(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像信号に基づき画素毎の色相及び飽和度を求める手段と、
上記飽和度が所定値以上の上記色相を用いて画面上の色相特徴パターンを求める手段と、
上記撮像信号に基づき上記画面上の輝度特徴パターンを求める手段と、
上記画面上での被写体の位置と所定の位置とのずれ量を、上記色相特徴パターン及び上記輝度特徴パターンに基づき検出する手段と、
上記画面上での被写体の位置と所定の位置とのずれ量に応じてパン及び／又はチルトさせる手段と、
画角を変化させる手段と
を有し、
上記画面上での被写体の位置と所定の位置とのずれ量に応じてパン及び／又はチルトさせて追尾処理を行い、
上記追尾処理のサーボ係数を、上記画角に応じて変化させるようにしたビデオカメラの被写体追尾装置。
【請求項２】
撮像信号に基づき画素毎の色相及び飽和度を求めるステップと、
上記飽和度が所定値以上の上記色相を用いて画面上の色相特徴パターンを求めるステップと、
上記撮像信号に基づき上記画面上の輝度特徴パターンを求めるステップと
を有し、
画面上での被写体の位置と所定の位置とのずれ量を、上記色相特徴パターン及び上記輝度特徴パターンに基づき検出し、
上記画面上での被写体の位置と所定の位置とのずれ量に応じてパン及び／又はチルトさせて追尾処理を行うと共に、上記被写体が画面上から外れるような場合に画角を変化させ、
上記追尾制御のサーボ係数を、上記画角に応じて変化させるようにしたビデオカメラの被写体追尾方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、被写体位置を例えば画面の中央に位置させるようなビデオカメラの被写体追尾装置及び追尾方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パン、チルト機構を用いてビデオカメラを被写体の動きに追尾して動かし、被写体を常時表示画面の中央に位置させるように制御するビデオカメラの追尾システムが提案されている。従来のこのようなビデオカメラの追尾システムでは、被写体の特徴を抽出して被写体の位置を検出し、画面の中央に対する被写体の位置のずれ量を求め、このずれ量をなくすように、パニング及びチルティングモータを制御している。
【０００３】
つまり、図８は、従来の追尾システムにおける画面中心に対する被写体の位置ずれ量と、モータ制御量との関係を示すものである。図８において、横軸が画面中心に対する被写体との位置ずれ量を示し、縦軸がパニング及びチルティングモータの制御量を示している。図８に示すように、パニング及びチルティングモータは、被写体の画面中心からの位置ずれに対して、反対の方向に制御される。これにより、被写体が常に画面の中心に制御される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来では、画面中心に対する被写体のずれとモータ制御量との関係が、ズーム位置に関係なく、一定とされている。ところが、画面中心に対する被写体のずれとモータ制御量との関係をズーム位置に関係なく一定にすると、ズーム倍率が高い場合に、被写体の動きに対する反応が過敏になり、制御が不安定になる。反対に、ズーム倍率が低い場合に、動作が緩慢になり、被写体が画面の中央部に寄りずらく、被写体を画面外に逃しやすい。
【０００５】
したがって、この発明の目的は、ズーム倍率に応じた適切なサーボゲインで追尾制御を行なえるようにしたビデオカメラの被写体追尾装置及び追尾方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、撮像信号に基づき画素毎の色相及び飽和度を求める手段と、飽和度が所定値以上の色相を用いて画面上の色相特徴パターンを求める手段と、撮像信号に基づき画面上の輝度特徴パターンを求める手段と、画面上での被写体の位置と所定の位置とのずれ量を、色相特徴パターン及び輝度特徴パターンに基づき検出する手段と、画面上での被写体の位置と所定の位置とのずれ量に応じてパン及び／又はチルトさせる手段と、画角を変化させる手段とを有し、画面上での被写体の位置と所定の位置とのずれ量に応じてパン及び／又はチルトさせて追尾処理を行い、追尾処理のサーボ係数を、画角に応じて変化させるようにしたビデオカメラの被写体追尾装置である。
