(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略水平に移動する被写体を撮影し、撮影画像を生成する撮像素子と、
指定されたチルト角に基づいて、上記撮像素子の撮像軸をチルト回動させるチルト駆動手段と、
上記チルト角及びズーム係数に基づいて、ズーム倍率を求めるズーム倍率算出手段と、
上記ズーム倍率に基づいて、ズーム制御を行うズーム制御手段と、
上記撮影画像中において上記被写体が所望の大きさになるように、ユーザが上記ズーム倍率を調整するためのズーム調整手段と、
ユーザが教示入力を行うための教示入力手段と、
上記教示入力時における上記チルト角及び上記ズーム倍率に基づいて、上記ズーム係数を求めるズーム係数決定手段とを備え、
上記撮影画像中における上記被写体の大きさが、上記チルト角によらず、上記教示入力時における大きさに略一致することを特徴とする移動体監視装置。
【請求項２】
上記ズーム倍率算出手段は、上記チルト角の三角関数値と、上記ズーム係数との積に基づいて、上記ズーム倍率を求めることを特徴とする請求項１に記載の移動体監視装置。
【請求項３】
移動する被写体を撮影し、撮影画像を生成する撮像素子と、
指定されたチルト角に基づいて、上記撮像素子の撮像軸をチルト回動させるチルト駆動手段と、
上記チルト角及びズーム係数に基づいて、ズーム倍率を求めるズーム倍率算出手段と、
上記ズーム倍率に基づいて、ズーム制御を行うズーム制御手段と、
任意の上記チルト角に対応する上記ズーム倍率を推奨倍率として教示するための推奨倍率教示手段と、
２組以上の上記チルト角及び上記推奨倍率に基づいて、指定された上記チルト角に応じた上記ズーム係数を求めるズーム係数決定手段とを備え、
上記撮影画像中における上記被写体の大きさが略一致するように、上記推奨倍率を教示することにより、上記撮影画像中における上記被写体の大きさが、上記チルト角によらず、上記推奨倍率教示手段を用いて教示されたときの大きさに略一致することを特徴とする移動体監視装置。
【請求項４】
移動する被写体を撮影し、撮影画像を生成する撮像素子と、
指定されたパン角に基づいて、上記撮像素子の撮像軸をパン回動させるパン駆動手段と、
上記パン角及びズーム係数に基づいて、ズーム倍率を求めるズーム倍率算出手段と、
上記ズーム倍率に基づいて、ズーム制御を行うズーム制御手段と、
任意の上記パン角に対応する上記ズーム倍率を推奨倍率として教示するための推奨倍率教示手段と、
２組以上の上記パン角及び上記推奨倍率に基づいて、指定された上記パン角に応じた上記ズーム係数を求めるズーム係数決定手段とを備え、
上記撮影画像中における上記被写体の大きさが略一致するように、上記推奨倍率を教示することにより、上記撮影画像中における上記被写体の大きさが、上記パン角によらず、上記推奨倍率教示手段を用いて教示されたときの大きさに略一致することを特徴とする移動体監視装置。
【請求項５】
移動する被写体を撮影し、撮影画像を生成する撮像素子と、
指定されたチルト角に基づいて、上記撮像素子の撮像軸をチルト回動させるチルト駆動手段と、
指定されたパン角に基づいて、上記撮像軸をパン回動させるパン駆動手段と、
上記チルト角及びズーム係数に基づいて、上記撮影画像のズーム倍率を求めるズーム倍率算出手段と、
上記ズーム倍率に基づいて、ズーム制御を行うズーム制御手段と、
任意の上記チルト角及び上記パン角に対応する上記ズーム倍率を推奨倍率として教示するための推奨倍率教示手段と、
２組以上の上記チルト角、上記パン角及び上記推奨倍率に基づいて、指定された上記チルト角及び上記パン角に応じた上記ズーム係数を求めるズーム係数決定手段とを備え、
上記撮影画像中における上記被写体の大きさが略一致するように、上記推奨倍率を教示することにより、上記撮影画像中における上記被写体の大きさが、指定された上記チルト角及び上記パン角によらず、上記推奨倍率教示手段を用いて教示されたときの大きさに略一致することを特徴とする移動体監視装置。
【請求項６】
上記被写体を自動追尾するための上記チルト角を求める自動追尾手段を備え、
上記チルト駆動手段は、上記自動追尾手段が求めた上記チルト角に基づいて、上記撮像
軸をチルト回動させ、
上記ズーム倍率算出手段は、上記自動追尾手段が求めた上記チルト角に基づいて、上記
ズーム倍率を求めることを特徴とする請求項１〜３又は５のいずれかに記載の移動体監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体監視装置に係り、さらに詳しくは、移動する被写体を撮影する移動体撮影装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動する被写体を追尾し、当該被写体を継続的又は断続的に撮影する自動追尾装置が知られている。このような自動追尾装置には、被写体までの距離が変化しても、撮影画像中における被写体の大きさが一定となるようにズーム倍率を自動調整することができるものが従来から知られている（例えば、特許文献１，２）。
