(57)【要約】【課題】カメラの視野角に影響を受けることなく、しかも撮像する映像画面の任意の箇所が指定された場合であっても、同じ精度でかつ高精度で、指定された箇所が映像画面の中心に位置するようにカメラ視野を移動させることを目的とする。【解決手段】カメラ制御装置を取り巻く空間に３次元の座標軸を用いて撮像機器の場所を原点とする絶対座標を付与する。カメラの視野角と映像画面の解像度との三角関数の関係から第一の長さを算出し、これを絶対座標軸のいずれかに単位として与える。映像画面は前記原点を中心とし前記第一の長さを半径とする球に接する平面として存在し、映像画面の中心は当該球と当該平面との接点であるとする。上記空間のすべてを３次元の絶対座標で表現し、上記球の表面におけるパン、チルトの軌跡を明確にすることで精度の高い、かつカメラの視野角に左右されないパン角度、チルト角度の指令値を得ることができる。【選択図】図１９
2006013854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パン軸及びチルト軸に設けられた撮像機器を備え、該撮像機器の映像画面の任意の箇所が指定されたときに、該指定された箇所が映像画面の中心に位置するように制御するカメラ制御装置であって、
前記撮像機器を取り巻く空間に前記撮像機器を中心とした球を設けるとともに、前記映像画面を前記球に接する平面として前記空間に設ける空間設定手段と、
前記撮像機器の視野角と前記映像画面の解像度との三角関数の関係を基に、前記空間に対して３次元の座標軸を用いて絶対座標を与える絶対座標付与手段と、
前記絶対座標付与手段によって与えられた絶対座標情報を基に、前記指定された箇所が前記映像画面の中心に位置すべく前記撮像機器のパン角度及びチルト角度を算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出されたパン角度及びチルト角度に基づいて前記撮像機器に対するパンの動作及びチルトの動作を行わせるカメラ視野移動手段と、
を有することを特徴とするカメラ制御装置。
【請求項２】
パン軸及びチルト軸に設けられた撮像機器の映像画面の任意の箇所が指定されたときに、該指定された箇所が映像画面の中心に位置するように制御するカメラ制御方法であって、前記撮像機器を取り巻く空間に前記撮像機器を中心とした球を設ける第１のステップと、前記映像画面を前記球に接する平面として前記空間に設ける第２のステップと、
前記撮像機器の視野角と前記映像画面の解像度との三角関数の関係を基に、前記空間に対して３次元の座標軸を用いて絶対座標を与える第３のステップと、
前記第３のステップにより与えられた絶対座標情報を基に、前記指定された箇所が前記映像画面の中心に位置すべく前記撮像機器のパン角度及びチルト角度を算出する第４のステップと、
前記第４のステップにより算出されたパン角度及びチルト角度に基づいて前記撮像機器に対するパンの動作及びチルトの動作を行わせる第５のステップと、
を含むことを特徴とするカメラ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パン軸及びチルト軸に設けられた撮像機器を備え、該撮像機器の映像画面の任意の箇所が指定されたときに、該指定された箇所が映像画面の中心に位置するように制御するカメラ制御装置及びカメラ制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラ制御装置には、撮像機器で撮像された映像画面に対しマウス等でクリックすることで特定の箇所（特定の位置）を指定し、その特定の箇所が映像画面の中心に来るようにカメラ視野を移動させることが可能なものもある。
【０００３】
このようにカメラ視野を自由に移動させることが可能なカメラ制御装置では、カメラの視野角に対応した映像画面の座標と、映像画面においてクリックされた座標情報（位置情報）とに基づいて、パン角度及びチルト角度を算出するとともに、この算出したパン角度及びチルト角度を基に撮像機器を動かしていた。
【０００４】
なお、カメラの制御技術については、例えば（特許文献１）に記載のものがある。
【特許文献１】特開２００２−２４１８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来のカメラ制御装置では、パン動作が点として近似できるポイントとして２箇所存在する極にカメラ視野が近づくにしたがって、映像画面において指定された特定の箇所と、実際にカメラ視野を移動させた後に撮像機器にて撮像した新たな映像画面の中心となった箇所との誤差（カメラ視野指定誤差）が顕著に現れてくる。
【０００６】
そのため、カメラ視野指定誤差が顕著に現れてくる箇所については、他の手法（技法）を用いてカメラ視野を移動させる必要がある。
【０００７】
しかし、上記従来のカメラ制御装置では、チルト角に応じてカメラ視野指定誤差の精度にバラツキが発生し、しかもカメラ視野指定誤差が顕著に現れてくる箇所（パン動作が点として近似できるポイントとして２箇所存在する極）については、他の手法を用いた場合であっても、カメラ視野指定誤差を０に抑制することは極めて困難であった。
【０００８】
