示したようなカメラ部１の回転するときの速度変動パターンについて、時間経過及び角速度を実測又は画像切出部としてのＣＰＵが解析し（Ｓ３−１）、速度変動パターンとしてＣＰＵに記憶する（Ｓ３−２）。このとき、水平及び垂直方向それぞれの回転動作に対し、制御可能な回転速度全てに対する速度変動パターンを実測又は解析し、目標回転速度それぞれに対する目標回転速度と実回転速度との関係をＣＰＵに記憶させておく。
【００１９】
ＣＰＵは、ユーザが監視装置の操作部から入力指示する等によって監視カメラ装置がカメラ部１を回転させる回転動作が開始したかどうかを判断し（Ｓ３−３）、回転動作が開始していないと判断した場合にはＳ３−３へ戻る。
【００２０】
Ｓ３−３で監視カメラ装置の回転動作が開始したと判断した場合には、ユーザが入力指示した水平又は垂直方向のカメラ部１の回転速度がＣＰＵに入力される（Ｓ３−４）。このユーザにより入力された回転速度が目標回転速度である。
ＣＰＵは、Ｓ３−２でＣＰＵに記憶した速度変動パターンから、目標回転速度に対応する速度変動パターンを抽出し、図２に示した目標回転速度ａと実回転速度ｂとの差分ｃに基づき画像のぶれ補正量を算出する。駆動パルス周期に対してｅ１の時間には、実回転速度が目標回転速度より速く回転しているので、ＣＰＵは、差分ｃに対するぶれ補正量にしたがってカメラ部１の撮影した画像の切り出し位置をカメラ部１の動きの逆方向に戻して、出力画像を切り出してＳ３−３へ戻る。駆動パルス周期に対してｅ２の時間には、実回転速度が目標回転速度より遅く回転又は停止しているので、ＣＰＵは、差分ｃに対するぶれ補正量にしたがってカメラ部１の撮影した画像の切り出し位置をカメラ部１の動いている方向に移動して、出力画像を切り出して（Ｓ３−５）、Ｓ３−３へ戻る。
【００２１】
このようにして、ステッピングモータによるカメラ部１の回転駆動において、速度ムラに起因して発生する映像のぶれ量に応じて出力画像の切り出し位置を変更することにより、カメラ部１を回転させながら動画を撮影したときの映像ぶれを補正し、カメラ部１の回転時の映像をなめらかに表示部に表示させることができるようになる。
【００２２】
上記実施の形態１では、差分ｃに対するぶれ補正量にしたがってｅ１及びｅ２の時間の画像切り出し位置を決定したが、差分ｃ及び差分ｄそれぞれのぶれ補正量を算出し、それぞれのぶれ補正量に対してｅ１及びｅ２の時間の画像切り出し位置を決定するようにしてもよい。
【００２３】
実施の形態２．
監視カメラシステムにおいて、監視カメラ装置にカメラ部１の振動を検知するジャイロセンサ等の振動センサを設け、振動センサにより検出された振動情報に基づき映像ぶれの補正を行う場合には、振動センサが、外乱による振動に加えて監視カメラ装置の回転動作による振動も検知してしまうことがある。このとき、振動センサが検出した振動情報に基づき、撮像した画像の切り出し位置をカメラ部１の動きの逆方向に移動させて、画像ぶれを相殺すること映像ぶれの補正を行うので、カメラ部１が回転しているにも関わらず画像の撮影位置が変化しないという現象が発生することがある。
【００２４】
実施の形態２では、振動センサにより映像ぶれの補正を行う監視カメラシステムにおいて、実施の形態１で説明した監視カメラ装置を回転動作しながら動画を撮影したときの映像ぶれの補正をすることで、監視カメラ装置を回転動作しながら動画を撮影しているときにも、良好に映像ぶれを補正することができることについて説明する。
【００２５】
図４は、監視カメラ装置を回転動作したときの映像ぶれの補正をせずに、振動センサによる映像ぶれを補正した場合の、撮影画像の時間的変化を示す図であり、図５は、実施の形態２に係る監視カメラ装置において、監視カメラ装置を回転動作したときの映像ぶれの補正及び振動センサによる映像ぶれの補正をした場合の、撮影画像の時間的変化を示す図である。図において、画像ｈはカメラ部１により動画を撮影したときの画像の変化を示しており、画像ｈ１から画像ｈ２の区間は回転駆動部２を停止し、画像ｈ２から画像ｈ３及び画像ｈ２から画像ｈ５の区間は回転駆動部２を回転動作し、画像ｈ３から画像ｈ４及び画像ｈ５から画像ｈ４の区間は再び回転駆動部２を停止した状態で撮影している。また、Ｉ１からＩ５は人物などの移動している移動対象物であり、Ｊ１からＪ５は建物などの移動していない固定対象物である。
【００２６】
画像ｈ１から画像ｈ２の区間では回転駆動部２が停止しているので、外乱による振動に対する映像ぶれの補正が行われ、移動対象物Ｉ１は画像上でＩ２の位置に移動し、固定対象物Ｊ１及び固定対象物Ｊ２の画像上の位置は変化していない。
画像ｈ２から画像ｈ３の区間及び画像ｈ２から画像ｈ５の区間は回転駆動部２が水平方向に回転しており、画像ｈ３では本来、画像ｈ５のように固定対象物がＪ５の位置に変化し、移動対象物がＩ５の位置に変化しているはずである。しかしながら、振動センサが監視カメラ装置の回転動作を振動として検知し、その振動を外乱による振動として映像ぶれの補正をしてしまったことにより、画像ｈ２から画像ｈ３の区間では監視カメラ装置が回転動作しているにも関わらず、図４では固定対象物Ｊ２及び固定対象物Ｊ３の画像上の位置が変化せず、固定対象物及び移動しない背景について画像の張り付きが生じてしまっている。