【０００３】
特許文献１，２に記載された従来の自動追尾装置は、撮影画像について画像処理を行うことにより、移動体の画像領域を抽出し、抽出された移動体の画像領域の大きさや面積が一定の大きさになるようにズーム制御を行っている。
【０００４】
このような画像処理は、アルゴリズムが複雑であり、処理負荷が重いために、安価なプロセッサで実現することは難しく、装置の製造コストを増大させてしまうという問題があった。また、被写体が着座した場合や、被写体の一部が物陰に隠れた場合のように撮影画像中における被写体の大きさが一時的に変化すれば、それに応じて、ズーム倍率も不自然に変化してしまうという問題があった。
【０００５】
一方、監視対象となる空間の絶対座標が既知である場合、被写体が存在する位置の絶対座標を求め、当該絶対座標に基づいて、ズーム制御を行えば、撮影画像中における被写体の大きさを略一定にすることができると考えられる。しかしながら、このような方法も演算処理の負荷が重く、安価なプロセッサで実現することは難しく、装置の製造コストを増大させてしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２０８４５３号公報
【特許文献２】特開２０００−０９５５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ズーム倍率を自動制御することにより、移動する被写体の撮影画像中における大きさを略一定にすることができる移動体監視装置を提供することを目的とする。特に、このような移動体監視装置を比較的簡単なアルゴリズムを用いて実現することを目的とする。また、撮影された被写体の一時的な大きさの変化により、不自然なズーム制御を行わない移動体監視装置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】
【０００８】
第１の本発明による移動体監視装置は、略水平に移動する被写体を撮影し、撮影画像を生成する撮像素子と、指定されたチルト角に基づいて、上記撮像素子の撮像軸をチルト回動させるチルト駆動手段と、上記チルト角及びズーム係数に基づいて、ズーム倍率を求めるズーム倍率算出手段と、上記ズーム倍率に基づいて、ズーム制御を行うズーム制御手段と、上記撮影画像中において上記被写体が所望の大きさになるように、ユーザが上記ズーム倍率を調整するためのズーム調整手段と、ユーザが教示入力を行うための教示入力手段と、上記教示入力時における上記チルト角及び上記ズーム倍率に基づいて、上記ズーム係数を求めるズーム係数決定手段とを備え、上記撮影画像中における上記被写体の大きさが、上記チルト角によらず、上記教示入力時における大きさに略一致するように構成される。
【０００９】
この様な構成により、教示入力時におけるチルト角及びズーム倍率の組み合わせに基づいて、撮影画像中における被写体の大きさを規定するズーム係数を求めることができる。このため、当該ズーム係数を利用して、チルト角からズーム倍率を求めれば、チルト角によらず、撮影画像中における被写体の大きさを教示入力時における大きさに略一致させることができる。従って、このようなズーム倍率を求めるためのアルゴリズムを大幅に簡素化することができる。
【００１０】
撮影軸が被写体の移動平面と交差する点を「撮影中心」とし、この撮影中心を通り、撮影軸に垂直な平面を「撮影平面」とし、撮影素子から撮影平面までの距離を「撮影距離」とすれば、チルト角は、撮影平面及び撮影距離と一対一に対応する。このため、チルト角に基づいてズーム倍率を求めれば、撮影距離に応じたズーム倍率を求めることができる。このため、撮影平面上の撮影エリアを一定にするズーム倍率を求めることができ、撮影中心近傍に位置する被写体についても撮影画像中における大きさを略一定にすることができる。
【００１１】
しかも、教示入力手段を用いて、ユーザが教示入力を行うことにより、撮影エリアの大きさを教示することができる。このため、教示された撮影エリアの大きさを規定するズーム係数を求めて予め保持しておくことにより、チルト角によらず、撮影エリアの大きさを教示時の大きさと略一致させるズーム倍率を求めることができる。
【００１２】
第２の本発明による移動体監視装置は、上記構成に加えて、上記ズーム倍率算出手段が、上記チルト角の三角関数値と、上記ズーム係数との積に基づいて、上記ズーム倍率を求めるように構成される。
【００１３】
この様な構成により、比較的簡単な演算処理により、撮影画像中における被写体を所望の大きさにするズーム倍率を求めることができる。
【００１４】