また、カメラの視野角が広角になるにしたがってカメラ視野角指定誤差が顕著に現れてくるため、カメラの視野角は広角ではないという制約を撮像機器に設ける必要があった。
【０００９】
そのため、近年においては、撮像機器が撮像する映像画面において、どの箇所を指定された場合であっても、同じ精度でかつ高精度で、指定された箇所が映像画面の中心に位置するようにカメラ視野を移動させることができるとともに、カメラの視野角が非常に広角な場合であっても、同じ精度でかつ高精度で、指定された箇所が映像画面の中心に位置するようにカメラ視野を移動させることができるカメラ制御装置の提案あるいは実現が要望されている。
【００１０】
そこで、本発明は、カメラの視野角に影響を受けることなく、しかも撮像した映像画面の任意の箇所が指定された場合であっても、同じ精度でかつ高精度で、指定された箇所が映像画面の中心に位置するようにカメラ視野を移動させることのできるカメラ制御装置及びカメラ制御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】
【００１１】
この課題を解決するため、本発明のカメラ制御装置は、パン軸及びチルト軸に設けられた撮像機器を備え、該撮像機器の映像画面の任意の箇所が指定されたときに、該指定された箇所が映像画面の中心に位置するように制御するカメラ制御装置であって、前記撮像機器を取り巻く空間に前記撮像機器を中心とした球を設けるとともに、前記映像画面を前記球に接する平面として前記空間に設ける空間設定手段と、前記撮像機器の視野角と前記映像画面の解像度との三角関数の関係を基に、前記空間に対して３次元の座標軸を用いて絶対座標を与える絶対座標付与手段と、前記絶対座標付与手段によって与えられた絶対座標情報を基に、前記指定された箇所が前記映像画面の中心に位置すべく前記撮像機器のパン角度及びチルト角度を算出する算出手段と、前記算出手段によって算出されたパン角度及びチルト角度に基づいて前記撮像機器に対するパンの動作及びチルトの動作を行わせるカメラ視野移動手段とを有する構成としたものである。
【００１２】
また、この課題を解決するため、本発明のカメラ制御方法は、パン軸及びチルト軸に設けられた撮像機器の映像画面の任意の箇所が指定されたときに、該指定された箇所が映像画面の中心に位置するように制御するカメラ制御方法であって、前記撮像機器を取り巻く空間に前記撮像機器を中心とした球を設ける第１のステップと、前記映像画面を前記球に接する平面として前記空間に設ける第２のステップと、前記撮像機器の視野角と前記映像画面の解像度との三角関数の関係を基に、前記空間に対して３次元の座標軸を用いて絶対座標を与える第３のステップと、前記第３のステップにより与えられた絶対座標情報を基に、前記指定された箇所が前記映像画面の中心に位置すべく前記撮像機器のパン角度及びチルト角度を算出する第４のステップと、前記第４のステップにより算出されたパン角度及びチルト角度に基づいて前記撮像機器に対するパンの動作及びチルトの動作を行わせる第５のステップとを含む構成としたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、撮像機器を取り巻く空間に撮像機器を中心とした球を設けるとともに、映像画面を球に接する平面として当該空間に設け、当該空間に対して、撮像機器の視野角と映像画面の解像度との三角関数の関係を基に３次元の座標軸を用いて絶対座標を与え、さらに、この絶対座標情報を基に、映像画面において指定された箇所が映像画面の中心に位置すべく撮像機器のパン角度及びチルト角度を算出するようにすれば、カメラの視野角に影響を受けることなく、しかも撮像した映像画面において任意の箇所が指定された場合であっても、同じ精度でかつ高精度で、指定された箇所が映像画面の中心に位置するようにカメラ視野を移動させることができるという有効な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の請求項１に記載の発明は、パン軸及びチルト軸に設けられた撮像機器を備え、撮像機器の映像画面の任意の箇所が指定されたときに、指定された箇所が映像画面の中心に位置するように制御するカメラ制御装置であって、撮像機器を取り巻く空間に撮像機器を中心とした球を設けるとともに、映像画面を球に接する平面として空間に設ける空間設定手段と、撮像機器の視野角と映像画面の解像度との三角関数の関係を基に、空間に対して３次元の座標軸を用いて絶対座標を与える絶対座標付与手段と、絶対座標付与手段によって与えられた絶対座標情報を基に、指定された箇所が前記映像画面の中心に位置すべく撮像機器のパン角度及びチルト角度を算出する算出手段と、算出手段によって算出されたパン角度及びチルト角度に基づいて撮像機器に対するパンの動作及びチルトの動作を行わせるカメラ視野移動手段とを有するカメラ制御装置であり、像機器を取り巻く空間に撮像機器を中心とした球を設けるとともに、映像画面を球に接する平面として当該空間に設け、当該空間に対して、撮像機器の視野角と映像画面の解像度との三角関数の関係を基に３次元の座標軸を用いて絶対座標を与え、さらに、この絶対座標情報を基に、映像画面にお