【０００７】
この発明は、撮像信号に基づき画素毎の色相及び飽和度を求めるステップと、飽和度が所定値以上の色相を用いて画面上の色相特徴パターンを求めるステップと、撮像信号に基づき画面上の輝度特徴パターンを求めるステップとを有し、画面上での被写体の位置と所定の位置とのずれ量を、色相特徴パターン及び輝度特徴パターンに基づき検出し、画面上での被写体の位置と所定の位置とのずれ量に応じてパン及び／又はチルトさせて追尾処理を行うと共に、被写体が画面上から外れるような場合に画角を変化させ、追尾制御のサーボ係数を、画角に応じて変化させるようにしたビデオカメラの被写体追尾方法である。
【０００８】
【作用】
ズーム倍率に応じて、追尾制御のサーボ係数が設定される。すなわち、ズームがテレ側になっている場合には、サーボ係数が小さく設定される。これにより、被写体の動きに対して過敏になり、制御が不安定になることが防止される。ズームがワイド側になっている場合には、サーボ係数が大きく設定される。これにより、被写体への追従が速くなり、被写体を画面の中央部に素早く位置させることができると共に、被写体を画面外に逃さないようにすることができる。
【０００９】
【実施例】
以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明する。図１は、この発明の一実施例を示すものである。図１において、１はレンズブロックである。レンズブロック１は、レンズ２と、ズームレンズ３と、アイリス４と、ＣＣＤ撮像素子５とから構成されている。レンズブロック１に対して、パニングモータ６及びチルティングモータ７が設けられている。レンズブロック１は、パニングモータ６及びチルティングモータ７により、パン及びチルト可能とされる。パン、チルとのメカ端点は、端点検出器１８で検出される。端点検出器１８の出力が追従コントローラ１４に供給される。また、ズームレンズ３は、ズームモータ８により移動可能とされる。ズーム位置は、ズーム位置検出器９で検出される。ズーム位置検出器９の出力が追従コントローラ１４に供給される。
【００１０】
被写体からの撮像光は、レンズ２、ズームレンズ３、アイリス４を介して、ＣＣＤ撮像素子５上に結像される。ＣＣＤ撮像素子５で撮像光に基づく撮像信号が形成される。ＣＣＤ撮像素子５の出力がＡＧＣ及びサンプルホールド回路１０に供給される。ＡＧＣ及びサンプルホールド回路１０により、撮像信号がサンプルホールドされると共に、利得が制御される。ＡＧＣ及びサンプルホールド回路１０の出力がＡ／Ｄコンバータ１１に供給される。Ａ／Ｄコンバータ１１で、撮像信号がディジタル化される。Ａ／Ｄコンバータ１１の出力がカメラ信号処理回路１２に供給される。
【００１１】
カメラ信号処理回路１２は、撮像信号から輝度信号及びクロマ信号を形成し、ガンマ補正、アパーチャ補正等のカメラ信号処理を行う。また、カメラ信号処理回路１２の出力が被写体認識回路１３に供給される。被写体認識回路１３は、カメラ信号処理回路１２からの輝度信号Ｙ及び色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを用いて、被写体の特徴値を抽出する。
【００１２】
被写体認識回路１３は、例えば、図２に示すように構成される。図２において、カメラ信号処理回路１２からの輝度信号Ｙは、画像メモリ２１に記憶される。色差信号Ｒ−Ｙ及びＢ−Ｙは、飽和度／色相検出回路２２に供給される。飽和度／色相検出回路２２で、色相信号ＨＵＥ及び飽和度信号ＳＡＴが形成される。この色相信号ＨＵＥ及び飽和度信号ＳＡＴは、輝度信号Ｙと共に、画像メモリ２１に記憶される。