第３の本発明による移動体監視装置は、移動する被写体を撮影し、撮影画像を生成する撮像素子と、指定されたチルト角に基づいて、上記撮像素子の撮像軸をチルト回動させるチルト駆動手段と、上記チルト角及びズーム係数に基づいて、上記撮影画像のズーム倍率を求めるズーム倍率算出手段と、上記ズーム倍率に基づいて、ズーム制御を行うズーム制御手段と、任意の上記チルト角に対応する上記ズーム倍率を推奨倍率として教示するための推奨倍率教示手段と、２組以上の上記チルト角及び上記推奨倍率に基づいて、指定された上記チルト角に応じた上記ズーム係数を求めるズーム係数決定手段とを備え、上記撮影画像中における上記被写体の大きさが略一致するように、上記推奨倍率を教示することにより、上記撮影画像中における上記被写体の大きさが、上記チルト角によらず、上記推奨倍率教示手段を用いて教示されたときの大きさに略一致するように構成される。
【００１５】
この様な構成により、チルト角に応じたズーム係数を用いてズーム倍率を求めることができる。このため、チルト回動に対応する被写体の移動方向が水平でない場合であっても、撮影画像中における被写体の大きさを推奨倍率の教示時における大きさに略一致させることができる。
【００１６】
第４の本発明による移動体監視装置は、移動する被写体を撮影し、撮影画像を生成する撮像素子と、指定されたパン角に基づいて、上記撮像素子の撮像軸をパン回動させるパン駆動手段と、上記パン角及びズーム係数に基づいて、上記撮影画像のズーム倍率を求めるズーム倍率算出手段と、上記ズーム倍率に基づいて、ズーム制御を行うズーム制御手段と、任意の上記パン角に対応する上記ズーム倍率を推奨倍率として教示するための推奨倍率教示手段と、２組以上の上記パン角及び上記推奨倍率に基づいて、指定された上記パン角に応じた上記ズーム係数を求めるズーム係数決定手段とを備え、上記撮影画像中における上記被写体の大きさが略一致するように、上記推奨倍率を教示することにより、上記撮影画像中における上記被写体の大きさが、上記パン角によらず、上記推奨倍率教示手段を用いて教示されたときの大きさに略一致するように構成される。
【００１７】
この様な構成により、パン角に応じたズーム係数を用いてズーム倍率を求めることができる。このため、パン回動に対応する被写体の移動方向が水平でない場合であっても、撮影画像中における被写体の大きさを推奨倍率の教示時における大きさに略一致させることができる。
【００１８】
第５の本発明による移動体監視装置は、移動する被写体を撮影し、撮影画像を生成する撮像素子と、指定されたチルト角に基づいて、上記撮像素子の撮像軸をチルト回動させるチルト駆動手段と、指定されたパン角に基づいて、上記撮像軸をパン回動させるパン駆動手段と、上記チルト角及びズーム係数に基づいて、上記撮影画像のズーム倍率を求めるズーム倍率算出手段と、上記ズーム倍率に基づいて、ズーム制御を行うズーム制御手段と、任意の上記チルト角及び上記パン角に対応する上記ズーム倍率を推奨倍率として教示するための推奨倍率教示手段と、２組以上の上記チルト角、上記パン角及び上記推奨倍率に基づいて、指定された上記チルト角及び上記パン角に応じた上記ズーム係数を求めるズーム係数決定手段とを備え、上記撮影画像中における上記被写体の大きさが略一致するように、上記推奨倍率を教示することにより、上記撮影画像中における上記被写体の大きさが、指定された上記チルト角及び上記パン角によらず、上記推奨倍率教示手段を用いて教示されたときの大きさに略一致するように構成される。
【００１９】
この様な構成により、チルト角及びパン角に応じたズーム係数を用いてズーム倍率を求めることができる。このため、チルト回動及びパン回動に対応する被写体の移動方向が水平でない場合であっても、撮影画像中における被写体の大きさを推奨倍率の教示時における大きさに略一致させることができる。例えば、被写体の移動面が、平面でない場合であっても、適切なズーム倍率を求めることができる。
【００２０】
第６の本発明による移動体監視装置は、上記構成に加えて、上記被写体を自動追尾するための上記チルト角を求める自動追尾手段を備え、上記チルト駆動手段が、上記自動追尾手段が求めた上記チルト角に基づいて、上記撮像軸をチルト回動させ、上記ズーム倍率算出手段は、上記自動追尾手段が求めた上記チルト角に基づいて、上記ズーム倍率を求めるように構成される。
【００２１】
この様な構成によれば、移動する被写体を自動追尾しながら撮影する場合に、撮影画像中における被写体の大きさが所望の大きさに略一致するようにズーム制御を行うことができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明による移動体監視装置は、チルト角及び推奨倍率の組み合わせに基づいてズーム係数を求め、当該ズーム係数を利用して、チルト角からズーム倍率を求めることにより、チルト角によらず、撮影画像中における被写体の大きさを推奨倍率の教示時の大きさに略一致させることができる。従って、このようなズーム倍率を求めるためのアルゴリズムを大幅に簡素化することができる。また、撮影画像中の移動体の画像領域の大きさに基づいてズーム制御を行う従来の装置に比べて、被写体の姿勢変化などにより、不自然なズーム制御が行われることもない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態１による移動体監視の一例を示した図である。