いて指定された箇所が映像画面の中心に位置すべく撮像機器のパン角度及びチルト角度を算出するようにしているので、カメラの視野角に影響を受けることなく、しかも撮像した映像画面において任意の箇所が指定された場合であっても、同じ精度でかつ高精度で、指定された箇所が映像画面の中心に位置するようにカメラ視野を移動させることができるという作用を有する。
【００１５】
本発明の請求項２に記載の発明は、パン軸及びチルト軸に設けられた撮像機器の映像画面の任意の箇所が指定されたときに、指定された箇所が映像画面の中心に位置するように制御するカメラ制御方法であって、撮像機器を取り巻く空間に撮像機器を中心とした球を設ける第１のステップと、映像画面を球に接する平面として空間に設ける第２のステップと、撮像機器の視野角と映像画面の解像度との三角関数の関係を基に、空間に対して３次元の座標軸を用いて絶対座標を与える第３のステップと、第３のステップにより与えられた絶対座標情報を基に、指定された箇所が映像画面の中心に位置すべく撮像機器のパン角度及びチルト角度を算出する第４のステップと、第４のステップにより算出されたパン角度及びチルト角度に基づいて撮像機器に対するパンの動作及びチルトの動作を行わせる第５のステップとを含むカメラ制御方法であり、像機器を取り巻く空間に撮像機器を中心とした球を設けるとともに、映像画面を球に接する平面として当該空間に設け、当該空間に対して、撮像機器の視野角と映像画面の解像度との三角関数の関係を基に３次元の座標軸を用いて絶対座標を与え、さらに、この絶対座標情報を基に、映像画面において指定された箇所が映像画面の中心に位置すべく撮像機器のパン角度及びチルト角度を算出するようにしているので、カメラの視野角に影響を受けることなく、しかも撮像した映像画面において任意の箇所が指定された場合であっても、同じ精度でかつ高精度で、指定された箇所が映像画面の中心に位置するようにカメラ視野を移動させることができるという作用を有する。
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１はカメラ制御装置を示す斜視図、図２はカメラ制御装置の構成を示すブロック図、図３は映像画面と撮像機器との関係を示す図、図４は図３に示す状態をｘ−ｙ座標で表した図、図５は図４において直線ＯpＯsに対し垂直方向にあるＤｉｒｅｃｔｉｏｎＡから見た映像画面を示す図、図６は図４に示したｒ2の長さを決めるための図、図７は映像画面（直線ＯpＯs上）において第２象現がクリックされた場合にクリックされた点Ｐを点Ｐ’（第１象現上）に変換するための図、図８は図７に示す状態をｙ−ｚ座標で捉えた図、図９はクリックされた点Ｐ’が映像画面の中心となるための所定のパン（Ｐａｎ）角度と所定のチルト（Ｔｉｌｔ）角度の関係を示す図、図１０は図９に示す状態をｘ−ｙ座標系で表した図、図１１は図９に示す状態をｘ−ｚ座標系で表した図、図１２は図９において三角形ＯＰ’Ｑを取り出した状態を示す図、図１３は図８においてＤｉｒｅｃｔｉｏｎＢから見た図であり映像画面（直線ＯpＯs上）において第４象現がクリックされた場合にクリックされた点Ｐを点Ｐ’（第１象現上）に変換するための図、図１４は図９に示す状態をｘ−ｙ座標系で表した図、図１５は図９に示す状態をｘ−ｚ座標系で表した図、図１６は図９において三角形ＯＰ’Ｑを取り出した状態を示す図、図１７は映像画面（直線ＯpＯs上）と撮像機器との関係をｘ−ｙ座標系で表した図、図１８は図１７に示す状態をｙ−ｚ座標で捉えた図、図１９はクリックされた点Ｐが映像画面の中心となるための所定のパン角度と所定のチルト角度の関係を示す図、図２０は図１９に示す状態をｘ−ｙ座標系で表した図、図２１はパン角度の指令値θpanを求めるために図１９に示す状態をｘ−ｚ座標系で表した図、図２２は図１９において三角形ＯＰＱを取り出した状態を示す図、図２３
はＣＰＵ２１によるパン角度及びチルト角度の算出処理の処理手順を示すフローチャートである。
【００１８】
図１に示すカメラ制御装置において、台座１１の上にパン軸旋回軸１２が固定されており、パン軸旋回軸１２はパン軸モータ１３の出力軸に固定されている。パン軸モータ１３は制御部１４に固定されている。
【００１９】
制御部１４の端部の上部にはチルト軸モータ１５が配設されており、このチルト軸モータ１５の出力軸にはチルト軸旋回軸１６が固定されている。またチルト軸旋回軸１６にはチルト軸旋回軸１６と撮像機器１９とを接着する接着部１７が固定されている。接着部１７の上部には撮像機器１９が固定されている。
【００２０】
このようなカメラ制御装置においては、パン軸モータ１３の出力軸が回転することにより撮像機器１９がパン軸動作１８のようにパン動作（水平方向つまり左右方向に回動）を行うとともに、チルト軸モータ１５の出力軸が回転することにより撮像機器１９がチルト軸動作２０のようにチルト動作（垂直方向つまり上下方向に回動）を行う。
【００２１】
また、制御部１４の中にはＣＰＵ（中央演算処理装置）２１が備えられており、当該ＣＰＵ２１は、図２に示すように、撮像機器１９が撮像した映像画面において指示された箇所の座標情報を基にパン角度及びチルト角度を補正し、さらに、この補正後のパン角度を示す信号Ｓｉｇ１をパン軸モータ１３へ与えるとともに、補正後のチルト角度を示すＳｉｇ２をチルト軸モータ１５へ与える。
【００２２】