【００１３】
画像メモリ２１には、アドレス発生回路２３からアドレスが与えられる。アドレス発生回路２３には、追尾コントローラ１４からブロック指定信号ＳＢが与えられる。図３に示すように、画像メモリ２１内に形成されている表示画面ＰＩＣは、所定の大きさの小領域ＡＲに分割されて処理される。画像メモリ２１の表示画面ＰＩＣを構成する全画素データは、小領域ＡＲ毎に読み出され、各小領域ＡＲ毎に１つのブロック画像情報として処理される。
【００１４】
この実施例の場合、表示画面ＰＩＣは、ｘ方向及びｙ方向の夫々１６個の処理領域に分割され。したがって、表示画面ＰＩＣは、１６×１６＝２５６個の小領域ＡＲからなる。座標ｘ＝ｉ、ｙ＝ｊを指定することにより、指定された小領域ＡＲ内に含まれる画素から得られた画像情報ｉ（ｘ＝ｉ，ｙ＝ｊ）が読み出される。
【００１５】
このようにして画像メモリ２１から小領域ＡＲ毎に読み出される。この画像情報Ｉ（ｘ＝ｉ，ｙ＝ｊ）のうち、色相信号ＨＵＥ成分がゲート回路２４を通って色相ヒストグラム発生回路２５に供給され、輝度信号Ｙ成分が直接輝度信号ヒストグラム発生回路２６に供給される。
【００１６】
色相ヒストグラム発生回路２５は、図４に示すように、色相角０度〜３５９度について各色相角を持つ画素の画素数の分布（即ち頻度分布）を表す色相頻度特性を求めることにより、色相特徴パターンを成形する。この色相ヒストグラム発生回路２５の出力が追従コントローラ１４に供給される。
【００１７】
輝度ヒストグラム発生回路２６は、図５に示すように、輝度レベル０〜２５５について各輝度レベルを持つ画素の画素数の分布（即ち頻度分布）を表す輝度頻度特性を求めることにより、輝度特徴パターンを成形する。この輝度ヒストグラム発生回路の出力が追従コントローラ１４に供給される。
【００１８】
なお、コンパレータ２７が設けられ、画像メモリ２１から各画素毎に読み出される飽和度信号ＳＡＴと追従コントローラ１２から送出されるノイズ判定信号ｒｅｆとが比較される。このコンパレータ２７の出力により、飽和度信号ＳＡＴが所定レベル以下のとき、ゲート回路２４を閉じられる。
【００１９】
このように、被写体認識回路１３は、色相特徴パターンと輝度特徴パターンとを求めている。色相特徴パターンと、輝度特徴パターンとを用いれば、人間の視覚に合致した特徴抽出が行なえることになる。
【００２０】
つまり、人間が知覚できる視覚刺激は、図６に示すように、Ｌ軸とこれに直交するＳＨ平面有する所謂ＨＬＳ系と呼ばれる色座標系によって表現される。Ｌは明るさを表し、輝度信号Ｙに相当する。ＳＨ平面は、Ｌ軸に直交する極座標で表現される。ＳＨ平面において、Ｓは飽和度を表し、Ｌ軸からの距離によって表現される。また、Ｈは色相を表し、色差信号Ｒ−Ｙの方向の０度としたときの角度によって表現される。
【００２１】
このＨＬＳ系の立体は、光源が明るくなると、色座標即ちＳＨ平面がＬ軸に沿って上方向に行くと共に全ての色が白になり、光源が暗くなると、色座標即ちＳＨ平面がＬ軸に沿って下方向に行くと共に全ての色が黒になる。このとき、同時に飽和度も減少していく。したがって、飽和度Ｓ及び輝度Ｙは、光源の明るさの影響を受け易い。
【００２２】
これに対して、色相Ｈは、被写体固有の特徴量を表現するもので、光源の影響を受け難い。しかし、被写体の色がＬ軸上の近傍にあるような場合、すなわち、白、黒、又は灰色の場合は、色相Ｈの信号が情報として意味を持たなくなる。このことから、色相特徴パターンと、輝度特徴パターンとを用いれば、人間の視覚に合致した特徴抽出が行なえることになる。
【００２３】