【図２】図１のズームカメラ１の外観図である。
【図３】本発明によるズーム制御の原理について説明するための説明図である。
【図４】撮影距離Ｌの異なる被写体３１，３２を撮影する様子を示した図である。
【図５】本発明の実施の形態１による移動体監視装置１００の一構成例を示した図である。
【図６】本発明の実施の形態２による移動体監視の一例を示した図である。
【図７】本発明の実施の形態３による移動体監視の一例を示した図である。
【図８】本発明の実施の形態４による移動体監視の一例を示した図である。
【図９】本発明の実施の形態５による移動体監視装置１０１の一構成例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による移動体監視の一例を示した図である。ズームカメラ１は、天井５や壁面などの設置面に取り付けられた監視カメラであり、被写体３を追尾しながら、継続的又は断続的に被写体３を撮影している。移動体の追尾は、ズームカメラ１の撮影軸２をパン回動又はチルト回動させることによって行われる。被写体３は、移動平面４上を２次元方向に移動する移動体である。ここでは、移動平面４が、地面や床面などの水平面からなり、被写体３が、当該移動平面４上を歩行する人であるものとする。
【００２７】
図中の設置高さＨは、移動平面４からズームカメラ１までの距離であり、チルト角αは、ズームカメラ１の撮影軸２が水平面となす角度である。ズームカメラ１は、このチルト角αに基づいてズーム倍率を決定することにより、撮影画像中における被写体３の大きさが常に一定となるようにズーム制御を行っている。このため、設置高さＨは、人の標準的な身長よりも高くなっている。
【００２８】
図２は、図１のズームカメラ１の外観図である。このズームカメラ１は、カメラヘッド１ａ及びカメラベース１ｂからなる。カメラヘッド１ａは、図示しない撮影素子及びズームレンズを備え、当該ズームレンズの光軸、つまり、撮影軸２の方向を撮影することができる。カメラベース１ｂは、設置面に固定され、カメラヘッド１ａをパン回動及びチルト回動させるための回転駆動機構を備えている。
【００２９】
パン回動は、鉛直方向に延びるパン軸Ｘｐを中心とする回転動作であり、ここでは、パン角度０°〜３６０°の範囲で、カメラヘッド１ａをパン回動することができるものとする。また、チルト回動は、水平方向に延びるチルト軸Ｘｃを中心とした回転動作であり、ここでは、チルト角度０°〜１８０°の範囲で、カメラヘッド１ａをチルト回動することができるものとする。
【００３０】
図３は、本発明によるズーム制御の原理について説明するための説明図である。図中の（ａ）は、チルト角α及び垂直画角θの関係を示した図であり、（ｂ）は、（ａ）の状態で撮影された撮影画像の一例を示した図である。
【００３１】
図中の（ａ）に示された撮影中心６は、撮影軸２が移動平面４と交差する交点であり、撮影距離Ｌは、ズームカメラ１から撮影中心６までの距離であり、撮影面７は、撮影中心６を通る平面であって、撮影軸２に垂直な平面である。また、撮影エリア８は、ズームカメラ１によって撮影される撮影面７上の領域であり、撮影エリア長Ｄは、撮影エリア８の上下方向（ズームカメラ１のチルト方向）の大きさである。垂直画角θは、チルト方向の画角であり、ズーム倍率に相当する。
【００３２】
図中の（ｂ）に示された撮影画像には、撮影エリア８が撮影されている。つまり、撮影画像の上下方向の長さは、撮影面７上における撮影エリア長Ｄに相当する。このため、撮影エリア長Ｄが一定になるように撮影すれば、撮影面７の近傍に位置する被写体３も、撮影画像内において概ね一定の大きさで撮影されることになる。
【００３３】
図４は、撮影距離Ｌの異なる被写体３１，３２を撮影する様子を示した図である。一般に、チルト角αの正弦関数の絶対値（｜sinα｜）が小さくなれば、撮影距離Ｌは長くなる。このため、撮影エリア長Ｄを一定にするためには、撮影距離Ｌが長くなれば、垂直画角θを小さくする必要がある。
【００３４】
チルト角α１，α２がともに９０°未満であれば、遠くの被写体３１を撮影するためのチルト角α１は、近くの被写体３２を撮影するためのチルト角α２よりも小さくなる。また、遠くの被写体３１までの撮影距離は、近くの被写体３２までの撮影距離よりも長くなる。このため、被写体３１，３２の撮影時における撮影エリア長Ｄ１，Ｄ２を一致させるには、遠くの被写体３１の撮影時における垂直画角θ１を近くの被写体３２の撮影時における垂直画角θ２よりも小さくする必要がある。
【００３５】
撮影エリア長Ｄは、垂直画角θ及び撮影距離Ｌを用いて、次式（１）のように表すことができる。つまり、撮影エリア長Ｄは、撮影距離Ｌ及び垂直画角θによって求められる値であり、撮影エリア長Ｄを一定にするためには、撮影距離Ｌに応じて垂直画角θを決定する必要がある。