ＣＰＵ２１の内部では、予め設定された映像画面の解像度と予め設定された撮像機器１９の視野角度とに基づいて、撮像機器１９の周囲の空間に対し撮像機器１９を原点とする座標を設定するとともに、撮像機器１９が撮像した映像画面において指定された箇所の映像画面上での座標情報を、前記空間に対し設定した座標系に変換する。
【００２３】
これにより、ＣＰＵ２１は、撮像機器１９と上記指定された箇所との位置関係を明確にする同時に、撮像機器１９と撮像機器１９が撮像した映像画面との位置関係も明確にすることができる。
【００２４】
その後、ＣＰＵ２１は、上記映像画面の中で指定された箇所が映像画面の中心にくるようなパン角度及びチルト角度を算出し、この算出したパン角度及びチルト角度の情報それぞれをパン軸モータ１３及びチルト軸モータ１５へ与える。
【００２５】
なお、ＣＰＵ２１は、後述するパン角度及びチルト角度の算出処理の処理手順に対応するプログラムを実行することにより、上述した空間設定手段、絶対座標付与手段、算出手段、及びカメラ視野移動手段の機能を果たすものである。
【００２６】
また、ＣＰＵ２１によるパン角度及びチルト角度の算出処理の処理手順に対応するプログラムや、パン角度及びチルト角度の算出処理に必要なデータは、図示しない記憶装置（ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの記録媒体）に格納されており、必要に応じて、この記憶装置から図示しない主記憶装置（ＲＡＭ）に読み込まれて実行される。
【００２７】
本発明のカメラ制御装置では、（１）カメラ制御装置を取り巻く空間に３次元の座標軸を用いて撮像機器の場所を原点とする絶対座標を付与し、（２）次に、カメラの視野角と映像画面の解像度との三角関数の関係から第一の長さを算出し、これを絶対座標軸のいずれかに単位として与え、（３）このとき、映像画面は前記原点を中心とし前記第一の長さを半径とする球に接する平面として存在し、映像画面の中心は当該球と当該平面との接点
であるとして処理する。これにより、上記空間のすべてを３次元の絶対座標で表現することができ、上記球の表面におけるパン、チルトの軌跡を明確にすることで精度の高い、かつカメラの視野角に左右されないパン角度、チルト角度の指令値を得るようにしたものである。
【００２８】
次に、このような処理を行うカメラ制御装置のＣＰＵ２１によるパン角度及びチルト角度の算出処理について、図３〜図２２を参照しながら詳細に説明する。
【００２９】
ここで、これ以降の説明及び図３〜図２２において使用する記号の意味について説明する。
【００３０】
ｒ1は接点Ｏsと点Ｏpとの長さを意味し、ｒ2は球の半径を意味し、θtは撮像機器１９の現在チルト角（仰角）［°］を意味し、Ｏは撮像機器１９の位置を意味し、Ｐは映像画面において指定した点を意味し、ｐxは点Ｐのｘ’座標を意味し、ｐyは点Ｐのｙ’座標を意味し、Ｏsは映像画面の中心点を意味し、Ｔθは撮像機器１９のチルト方向の視野角÷２［°］を意味し、Ｐθは撮像機器１９のパン方向の視野角÷２［°］を意味し、Ｘpixelは映像画面におけるｘ’軸方向の原点から映像画面の端までのピクセル数（解像度）を意味し、Ｙpixelは映像画面におけるｙ’軸方向の原点から映像画面の端までのピクセル数（解像度）を意味する。
【００３１】
図４において直線ＯpＯsに対し垂直方向にあるＤｉｒｅｃｔｉｏｎＡから見た映像画面の様子を図５に示す。図５において、映像画面において用いるｘ’−ｙ’座標系はｙ’軸を基準として決められたものであるため、ｘ’軸の座標に関してはｙ’軸に合わせて補正を行う必要がある。従って、点Ｐの座標に対して、（数１）の数式を演算することによりｘ’座標の補正を行う。
【００３２】
なお、この実施の形態では、上記ｘ’−ｙ’座標系はｙ’軸を基準として決めるようにしたが、本発明はこれに限定されることなく、上記ｘ’−ｙ’座標系はｘ’軸を基準として決めてｙ’軸の座標に関してはｘ’軸に合わせて補正を行うようにしても良い。
【００３３】
【数１】
2006013854.tif 000003
【００３４】
また、接点Ｏsと点Ｏpとの長さｒ１と球の半径ｒ２との関係は、（数２）の数式で表される。
【００３５】
【数２】
2006013854.tif 000004
【００３６】
次に、球の半径ｒ２の長さは、図４の部分的な拡大図である図６を参照して分かるように（数３）の数式で表される。
【００３７】
【数３】
2006013854.tif 000005
【００３８】
上述した（数２）及び（数３）の数式より、長さｒ１（図４参照）は（数４）の数式で表すことができる。
【００３９】
【数４】
2006013854.tif 000006
【００４０】
次に、θt＜０の場合、θt≧０かつＰｙ＞ｒ１の場合、θt≧０かつＰｙ＞−（線分ＯｓＴの長さ）の場合、θt≧０かつ−（線分ＯsＴの長さ）≦Ｐｙ≦ｒ１の場合それぞれにおけるパン角度とチルト角度の算出について説明する。
【００４１】
最初に、ｃａｓｅＡ（ケースＡ）＝θt＜０の場合について説明する。
【００４２】
ここで、映像画面３３と撮像機器１９との関係を表した図３をｘ−ｙ座標で表した状態を図４に示す。この図４は、図５においてＤｉｒｅｃｔｉｏｎＢから見た図でもある。
【００４３】
