(57)【要約】【課題】カメラを回転させながら動画を撮影する場合にトルクむらや風等の外乱による回転駆動部の駆動の負荷変動が発生したとしても、映像ぶれを低減可能な制御装置、制御装置を有する撮像システム、および制御プログラムを提供すること。【解決手段】画像を撮像する撮像部がパン方向およびチルト方向の少なくとも１つの方向へ駆動するように動作する回転駆動部の位置を取得する取得部と、回転駆動部の目標回転速度を用いて算出された回転駆動部の目標位置と、取得部により取得された回転駆動部の位置との差分に基づく補正量に基づいて、画像から切り出される画像の切り出し位置を決定する切り出し部と、を有する。【選択図】図１
2019106579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を撮像する撮像部がパン方向およびチルト方向の少なくとも１つの方向へ駆動するように動作する回転駆動部の位置を取得する取得部と、
前記回転駆動部の目標回転速度を用いて算出された前記回転駆動部の目標位置と、前記取得部により取得された前記回転駆動部の位置との差分に基づく補正量に基づいて、前記画像から切り出される画像の切り出し位置を決定する切り出し部と、を有することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
画像を撮像する撮像部がパン方向およびチルト方向の少なくとも１つの方向へ駆動するように動作する回転駆動部の動作時の速度ベクトルを取得する取得部と、
前記回転駆動部の目標回転速度と、前記取得部により取得された前記回転駆動部の動作時の速度ベクトルを用いて算出された前記回転駆動部の現在回転速度との差分に基づく補正量に基づいて、前記画像から切り出される画像の切り出し位置を決定する切り出し部と、を有することを特徴とする制御装置。
【請求項３】
前記補正量は、前記回転駆動部の動作により変化する画面変化量より小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記目標回転速度は、操作部材の操作量に応じて決定されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記目標回転速度は、あらかじめユーザにより入力された入力値に基づいて決定されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項６】
前記回転駆動部が回転していない場合、前記切り出し部は、前記画像から画像を切り出さないことを決定することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の制御装置を有することを特徴とする旋回台。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか１項に記載の制御装置を有し、
前記制御装置は、前記画像から切り出された画像を外部に出力することを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
前記回転駆動部が回転していない場合、前記切り出し部は、前記画像から画像を切り出さないことを決定することを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記回転駆動部が回転していない場合、前記制御装置は、前記画像を外部に出力することを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
画像を撮像する撮像部と、
前記撮像部がパン方向およびチルト方向の少なくとも１つの方向へ駆動するように動作する回転駆動部と、
前記回転駆動部の位置を取得する取得部と、
前記回転駆動部の目標回転速度を用いて算出された前記回転駆動部の目標位置と、前記取得部により取得された前記回転駆動部の位置との差分に基づく補正量に基づいて、前記画像から切り出される画像の切り出し位置を決定する切り出し部と、を有することを特徴とする撮像システム。
【請求項１２】
画像を撮像する撮像部と、
前記撮像部がパン方向およびチルト方向の少なくとも１つの方向へ駆動するように動作する回転駆動部と、
前記回転駆動部の動作時の速度ベクトルを取得する取得部と、
前記回転駆動部の目標回転速度と、前記取得部により取得された前記回転駆動部の動作時の速度ベクトルを用いて算出された前記回転駆動部の現在回転速度との差分に基づく補正量に基づいて、前記画像から切り出される画像の切り出し位置を決定する切り出し部と、を有することを特徴とする撮像システム。
【請求項１３】
コンピュータに、
画像を撮像する撮像部がパン方向およびチルト方向の少なくとも１つの方向へ駆動するように動作する回転駆動部の位置を取得するステップと、
前記回転駆動部の目標回転速度を用いて算出された前記回転駆動部の目標位置と、取得された前記回転駆動部の位置との差分に基づく補正量に基づいて、前記画像から切り出される画像の切り出し位置を決定するステップと、を実行させることを特徴とする制御プログラム。
【請求項１４】
コンピュータに、
画像を撮像する撮像部がパン方向およびチルト方向の少なくとも１つの方向へ駆動するように動作する回転駆動部の動作時の速度ベクトルを取得するステップと、
前記回転駆動部の目標回転速度と、取得された前記回転駆動部の動作時の速度ベクトルを用いて算出された前記回転駆動部の現在回転速度との差分に基づく補正量に基づいて、前記画像から切り出される画像の切り出し位置を決定するステップと、を実行させることを特徴とする制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作器からパン・チルト駆動を指示されるカメラ旋回システムの制御装置、制御装置を有する撮像システム、および制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像を撮像するカメラをパン方向またはチルト方向へ回転させる回転駆動部を、ステッピングモータやＤＣモータ等の動力源から減速機を介して駆動するカメラ旋回システムが知られている。