【数１】
0005588831.tif 000002
【００３６】
ここで、撮影距離Ｌは、チルト角α及び設置高さＨを用いて、次式（２）のように表すことができる。
【数２】
0005588831.tif 000003
【００３７】
上式（２）を上式（１）に代入すれば、次式（３）が得られる。つまり、撮影エリア長Ｄは、撮影距離Ｌを用いることなく、設置高さＨ、チルト角α及び垂直画角θを用いて表すことができる。
【数３】
0005588831.tif 000004
【００３８】
ここで、ズームカメラ１の設置高さＨは一定であるから、撮影エリア長Ｄは、チルト角α及び垂直画角θによって決まる。このため、撮影エリア長Ｄが一定となるように撮影する場合、チルト角αに応じて垂直画角θを決定すればよいことになる。ここで、一定値である設置高さＨ及び撮影エリア長Ｄを次式（４）で表されるズーム係数Ｐに置き換えれば、上式（３）から次式（５）が得られ、この式を変形することにより、次式（６）が得られる。
【数４】
0005588831.tif 000005
【数５】
0005588831.tif 000006
【００３９】
つまり、ズーム係数Ｐを予め定めておけば、チルト角αから垂直画角θを一意に求めることができ、上式（６）を満たすように、チルト角αに基づいて垂直画角θを決定すれば、常に撮影エリア長Ｄが一定となるように撮影を行うことができる。その結果、撮影画像内における被写体３の大きさを略一定にすることができる。
【００４０】
図５は、本発明の実施の形態１による移動体監視装置１００の一構成例を示した図である。この移動体監視装置１００は、図１に示したズームカメラ１と、表示部１１及び推奨倍率教示部１８とにより構成される。ズームカメラ１は、撮像素子１０、角度検出部１２、追尾処理部１３、回転駆動部１４、ズーム倍率算出部１５、レンズ駆動部１６及びズーム係数決定部１７により構成される。また、表示部１１及び推奨倍率教示部１８は、例えば、ズームカメラ１と通信可能に接続された端末装置、例えば、専用のカメラコントローラや、パーソナルコンピュータによって実現される機能ブロックであり、推奨倍率教示部１８は、さらに教示入力部１８ａ及びズーム操作部１８ｂからなる。
【００４１】
この移動体監視装置１００では、ユーザが推奨倍率を指定することができる。推奨倍率は、任意のチルト角αに対応するズーム倍率（垂直画角θ）であり、少なくとも１つのチルト角αに対し、ユーザが推奨するズーム倍率が指定されれば、式（５）に基づいてズーム係数Ｐを決定することができる。このようにしてズーム係数Ｐが決定された後は、式（６）に基づいて、チルト角αからズーム倍率を求めている。このため、被写体３が移動しても、撮影画像中における被写体３の大きさは、推奨倍率を指定したときの大きさとほぼ同一になる。
【００４２】
撮像素子１０は、被写体３を撮影し、その撮影画像を生成するＣＣＤなどの撮像手段であり、カメラヘッド１ａに内蔵されている。撮像素子１０が生成する撮影画像は、動画像又は静止画像のいずれであってもよい。表示部１１は、撮像素子１０で生成された撮影画像を表示する表示手段である。
【００４３】
角度検出部１２は、撮影軸２の指向方向を検出するための角度検出手段であり、ロータリーエンコーダなどを用いて、パン軸Ｘｐ及びチルト軸Ｘｃを中心とするカメラヘッド１ａの回転角を検出することにより、現在のパン角α及びチルト角をそれぞれ検出している。
【００４４】
追尾処理部１３は、被写体３を自動追尾するための追尾処理手段であり、被写体３の動きを検知することにより、撮影軸２を被写体３に一致させるためのパン角α及びチルト角を求め、回転駆動部１４へ出力する。この追尾処理部１３では、周知の追尾方法から任意の方法を採用することできる。例えば、撮像素子１０から出力される撮影画像を解析し、移動体を抽出することにより、移動体と、現在又は将来におけるパン角及びチルト角との誤差を求めることができる。このようにして求められた誤差に基づいて、角度検出部１２が出力する現在のパン角及びチルト角から新たなパン角及びチルト角を求めれば、被写体３を追尾することができる。
【００４５】
回転駆動部１４は、カメラヘッド１ａを回転させる駆動手段である。この回転駆動部１４は、追尾処理部１３が指定したパン角及びチルト角に基づいてモータを駆動することにより、パン軸Ｘｐ，チルト軸Ｘｃを中心としてカメラヘッド１ａを回転させ、撮影軸２の指向方向を指定されたパン角及びチルト角に一致させる。
【００４６】
ズーム倍率算出部１５は、角度検出部１２からのチルト角αに基づいてズーム倍率を算出している。ズーム倍率（垂直画角θ）は、式（６）を用いることにより、ズーム係数Ｐ及びチルト角αから求めることができる。つまり、チルト角αの正弦関数値及びズーム係数Ｐの積について逆正弦関数値を求めれば、この値の２倍が垂直画角θとなる。ズーム係数Ｐは、後述するズーム係数決定部１７により予め決定されている定数であるため、ズーム倍率算出部１５は、式（６）を用いて、チルト角αからズーム倍率を求めている。ズーム倍率算出部１５における演算処理は、要求される演算精度や、許容される演算時間などを考慮して、上式（６）の近似式を用いてもよいことは言うまでもない。