この図４に示すｘ−ｙ座標系において、クリックされた点Ｐを第１現象に変換して取り扱うため、（数５）及び（数６）で示される数式のような変換を行う。
【００４４】
【数５】
2006013854.tif 000007
【００４５】
【数６】
2006013854.tif 000008
【００４６】
このような変換を行った後に、後述するｃａｓｅＢ（ケースＢ）、ｃａｓｅＣ（ケースＣ）、及びｃａｓｅＤ（ケースＣ）のうち何れのパターンに該当するのかの判定を行い、該当するパターンに記述された所定の処理を行いパン角度及びチルト角度であるθpan及びθtiltを算出する。なお、θtiltに対しては、上記手順で求めたθtiltに対して（数７）の数式を演算（変換）して、最終指令値とする。
【００４７】
【数７】
2006013854.tif 000009
【００４８】
（１）ｃａｓｅＢのパターン（θt≧０かつＰｙ＞ｒ１の場合）
ここで、映像画面（直線ＯpＯs上）において第２象現がクリックされた場合にクリック
された点Ｐを点Ｐ’（第１象現上）に変換するための図を図７に示す。この図７は、図８においてＤｉｒｅｃｔｉｏｎＢから見た図でもある。なお、図８は、図７に示す状態をｙ−ｚ座標で捉えた図であり、図５のｘ’座標がｚ座標と等価であることを示している。
【００４９】
図７において、クリックされた点Ｐを点Ｐ’に変換するため、ＰｙをＰｙａに、ＰｘをＰｘａに変換する必要がある。
【００５０】
なお、Ｐｙは映像画面上（直線ＯpＯs上）で換算された点Ｐのｙ’座標、つまり図７に示すｘ−ｙ座標系において線分ＯsＰの長さに相当する。また、Ｐｙａは映像画面上（直線ＯpＯs上）で換算された点Ｐ’のｙ’座標、つまり図７に示すｘ−ｙ座標系において線分ＯsＰ’の長さに相当する。
【００５１】
図７の内容を基にＰｙをＰｙａに変換するための変換式について説明する。最初に、図７の内容より、（数８）の数式が成立する。
【００５２】
【数８】
2006013854.tif 000010
【００５３】
ここで、Ｐｙとα（∠ＰＯＯp、∠ＯpＯＰ’）との関係は（数９）の数式で表される。
【００５４】
【数９】
2006013854.tif 000011
【００５５】
従って、数８の数式と数９の数式より、Ｐｙａは（数１０）の数式で表すことができる。
【００５６】
【数１０】
2006013854.tif 000012
【００５７】
次に、クリックされた点Ｐ’が映像画面の中心となるための所定のパン角度と所定のチルト角度の関係を図９に示す。この図９に示す状態をｘ−ｙ座標系で表した状態を図１１に示す。
【００５８】
図１１の内容を基にＰｘをＰｘａに変換するための変換式を説明する。まず、図１１の内容より、（数１１）、（数１２）、及び（数１３）の各数式で示される関係式が成立する。
【００５９】
【数１１】
2006013854.tif 000013
【００６０】
【数１２】
2006013854.tif 000014
【００６１】
（∵（数４）の数式）
【００６２】
【数１３】
2006013854.tif 000015
【００６３】
（∵（数３）の数式）
ここで、Ｚｐ’は図１１の内容より、Ｚｐ’＝（Ｚｐ／Ｘｐ）・Ｘｐ’であることから、（数１１）、（数１２）、（数１３）の各数式より、Ｚｐ’は（数１４）の数式で表すことができる。
【００６４】
【数１４】
2006013854.tif 000016
【００６５】
ここで、Ｐｘａ＝Ｚｐ’であることから、Ｐｘａは（数１５）の数式で表すことができる。
【００６６】
【数１５】
2006013854.tif 000017
【００６７】
以上のようなことから、パン角度の指令値θpanは、Ｐｘ≧０の場合には（数１６）の数式で表され、一方、Ｐｘ＜０の場合は（数１７）の数式で表される。
【００６８】
【数１６】
2006013854.tif 000018
【００６９】
【数１７】
2006013854.tif 000019
【００７０】
次に、チルト角度の指令値θtiltを求める。図９及び図９に示した内容をｘ−ｙ座標系で表した図１０より、線分ＯＱの長さは、（数１８）の数式で表される。
【００７１】
【数１８】
2006013854.tif 000020
【００７２】
この（数１８）の数式より、線分ＯＰ’の長さは（数１９）の数式で表すことができる。
【００７３】
【数１９】
2006013854.tif 000021
【００７４】
ここで、図９において三角形ＯＰ’Ｑを取り出した状態を示す図１２の内容より、（数２０）の数式で示される関係式が成り立つ。
【００７５】
【数２０】
2006013854.tif 000022
【００７６】
また、図９の状態をｘ−ｚ座標系で表した図１０の内容より、（数２１）の数式で示される関係が成り立つ。
【００７７】
【数２１】
2006013854.tif 000023
【００７８】
以上のことから、チルト角度の指令値θtiltは、（数２２）を演算することにより求めるこができる。
【００７９】
【数２２】
2006013854.tif 000024
【００８０】
（∵（数１０）の数式、（数１５）の数式）
（２）ｃａｓｅＣのパターン（θt≧０かつＰｙ＜−（線分ＯｓＴの長さ）の場合）