【０００３】
特許文献１には、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開示されている。
【０００４】
特許文献２には、動画撮影時の映像ぶれを低減するために、撮像部が回転している場合、事前に記憶されている目標回転速度に対する撮像部の実際の回転速度に基づいて算出された画像のぶれ量を用いて画像の切り出し位置を決定する撮像装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２２８６４４号公報
【特許文献２】特許第５１３６５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
移動する被写体を追尾するために、カメラを回転させながら動画を撮影する場合、トルクむらや風等の外乱による回転駆動部の駆動の負荷変動により操作部からのパン・チルト制御指令と実際のパン・チルト駆動との間に差分が発生する可能性がある。これにより、実際に出力される映像に映像ぶれが生じてしまう。
【０００７】
特許文献１のブレ補正装置を従来のカメラ旋回システムに適用し、カメラを回転させながら動画を撮影する場合、画像の切り出し位置は画像処理により検出した動きベクトルに応じて決定される。しかしながら、画像の動きが外乱によるものなのか回転駆動部の駆動によるものなのかを特定することが難しく、回転駆動部の駆動を外乱によるぶれと誤認識してしまうおそれがある。その結果、回転駆動部の駆動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。
【０００８】
また、特許文献２の撮像装置では、目標回転速度に対する撮像部の実際の回転速度をあらかじめ記憶しておく必要があり、トルクむらや風等の外乱による回転駆動部の駆動の負荷変動には対応できない。そのため、特許文献２の撮像装置において、カメラを回転させながら動画を撮影する場合に画像の切り出し位置を変化させても映像には映像ぶれが残ってしまうおそれがある。
【０００９】
本発明は、カメラを回転させながら動画を撮影する場合にトルクむらや風等の外乱による回転駆動部の駆動の負荷変動が発生したとしても、映像ぶれを低減可能な制御装置、制御装置を有する撮像システム、および制御プログラム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】
【００１０】
本発明の一側面としての制御装置は、画像を撮像する撮像部がパン方向およびチルト方向の少なくとも１つの方向へ駆動するように動作する回転駆動部の位置を取得する取得部と、前記回転駆動部の目標回転速度を用いて算出された前記回転駆動部の目標位置と、前記取得部により取得された前記回転駆動部の位置との差分に基づく補正量に基づいて、前記画像から切り出される画像の切り出し位置を決定する切り出し部と、を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の他の側面としての制御装置は、画像を撮像する撮像部がパン方向およびチルト方向の少なくとも１つの方向へ駆動するように動作する回転駆動部の動作時の速度ベクトルを取得する取得部と、前記回転駆動部の目標回転速度と、前記取得部により取得された前記回転駆動部の動作時の速度ベクトルを用いて算出された前記回転駆動部の現在回転速度との差分に基づく補正量に基づいて、前記画像から切り出される画像の切り出し位置を決定する切り出し部と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の他の側面としての撮像システムは、画像を撮像する撮像部と、前記撮像部がパン方向およびチルト方向の少なくとも１つの方向へ駆動するように動作する回転駆動部と、前記回転駆動部の位置を取得する取得部と、前記回転駆動部の目標回転速度を用いて算出された前記回転駆動部の目標位置と、前記取得部により取得された前記回転駆動部の位置との差分に基づく補正量に基づいて、前記画像から切り出される画像の切り出し位置を決定する切り出し部と、を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の他の側面としての撮像システムは、画像を撮像する撮像部と、前記撮像部がパン方向およびチルト方向の少なくとも１つの方向へ駆動するように動作する回転駆動部と、前記回転駆動部の動作時の速度ベクトルを取得する取得部と、前記回転駆動部の目標回転速度と、前記取得部により取得された前記回転駆動部の動作時の速度ベクトルを用いて算出された前記回転駆動部の現在回転速度との差分に基づく補正量に基づいて、前記画像から切り出される画像の切り出し位置を決定する切り出し部と、を有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の他の側面としての制御プログラムは、コンピュータに、画像を撮像する撮像部がパン方向およびチルト方向の少なくとも１つの方向へ駆動するように動作する回転駆動部の位置を取得するステップと、前記回転駆動部の目標回転速度を用いて算出された前記回転駆動部の目標位置と、取得された前記回転駆動部の位置との差分に基づく補正量に基づいて、前記画像から切り出される画像の切り出し位置を決定するステップと、を実行させることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の他の側面としての制御プログラムは、コンピュータに、画像を撮像する撮像部がパン方向およびチルト方向の少なくとも１つの方向へ駆動するように動作する回転駆動部の動作時の速度ベクトルを取得するステップと、前記回転駆動部の目標回転速度と、取得された前記回転駆動部の動作時の速度ベクトルを用いて算出された前記回転駆動部の現在回転速度との差分に基づく補正量に基づいて、前記画像から切り出される画像の切り出し位置を決定するステップと、を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、カメラを回転させながら動画を撮影する場合にトルクむらや風等の外乱による回転駆動部の駆動の負荷変動が発生したとしても、映像ぶれを低減可能な制御装置、制御装置を有する撮像システム、および制御プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１のカメラ旋回システムのブロック図である。