【００４７】
レンズ駆動部１６は、指定されたズーム倍率に基づいて、図示しないズームレンズを光軸方向に移動させることにより、画角を調整するズーム制御手段である。ここでは、ズーム倍率として垂直画角θが指定され、撮像素子１０の垂直画角が、指定された垂直画角と一致するようにレンズを駆動する。なお、ズームレンズを用いた光学ズームに代えて、撮影画像に対するデジタル処理により画角調整を行うデジタルズームを採用することもできる。なお、ズーム倍率の指定は、自動及び手動のいずれかを選択することができ、自動制御中は、ズーム倍率算出部１５によって指定され、手動操作中は、ズーム操作部１８ｂによって指定される。
【００４８】
ズーム係数決定部１７は、推奨倍率の教示時におけるチルト角α及びズーム倍率に基づいて、式（５）を用いてズーム係数Ｐを求める。ここでは、角度検出部１２から出力されるチルト角と、レンズ駆動部１６から出力されるズーム倍率（垂直画角θ）に基づいて、ズーム係数Ｐを求めている。ズーム係数Ｐは、推奨倍率教示部１８から教示信号が入力された場合に、そのときのチルト角α及びズーム倍率に基づいて更新される。
【００４９】
推奨倍率教示部１８は、推奨倍率を指定するための教示手段であり、教示入力部１８ａ及びズーム操作部１８ｂからなる。教示入力部１８ａは、ユーザが教示信号を入力するための操作入力手段であり、ズーム操作部１８ｂは、ユーザがズーム倍率を入力するための操作入力手段であり、いずれも操作キー、タッチパネル、マウスなどの操作入力手段からなる。教示信号は、ズーム係数Ｐの更新を要求する信号であり、ズーム係数決定部１７へ入力される。一方、指定されたズーム倍率は、レンズ駆動部１６に入力される。
【００５０】
ユーザが推奨倍率を指定する場合、まず、表示部１１を見ながら、ズーム操作部１８ｂを操作し、表示部１１に被写体３が所望の大きさで表示されるようにズーム倍率を調整する。この調整は、自動追尾の実行中に行ってもよいし、回転駆動部１４の手動制御中に行ってもよい。そして、被写体３を所望の大きさで表示させることができれば、教示入力部１８ａを操作して教示信号を入力する。ズーム係数決定部１７は、教示信号が入力されると、そのときのチルト角α及びズーム倍率に基づいて、ズーム係数Ｐを更新する。つまり、教示信号の入力時におけるズーム倍率が推奨倍率となる。この様にして求められたズーム係数Ｐは、その後のズーム倍率算出部１５によるズーム倍率の算出に使用される。このため、たとえ被写体３が移動したとしても、撮影画像中における被写体３の大きさは、教示信号が入力されたときの大きさと略一致する。
【００５１】
本実施の形態によれば、ズームカメラ１が、水平な移動平面４上を移動する被写体３を撮影する場合に、ズーム倍率算出部１５が、撮影素子１０から、撮影軸２及び移動平面４が交差する撮影中心６までの撮影距離Ｌに応じたズーム倍率を求めている。このため、ズーム倍率を決定するためのアルゴリズムを簡素化し、複雑な演算処理を行うことなく、撮影画像中の被写体３の大きさを略一定にするズーム倍率を求めることができる。
【００５２】
特に、チルト角αに基づく比較的簡単な演算処理を行うことにより、撮影画像中の被写体３の大きさを略一定にするためのズーム倍率を求めることができる。このため、被写体３までの距離によらず、撮影画像中の被写体３の大きさを略一定にすることができるズームカメラを安価に提供することができる。
【００５３】
また、ユーザが、任意のチルト角αに対するズーム倍率を推奨倍率として教示することにより、ズーム係数Ｐが求められ、ズーム倍率算出部１５は、当該ズーム倍率に基づいて、チルト角αからズーム倍率を求めている。このため、撮影画像中の被写体３の大きさが推奨倍率の教示時における大きさと略一致するズーム倍率を求めることができる。
【００５４】
さらに、ユーザは、表示部１１を見ながらズーム倍率を変更し、撮影画像中に被写体３が所望の大きさで表示された状態を教示すれば、当該撮影状態に対応するズーム係数Ｐを求めることができる。従って、複雑な設定操作を行う必要がない操作性の優れた移動体監視装置を提供することができる。
【００５５】
なお、本実施の形態では、移動体監視装置１００が、ズームカメラ１及び端末装置（不図示）からなり、表示部１１及び推奨倍率教示部１８が、端末装置の機能として実現される場合の例について説明したが、本発明はこのような構成のみに限定されない。例えば、追尾処理部１３、ズーム倍率算出部１５及びズーム係数決定部１７も、端末装置の機能として実現されるように構成することもできる。