ここで、映像画面（直線ＯpＯs上）において第４象現がクリックされた場合にクリックされた点Ｐを点Ｐ’（第１象現上）に変換するための図を図１３に示す。この図１３は、図８においてＤｉｒｅｃｔｉｏｎＢから見た図でもある。
【００８１】
図１３において、クリックされた点Ｐを点Ｐ’に変換するため、ＰｙをＰｙａに、またＰｘをＰｘａに変換する必要がある。
【００８２】
なお、Ｐｙは映像画面上（直線ＯpＯs上）で換算された点Ｐのｙ’座標、つまり図１３のｘ−ｙ座標系において線分ＯsＰの長さに相当する。また、Ｐｙａは映像画面上（直線ＯpＯs上）で換算された点Ｐ’のｙ’座標、つまり図１３のｘ−ｙ座標系において線分ＯsＰ’の長さに相当する。
【００８３】
図１３の内容を基に、ＰｙをＰｙａに変換するための変換式を説明する。まず、図１３の内容より、（数２３）の数式で示される関係式が成り立つ。
【００８４】
【数２３】
2006013854.tif 000025
【００８５】
ここで、Ｐｙとβ（∠ＰＯＴ、∠ＴＯＰ’）との関係は（数２４）の数式で表される。
【００８６】
【数２４】
2006013854.tif 000026
【００８７】
従って、上述した（数２３）及び（数２４）の各数式より、Ｐｙａは（数２５）の数式で表すことができる。
【００８８】
【数２５】
2006013854.tif 000027
【００８９】
図９に示す状態をｘ−ｚ座標系で表した図１５の内容を基に、ＰｘをＰｘａに変換する
ための変換式について説明する。図１５の内容より、（数２６）、（数２７）及び（数２８）の各数式で示される３つの関係式が成り立つ。
【００９０】
【数２６】
2006013854.tif 000028
【００９１】
【数２７】
2006013854.tif 000029
【００９２】
【数２８】
2006013854.tif 000030
【００９３】
ここで、Ｚｐ’は図１５の内容より、Ｚｐ’＝（Ｚｐ／Ｘｐ）・Ｘｐ’であることから、（数２６）、（数２７）、及び（数２８）の各数式より、Ｚｐ’は、（数２９）の数式で表すことができる。
【００９４】
【数２９】
2006013854.tif 000031
【００９５】
ここで、Ｐｘａ＝Ｚｐ’であることから、Ｐｘａは、（数３０）の数式で表すことができる。
【００９６】
【数３０】
2006013854.tif 000032
【００９７】
以上のことから、パン角度の指令値θpanは、（数３１）の数式で表される。
【００９８】
【数３１】
2006013854.tif 000033
【００９９】
次に、チルト角度の指令値θtiltを求める。図９及び図９に示した内容をｘ−ｙ座標系で表した図１４より、線分ＯＱの長さは、（数３２）の数式で表される。
【０１００】
【数３２】
2006013854.tif 000034
【０１０１】
また、上記（数３２）の数式より、線分ＯＰ’の長さは（数３３）の数式で表すことができる。
【０１０２】
【数３３】
2006013854.tif 000035
【０１０３】
ここで、図９において三角形ＯＰ’Ｑを取り出した状態を示す図１６より、（数３４）の数式で示される関係式が成り立つ。
【０１０４】
【数３４】
2006013854.tif 000036
【０１０５】
また、図１４の内容より、（数３５）の数式で示される関係式が成り立つ。
【０１０６】
【数３５】
2006013854.tif 000037
【０１０７】
以上のことから、チルト角度の指令値θtiltは、（数３６）の数式を演算することにより求めることができる。
【０１０８】
【数３６】
2006013854.tif 000038
【０１０９】
（∵（数２５）の数式、（数３０）の数式）
最後に、本来指定された箇所は第４象現であるため、上記θtiltを以下のように変換する必要がある。
【０１１０】
【数３７】
2006013854.tif 000039
【０１１１】
（３）ｃａｓｅＤのパターン（θt≧０かつ−（線分ＯｓＴの長さ）≦Ｐｙ≦ｒ１の場合）
パン角度の指令値θpanを求めるために図１９に示す状態をｘ−ｚ座標系で表した状態を示す図２１より、パン角度のθpanは、（数３８）の数式で表わすことができる。
【０１１２】
【数３８】
2006013854.tif 000040
【０１１３】
ここで、Ｘｐ、及びＺｐの各値はそれぞれ、Ｘｐ＝ｒ２・ｃｏｓθt−Ｐｙ・ｓｉｎθt、及びＺｐ＝Ｐｘであることから、パン角度の指令値θpanは、（数３９）の数式を演算することにより求めることができる。
【０１１４】
【数３９】
2006013854.tif 000041
【０１１５】
次に、チルト角度の指令値θtiltを求める。ここで、図１９、及び図１９に示す状態をｘ−ｙ座標系で表した状態を示す図２０より、線分ＯＱの長さは（数４０）の数式で表すことができる。
【０１１６】
【数４０】
2006013854.tif 000042
【０１１７】
また、上記（数４０）の数式より、線分ＯＰの長さは（数４１）の数式で表すことができる。
【０１１８】
【数４１】
2006013854.tif 000043
【０１１９】
ここで、図１９において三角形ＯＰＱを取り出した状態を示す図２２より、（数４２）の数式で示される関係が成り立つ。
【０１２０】
【数４２】
2006013854.tif 000044
【０１２１】