画像ｈ３から画像ｈ４の区間及び画像ｈ５から画像ｈ４の区間では回転駆動部２が再び停止しているので、外乱による振動に対する映像ぶれの補正が行われ、本来は、図５のように固定対象物Ｊ５及び固定対象物Ｊ４の位置は変化していないはずだが、図４では固定対象物Ｊ４が固定対象物Ｊ３の位置から固定対象物Ｊ５の位置に変化したように見えてしまっている。
【００２７】
ここで、カメラ部１の回転していない画像ｈ１から画像ｈ２の区間及び画像ｈ５から画像ｈ４の区間では、ＣＰＵは、振動センサが検出した振動情報から算出した映像のぶれ量に基づき画像の切り出し位置を決定して出力画像を切り出す。
カメラ部１が回転している画像ｈ２から画像ｈ５の区間では、ＣＰＵは、振動センサが検出した振動情報から算出した映像のぶれ量と、監視カメラ装置を回転動作したときの速度ムラに起因して発生する映像のぶれ量との差分を取って画像の切り出し位置を決定して出力画像を切り出す。
【００２８】
このようにすることで、カメラ部１を回転しながら動画を撮影しているときであっても、カメラ部１の回転時の速度ムラによる映像ぶれ及び外乱によって発生する振動による映像ぶれを、正確に補正することができるようになる。
【００２９】
上記実施の形態２では、カメラ部１を水平方向に回転した場合について説明したが、垂直方向に回転した場合についても同様に、カメラ部１が回転している場合には、ＣＰＵが、振動センサが検出した振動情報から算出した映像のぶれ量と、監視カメラ装置を回転動作したときの速度ムラに起因して発生する映像のぶれ量との差分を取って画像の切り出し位置を決定して出力画像を切り出すようにすることにより、カメラ部１を回転しながら動画を撮影しているときであっても、カメラ部１の回転時の速度ムラによる映像ぶれ及び外乱によって発生する振動による映像ぶれを、正確に補正することができるようになる。
【００３０】
上記実施の形態２では、振動による映像ぶれを振動センサにより補正が、画像処理により検出したフィールド間での画像のぶれ量に相当する動きベクトルに応じて、フィールド単位の画像から必要な範囲を切り出すことにより、映像ぶれを補正する場合にも、カメラ部１が回転している場合には、ＣＰＵが、動きベクトルにより算出した映像のぶれ量と、監視カメラ装置を回転動作したときの速度ムラに起因して発生する映像のぶれ量との差分を取って画像の切り出し位置を決定して出力画像を切り出すようにすることにより、カメラ部１を回転しながら動画を撮影しているときであっても、カメラ部１の回転時の速度ムラによる映像ぶれ及び外乱によって発生する振動による映像ぶれを、正確に補正することができるようになる。
【００３１】
実施の形態３．
実施の形態３では、実施の形態１又は２で説明したカメラ部１が画像を拡大して撮像するズーム機能を搭載している場合について説明する。図６は、実施の形態３に係る監視カメラ装置における映像ぶれ補正制御の流れを示すフローチャートである。
【００３２】
Ｓ６−１〜Ｓ６−４は、図３のＳ３−１〜Ｓ３−４の処理と同様である。
Ｓ６−５において、ＣＰＵは、Ｓ６−２でＣＰＵに記憶した速度変動パターンから、目標回転速度に対応する速度変動パターンを抽出し、図２に示した目標回転速度ａと実回転速度ｂとの差分ｃに基づき画像のぶれ補正量を算出する。駆動パルス周期に対してｅ１の時間には、実回転速度が目標回転速度より速く回転しているので、ＣＰＵは、差分ｃに対するぶれ補正量にしたがってカメラ部１の撮影した画像の切り出し位置をカメラ部１の動きの逆方向に戻して画像の切り出し位置を決定する。駆動パルス周期に対してｅ２の時間には、実回転速度が目標回転速度より遅く回転又は停止しているので、ＣＰＵは、差分ｃに対するぶれ補正量にしたがってカメラ部１の撮影した画像の切り出し位置をカメラ部１の動いている方向に移動して画像の切り出し位置を決定する。
【００３３】
次に、ＣＰＵは、ユーザが監視装置の操作部からズーム機能を入力指示することによりズーム機能が動作しているかどうかを判断し（Ｓ６−６）、ズーム機能が動作していないと判断した場合には、Ｓ６−５で決定した切り出し位置で出力画像を切り出してＳ６−３へ戻る。
【００３４】
ズーム機能が動作していると判断した場合には、Ｓ６−７へ進む。
カメラ部１で撮影中にズーム機能を実行すると、ズーム倍率が高くなるにしたがって映像ぶれのぶれ量も大きくなる。つまり、ズームの倍率と映像ぶれは比例関係にあるので、カメラ部１を回転しながら動画を撮影し、さらにズーム機能を実行している場合には、ズーム倍率に比例してＳ６−５で決定したぶれ量をさらに補正し、この補正したぶれ補正量に応じて画像の切り出し位置を決定し、出力画像を切り出してＳ６−３へ戻る。
【００３５】
上記実施の形態１乃至３では、動力源としてステッピングモータを用いた場合について説明したが、予め速度変動パターンのような振動特性を特定できるものであれば、どのような動力源を用いた場合にも適用できる。
【符号の説明】
【００３６】
１  カメラ
２  回転駆動部
３  ベース部
【図１】
2010245958.tif 000003
【図２】
2010245958.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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