【００５６】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、水平に移動する被写体３を撮影する場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、被写体３の移動方向が水平ではない場合について説明する。
【００５７】
図６は、本発明の実施の形態２による移動体監視の一例を示した図である。移動平面４は、水平面に対し、撮影軸２のチルト回動面（垂直面）内で傾斜している。つまり、ズームカメラ１のチルト回動に対応する被写体３の移動方向が水平面に対し傾斜している。このような場合、チルト角αを異ならせて、２以上の推奨倍率を教示することにより、撮影画像中の被写体３の大きさを略一定にすることができる。
【００５８】
２以上の互いに異なるチルト角α１，α２に対し、撮影画像中における被写体３の大きさを略一致させるように、ユーザが推奨倍率をそれぞれ教示すれば、異なるチルト角α１，α２に対応づけられた２以上のズーム係数Ｐ１，Ｐ２を求めることができる。これらのズーム係数Ｐ１，Ｐ２を線形補間することにより、チルト角αに応じたズーム係数Ｐ（α）を求めることができる。従って、当該ズーム係数Ｐ（α）に基づいてズーム倍率を求めれば、移動平面４が水平面でない場合であっても、撮影画像中の被写体３の大きさを教示時の大きさに略一致させることができる。
【００５９】
具体的には、ズーム係数決定部１７が、ズーム係数Ｐ１，Ｐ２をチルト角α１，α２に対応づけて保持し、これらのズーム係数Ｐ１，Ｐ２を補間することにより、角度検出部１２から出力されるチルト角αに対応するズーム係数Ｐ（α）を求めることができる。この様にして求められたズーム係数Ｐ（α）に基づいて、ズーム倍率算出部１５がズーム倍率を求めることにより、移動平面４が傾斜している場合であっても、撮影画像中の被写体３の大きさを教示時の大きさに略一致させることができる。
【００６０】
本実施の形態によれば、移動平面４が水平面に対して傾斜し、ズームカメラ１のチルト回動に対応する被写体３の移動方向が水平面に対し傾斜している場合であっても、適切なズーム倍率を求めることができる。さらに、移動平面４が湾曲し、あるいは、凹凸を有し、ズームカメラ１のチルト回動に対応する被写体３の移動方向が直線でない場合であっても、適切なズーム倍率を求めることができる。
【００６１】
実施の形態３．
上記実施の形態２では、移動平面４が、撮影軸２のチルト回動面（垂直面）内で傾斜している場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、移動平面４が、撮影軸２のパン回動面（水平面）内で傾斜している場合について説明する。
【００６２】
図７は、本発明の実施の形態３による移動体監視の一例を示した図である。移動平面４は、水平面に対し、撮影軸２のパン回動面（水平面）内で傾斜している。つまり、ズームカメラ１のパン回動に対応する被写体３の移動方向が水平面に対し傾斜している。このような場合、パン角βを異ならせて、２以上の推奨倍率を教示することにより、撮影画像中の被写体３の大きさを略一定にすることができる。
【００６３】
２以上の互いに異なるパン角β１，β２に対し、撮影画像中における被写体３の大きさを略一致させるように、ユーザが推奨倍率をそれぞれ教示すれば、異なるパン角β１，β２に対応づけられた２以上のズーム係数Ｐ１，Ｐ２を求めることができる。これらのズーム係数Ｐ１，Ｐ２を線形補間することにより、パン角βに応じたズーム係数Ｐ（β）を求めることができる。従って、当該ズーム係数Ｐ（β）に基づいてズーム倍率を求めれば、移動平面４が水平面でない場合であっても、撮影画像中の被写体３の大きさを教示時の大きさに略一致させることができる。
【００６４】
具体的には、ズーム係数決定部１７が、ズーム係数Ｐ１，Ｐ２をパン角β１，β２に対応づけて保持し、これらのズーム係数Ｐ１，Ｐ２を補間することにより、角度検出部１２から出力されるパン角βに対応するズーム係数Ｐ（β）を求めることができる。この様にして求められたズーム係数Ｐ（β）に基づいて、ズーム倍率算出部１５がズーム倍率を求めることにより、移動平面４が傾斜している場合であっても、撮影画像中の被写体３の大きさを教示時の大きさに略一致させることができる。
【００６５】
本実施の形態によれば、移動平面４が水平面に対して傾斜し、ズームカメラ１のパン回動に対応する被写体３の移動方向が水平面に対し傾斜している場合であっても、適切なズーム倍率を求めることができる。さらに、移動平面４が湾曲し、あるいは、凹凸を有し、ズームカメラ１のチルト回動に対応する被写体３の移動方向が直線でない場合であっても、適切なズーム倍率を求めることができる。
【００６６】
実施の形態４．
上記実施の形態２及び３では、移動平面４が、撮影軸２のチルト回動面（垂直面）内又はパン回動面（水平面）内でそれぞれ傾斜している場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、被写体の移動面４'が平面でない場合について説明する。