また、図２０に示す内容より、（数４３）の数式で示される関係式が成り立つ。
【０１２２】
【数４３】
2006013854.tif 000045
【０１２３】
以上のことから、チルト角度θtiltは、（数４４）の数式を演算することにより求めることができる。
【０１２４】
【数４４】
2006013854.tif 000046
【０１２５】
（∵（数４３）の数式）
なお、映像画面（直線ＯpＯs上）と撮像機器との関係をｘ−ｙ座標系で表した状態を図１７に示す。この図１７は、図１８においてＤｉｒｅｃｔｉｏｎＢから見た図でもある。図１８は、図１７に示す状態をｙ−ｚ座標で捉えた図であり、図５に示したｘ’座標がｚ座標と等価であることを示している。
【０１２６】
上述したように、ＣＰＵ２１は、撮像機器１９が撮像した映像画面において指示された箇所の座標情報と、その指示された時の現在チルト角度と、撮像機器１９のチルト方向の視野角と、撮像機器１９のパン方向の視野角の４つの情報から上記指示された箇所が映像画面の中心となるように正確なパン角度、チルト角度を指定することができる。
【０１２７】
次に、ＣＰＵ２１によるパン角度及びチルト角度の算出処理について、図２３を参照して説明する。なお、図２３は、ＣＰＵ２１によるパン角度及びチルト角度の算出処理の処理手順を示すフローチャートであり、詳しくは、撮像機器１９が撮像した映像画面において指示された箇所が映像画面の中心に位置するように処理するための処理手順を示している。
【０１２８】
ＣＰＵ２１は、映像画面の任意の箇所が指示された事を受けると、映像画面上における座標の補正を行い（ステップＳＴ１）、変数ｃａｓｅ＿ａに０を代入することにより、変数ｃａｓｅ＿ａの初期化を行い（ステップＳＴ２）、その後、上記ステップＳＴ１を実行することにより補正された座標情報、及び上記４つの情報を基に、後述するｃａｓｅＡ、ｃａｓｅＢ、ｃａｓｅＣ、ｃａｓｅＤの４つの何れのパターンに分類されるのかの判別を行う。その最初のステップとして、ｃａｓｅＡであるか否かを判断する（ステップＳＴ３）。
【０１２９】
ステップＳＴ３においてｃａｓｅＡであると判断したＣＰＵ２１は、パラメータの補正を行い（ステップＳＴ４）、その後、変数ｃａｓｅ＿ａに１を代入し（ステップＳＴ５）、さらに、ｃａｓｅＢ、ｃａｓｅＣ、ｃａｓｅＤの４つの何れのパターンに分類されるのかの判別を行う（ステップＳＴ６）。
【０１３０】
ここで、ステップＳＴ６においてｃａｓｅＢであると判断された場合には、ｃａｓｅＢ用のパン角度及びチルト角度の演算処理を行うことにより、所望のパン角度及びチルト角度が算出される（ステップＳＴ７）。
【０１３１】
また、ステップＳＴ６においてｃａｓｅＣであると判断された場合には、ｃａｓｅＣ用のパン角度及びチルト角度の演算処理を行うことにより、所望のパン角度及びチルト角度が算出される（ステップＳＴ８）。
【０１３２】
さらに、ステップＳＴ６においてｃａｓｅＤであると判断された場合には、ｃａｓｅＤ用のパン角度及びチルト角度の演算処理を行うことにより、所望のパン角度及びチルト角度が算出される（ステップＳＴ９）。
【０１３３】
ステップＳＴ７〜９の何れかのステップを終了したＣＰＵ２１は、変数ｃａｓｅ＿ａの値が１であるか否かを判断し（ステップＳＴ１０）、この判断の結果、値が１であると判断した場合には、上記ステップＳＴ７〜９の何れかのステップの実行により算出したチルト角度の補正を行い（ステップＳＴ１１）、その後、上記ステップＳＴ７〜９の何れかのステップの実行により算出したパン角度をパン軸モータ１３へ与えるとともに、ステップＳＴ１１を実行することにより補正したチルト角度をチルト軸モータ１５へ与える（ステップＳＴ１２）。
【０１３４】
ところで、ステップＳＴ１０において変数ｃａｓｅ＿ａの値が１でないと判断したＣＰＵ２１は、上記ステップＳＴ７〜９の何れかのステップの実行により算出したパン角度及びチルト角度の値それぞれをパン軸モータ１３及びチルト軸モータ１５へ与える（ステップＳＴ１２）。
【０１３５】
ステップＳＴ１２を終了した時点で、映像画面にて指示された特定の箇所が、パン動作及びチルト動作の終了後の映像画面の中心に位置するようになる。
【０１３６】
以上説明したように、本実施の形態のカメラ制御装置によれば、撮像機器１９の周囲の空間に対し座標を設定し、撮像機器１９の映像画面の解像度と撮像機器１９の視野角との三角関数の関係に基づき前記座標の値を設定するとともに、映像画面は撮像機器１９を中心とする球に接し、かつその設定が画面の中心にくる平面であるとして処理するようにしたので、カメラの撮像機器１９の視野角や現在のチルト角度に、映像画面において指示された箇所を映像画面の中心に位置させる位置合わせ精度が左右されることなく、かつ高い精度で、前記特定の箇所が映像画面の中心にくるようにパン角度、チルト角度を指定することができる。
【０１３７】
このことは、本実施の形態のカメラ制御装置によれば、パン動作が点として近似できるポイントとして２箇所存在する極近傍においても全く同じ精度（位置合わせ精度）が得られ、かつカメラの視野角が視野角が１８０度近い広角な場合であっても全く同じ精度（位置合わせ精度）が得られることを意味する。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