図１において、この被写体認識回路１３で求められた特徴値が追尾コントローラ１４に供給される。追尾コントローラ１４は、被写体の特徴値の変化に追従するように、パニングモータ６及びチルティングモータ７を制御する。すなわち、被写体の特徴値から、被写体の画面中心からの位置ずれ量が検出される。この被写体の画面の中心からの位置ずれ量に対して反対の方向に、ドライバ１５及び１６を介して、パニングモータ６及びチルティングモータ７に制御信号が与えられる。このように、特徴の変化に追従するようにパニング及びチルティングを行うことで、被写体の動きに適応してカメラの位置が動かされ、被写体が常時画面の中央位置に映出される。
【００２４】
また、追尾コントローラ１４の出力は、ドライバ１７を介して、ズームモータ８に供給される。ズームモータ８により、ズーム位置を可変させると、これに応じて、追尾制御ループのゲインが変化される。すなわち、図７に示すように、ズームがテレ側になっている程、サーボ係数が小さく設定され、ズームがワイド側になっている程サーボ係数が大きく設定される。これにより、ズームがテレ側になっている場合には被写体の動きに対して過敏になり、制御が不安定になることが防止され、ズームがワイド側になっている場合には、被写体への追従が速くなり、被写体を画面の中央部に素早く位置させることができると共に、被写体を画面外に逃さないようにすることができる。
【００２５】
つまり、図８でフローチャートで示すように、被写体認識部より入力された座標と画面中央座標との差分が求められ、被写体の位置とカメラ位置とのずれ量（制御偏差）が算出される（ステップＳＴ１）。ズーム検出器９からのズーム量情報に基づいて、サーボ係数が算出される（ステップＳＴ２）。サーボ係数は、前述したように、ズームがテレ側になっている程小さく設定される。ステップＳＴ１で算出された制御偏差と、ステップＳＴ２で算出されたサーボ係数とから、パン及びチルトモータ６、７に供給するモータ制御量が算出される（ステップＳＴ３）。ここで、制御系としては、例えば比例・積分・微分（ＰＩＤ）制御等が用いられる。求められた制御量に基づいて、パン、チルトモータが駆動され（ステップＳＴ４）、ステップＳＴ１に戻される。
【００２６】
【発明の効果】
この発明によれば、ズーム倍率に応じて追尾制御のサーボ係数が設定される。すなわち、ズームがテレ側になっている場合には、サーボ係数が小さく設定される。これにより、被写体の動きに対して過敏になり、制御が不安定になることが防止される。ズームがワイド側になっている場合には、サーボ係数が大きく設定される。これにより、被写体への追従が速くなり、被写体を画面の中央部に素早く位置させることができると共に、被写体を画面外に逃さないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例のブロック図である。
【図２】この発明の一実施例における被写体認識回路の一例のブロック図である。
【図３】この発明の一実施例の説明に用いる略線図である。
【図４】この発明の一実施例の説明に用いるグラフである。
【図５】この発明の一実施例の説明に用いるグラフである。
【図６】この発明の一実施例の説明に用いる略線図である。
【図７】この発明の一実施例の説明に用いるグラフである。
【図８】この発明の一実施例の説明に用いるフローチャートである。
【図９】従来の追尾装置の説明に用いるグラフである。
【符号の説明】
１  レンズブロック
３  ズームレンズ
５  ＣＣＤ撮像素子
１３  被写体認識回路
１４  追尾コントローラ
【図１】
0003610604.tif 000002
【図２】
0003610604.tif 000003
【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】
0003610604.tif 000008
【図８】
0003610604.tif 000009
【図９】
0003610604.tif 000010