【００６７】
図８は、本発明の実施の形態４による移動体監視の一例を示した図である。移動面４'は、部分的に高さが異なる床面であり、実施の形態１〜３のような平面ではない。このような場合であっても、チルト角α及びパン角βを異ならせて、２以上の推奨倍率をそれぞれ教示することにより、撮影画像中における被写体３の大きさを略一定にすることができる。
【００６８】
２以上の互いに異なる撮影中心６１〜６４に対し、撮影画像中における被写体３の大きさを略一致させるように、ユーザが推奨倍率θ１〜θ４をそれぞれ教示すれば、異なる撮影中心６１〜６４に対応づけられた２以上のズーム係数Ｐ１〜Ｐ４を求めることができる。これらのズーム係数Ｐ１〜Ｐ４を線形補間することにより、チルト角α及びパン角βに応じたズーム係数Ｐ（α，β）を求めることができる。従って、当該ズーム係数Ｐ（α，β）に基づいてズーム倍率を求めれば、移動面４'が平面でない場合であっても、撮影画像中の被写体３の大きさを教示時の大きさに略一致させることができる。
【００６９】
具体的には、ズーム係数決定部１７が、ズーム係数Ｐ１〜Ｐ４を撮影中心６１〜６４（チルト角α１〜α４及びパン角β１〜β４の組み合わせ）に対応づけてそれぞれ保持すれば、これらのズーム係数Ｐ１〜Ｐ４を補間することにより、角度検出部１２から出力されるチルト角α及びパン角βに対応するズーム係数Ｐ（α，β）を求めることができる。この様にして求められたズーム係数Ｐ（α，β）に基づいて、ズーム倍率算出部１５がズーム倍率を求めれば、移動面４'が平面でない場合であっても、撮影画像中の被写体３の大きさを教示時の大きさに略一致させることができる。
【００７０】
なお、本実施の形態では、移動面４'が、平面でない場合の例について説明したが、実施の形態２及び３に該当しない平面である場合にも適用することができる。すなわち、移動面４'が平面であって、水平面に対し、チルト回動面及びパン回動面以外の面内で傾斜している場合にも、本実施の形態と同様の方法により、撮影画像中の被写体３の大きさを教示時の大きさに略一致させることができる。
【００７１】
実施の形態５．
上記実施の形態１〜４では、ユーザが教示した推奨倍率と、推奨倍率の教示時のチルト角α又はパン角βに基づいて、ズーム係数Ｐを決定する場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、撮像素子１０の設置高さＨに基づいてズーム係数Ｐを決定する場合について説明する。
【００７２】
図９は、本発明の実施の形態５による移動体監視装置１０１の一構成例を示した図である。この移動体監視装置１０１は、図５の移動体監視装置１００と比較すれば、推奨倍率教示部１８を備えていない一方、ズームカメラ１が、設置高さ記憶部１９を備えている点で異なる。設置高さ記憶部１９には、移動平面４に対するズームカメラ１の設置高さＨが保持される。この設置高さＨは、例えば、ズームカメラ１の設置時に、ユーザ操作に基づいて指定される。
【００７３】
ズーム係数決定部１７は、式（４）を用いて、設置高さ記憶部１９に保持されている設置高さＨに基づいて、ズーム係数Ｐを決定する。このとき、撮影エリア長Ｄは、予め定められた値であってもよいし、ユーザが指定した値であってもよい。その他の構成及び動作は、図５の移動体監視装置１００（実施の形態１）の場合と同様であるため、重複する説明を省略する。
【００７４】
本実施の形態によれば、撮像素子１０の設置高さＨを指定することにより、水平な移動平面４上を移動する被写体３を撮影する場合に、撮影距離Ｌに応じたズーム倍率を用いることにより、撮影画像中の被写体３の大きさを略一定にすることができる。特に、ズーム倍率を決定するためのズーム係数Ｐを設置高さＨから定めるので、撮影画像を画面表示しなくてもズーム係数Ｐを定めることができる。
【符号の説明】
【００７５】
１  ズームカメラ
１ａ  カメラヘッド
１ｂ  カメラベース
２  撮影軸
３  被写体
４  移動平面
４'  移動面
６，６１〜６４  撮影中心
７  撮影面
８  撮影エリア
１０  撮影素子
１１  表示部
１２  角度検出部
１３  追尾処理部
１４  回転駆動部
１５  ズーム倍率算出部
１６  レンズ駆動部
１７  ズーム係数決定部
１８  推奨倍率教示部
１８ａ  教示入力部
１８ｂ  ズーム操作部
１９  設置高さ記憶部
１００  移動体監視装置
３，３１，３２  被写体
Ｄ，Ｄ１，Ｄ２  撮影エリア長
Ｌ    撮影距離
Ｐ，Ｐ１〜Ｐ４  ズーム係数
Ｘｃ  チルト軸
Ｘｐ  パン軸
α，α１〜α４  チルト角
β，β１〜β４  パン角
θ，θ１〜θ４  垂直画角
【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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