セキュリティ向上の目的でカメラ装置を使用して特定の場所を監視する際、カメラ視野は固定もしくは予め定めた場所へのみ移動できる半固定の状態で使用されてきた。しかし、ユーザのニーズが高まり視野を自由に指定できるようなシステムを構築する場合、カメラ装置の撮像機器が撮像した映像画面の任意の箇所が指定されたときに、その指定された箇所が映像画面の中心になるようにカメラ視野を移動させることが求められる。
【０１３９】
この場合、上記映像画面において指定された箇所と、その後実際にカメラ視野が移動し新たに映像画面の中心となった箇所との誤差を理論上０に抑える、もしくは前記誤差を最小にする（限りなく０に近づける）、もしくは撮像機器の視野角が非常に広角な場合においても、前記誤差が指定された箇所に応じてばらつくことがないということを目的したシステムを構築するときに、当該システムに本発明のカメラ制御装置及びカメラ制御方法を
適用することができる。
【０１４０】
また、例えばリアルタイムシステムにおいて特定の人に追従してカメラ視野を移動させる場合においても、内部割込み等を使用し所定の間隔毎に本発明のカメラ制御方法を適用することで、その機能を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】カメラ制御装置を示す斜視図
【図２】カメラ制御装置の構成を示すブロック図
【図３】映像画面と撮像機器との関係を示す図
【図４】図３に示す状態をｘ−ｙ座標で表した図
【図５】図４において直線ＯpＯsに対し垂直方向にあるＤｉｒｅｃｔｉｏｎＡから見た映像画面を示す図
【図６】図４に示したｒ2の長さを決めるための図
【図７】映像画面（直線ＯpＯs上）において第２象現がクリックされた場合にクリックされた点Ｐを点Ｐ’（第１象現上）に変換するための図
【図８】図７に示す状態をｙ−ｚ座標で捉えた図
【図９】クリックされた点Ｐ’が映像画面の中心となるための所定のパン（Ｐａｎ）角度と所定のチルト（Ｔｉｌｔ）角度の関係を示す図
【図１０】図９に示す状態をｘ−ｙ座標系で表した図
【図１１】図９に示す状態をｘ−ｚ座標系で表した図
【図１２】図９において三角形ＯＰ’Ｑを取り出した状態を示す図
【図１３】図８においてＤｉｒｅｃｔｉｏｎＢから見た図であり映像画面（直線ＯpＯs上）において第４象現がクリックされた場合にクリックされた点Ｐを点Ｐ’（第１象現上）に変換するための図
【図１４】図９に示す状態をｘ−ｙ座標系で表した図
【図１５】図９に示す状態をｘ−ｚ座標系で表した図
【図１６】図９において三角形ＯＰ’Ｑを取り出した状態を示す図
【図１７】映像画面（直線ＯpＯs上）と撮像機器との関係をｘ−ｙ座標系で表した図
【図１８】図１７に示す状態をｙ−ｚ座標で捉えた図
【図１９】クリックされた点Ｐが映像画面の中心となるための所定のパン角度と所定のチルト角度の関係を示す図
【図２０】図１９に示す状態をｘ−ｙ座標系で表した図
【図２１】パン角度の指令値θpanを求めるために図１９に示す状態をｘ−ｚ座標系で表した図
【図２２】図１９において三角形ＯＰＱを取り出した状態を示す図
【図２３】ＣＰＵによるパン角度及びチルト角度の算出処理の処理動作を示すフローチャート
【符号の説明】
【０１４２】
１１    台座
１２    パン軸旋回軸
１３    パン軸モータ
１４    制御部
１５    チルト軸モータ
１６    チルト軸旋回軸
１７    接着部
１８    パン軸動作
１９    撮像機器
２０    チルト軸動作
２１    ＣＰＵ
２２    パン軸モータ
２３    チルト軸モータ
３１    パン動作
３２    チルト動作
３３    映像画面
５１    座標をＰ（Ｐｘ，Ｐｙ）とした映像画面上において指定された点
【図１】
2006013854.tif 000047
【図２】
2006013854.tif 000048
【図３】
2006013854.tif 000049
【図４】
2006013854.tif 000050
【図５】
2006013854.tif 000051
【図６】
2006013854.tif 000052
【図７】
2006013854.tif 000053
【図８】
2006013854.tif 000054
【図９】
2006013854.tif 000055
【図１０】
2006013854.tif 000056
【図１１】
2006013854.tif 000057
【図１２】
2006013854.tif 000058
【図１３】
2006013854.tif 000059
【図１４】
2006013854.tif 000060
【図１５】
2006013854.tif 000061
【図１６】
2006013854.tif 000062
【図１７】
2006013854.tif 000063
【図１８】
2006013854.tif 000064
【図１９】
2006013854.tif 000065
【図２０】
2006013854.tif 000066
【図２１】
2006013854.tif 000067
【図２２】
2006013854.tif 000068
【図２３】
2006013854.tif 000069