【図２】実施例１の画像切り出し位置を決定する処理手順を示すフローチャートである。
【図３】画像切り出し位置の説明図である。
【図４】実施例２のカメラ旋回システムブロック図である。
【図５】実施例２の画像切り出し位置を決定する処理手順を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本実施例のカメラ旋回システム１ａのブロック図である。カメラ旋回システム１ａは、操作器１０および操作器１０により遠隔操作される旋回システム（撮像システム）２０を有する。
【００２０】
操作器１０は、ズームレバー、フォーカスつまみ、ジョイスティック等の操作部材を備え、ユーザにより操作部材が操作されると、旋回システム２０に対して操作内容に応じた操作命令を送信する。
【００２１】
旋回システム２０は、旋回台（回転駆動部）２１、レンズ２２、およびカメラ（撮像部）２３を有する。旋回台２１は、制御部２１１、パン・チルト駆動部２１２および位置検出部２１３を有する。制御部２１１は、旋回システム２０の全体の制御を司る。パン・チルト駆動部２１２は、制御部２１１により制御され、旋回台２１をパン方向またはチルト方向へ動作させる。位置検出部２１３は、旋回台２１のパン方向の位置（パン位置）およびチルト方向の位置（チルト位置）を検出する。
【００２２】
制御部２１１は、操作命令受信部２１１ａ、位置取得部２１１ｂおよび画像切り出し部２１１ｃを有する。操作命令受信部２１１ａは、操作器１０からの操作命令を受信する。操作命令がパン・チルト制御命令である場合、制御部２１１はパン・チルト駆動部２１２を制御し、旋回台２１をパン・チルト動作させる。操作命令がズーム・フォーカス制御命令である場合、制御部２１１はレンズ２２のズーム・フォーカスの制御を行う。操作命令がカメラの制御命令である場合、制御部２１１はカメラ２３に対して各種カメラの制御を行う。位置取得部２１１ｂは、位置検出部２１３により検出された旋回台２１のパン位置およびチルト位置を検出信号として受信する。画像切り出し部２１１ｃは、カメラ２３から画像を取得し、取得した画像の切り出し位置を決定する。制御部２１１は、画像切り出し部２１１ｃにより決定された切り出し位置に基づいて画像を切り出し、切り出した画像を所定の映像フォーマットに調整した後、撮影映像として外部に出力する。
【００２３】
以下、図２を参照して、制御部２１１により実行される本実施例のパン・チルト制御命令を受信した際の画像切り出し位置を決定する処理について説明する。図２は、上記処理の手順を示すフローチャートである。上記処理は、ソフトウェアおよびハードウェア上で動作するコンピュータプログラムとしての制御プログラムにしたがって実行される。制御プログラムは、例えば、旋回システム２０内の不図示のメモリに格納されていてもよいし、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録されていてもよい。また、本実施例では制御部２１１が上記処理を実行するが、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）や専用の装置が制御装置として上記処理を実行してもよい。また、本実施例の制御プログラムに対応する回路を設け、回路を動作させることで上記処理を実行してもよい。
【００２４】
ステップＳ１０１では、制御部２１１は、操作命令受信部２１１ａを介して、パン・チルト制御命令を受信しているかどうかを判定する。パン・チルト制御命令を受信していると判定した場合、ステップＳ１０２に進み、パン・チルト制御命令を受信していないと判定した場合、ステップＳ１０１へのループを繰り返す。
【００２５】
ステップＳ１０２では、制御部２１１は、操作部材の操作量に応じた指令速度（目標回転速度）を決定し、決定した指令速度に基づいて、パン・チルト駆動部２１２を介して、旋回台２１のパン・チルト動作を制御する。なお、本実施例では、操作部材の操作量に応じて指令速度を決定しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、ユーザにより事前に入力された入力値に基づいて、指令速度が決定されてもよい。入力値としては、例えば、スタート地点とストップ地点の位置とスタート地点からストップ地点までの到達時間などである。
【００２６】
ステップＳ１０３では、制御部２１１は、位置取得部２１１ｂを介して、位置検出部２１３から旋回台２１のパン位置およびチルト位置を取得する。
【００２７】
ステップＳ１０４では、画像切り出し部２１１ｃは、まず、以下の式（１）を用いて、ステップＳ１０２で決定された指令速度から算出された旋回台２１のパン位置Ｐｃと、ステップＳ１０３で取得された旋回台２１のパン位置Ｐｐとの差分Ｐｃｏｍｐを算出する。また、画像切り出し部２１１ｃは、以下の式（２）を用いて、ステップＳ１０２で決定された指令速度から算出された旋回台２１のチルト位置Ｔｃと、ステップＳ１０３で取得された旋回台２１のチルト位置Ｔｐとの差分Ｔｃｏｍｐを算出する。
【００２８】
Ｐｃｏｍｐ＝Ｐｃ―Ｐｐ         （１）
Ｔｃｏｍｐ＝Ｔｃ―Ｔｐ         （２）
ここで、ステップＳ１０２で決定された指令速度から算出されたパン位置Ｐｃおよびチルト位置Ｔｃは旋回台２１の目標位置であり、ステップＳ１０３で取得されたパン位置Ｐｐおよびチルト位置Ｔｐは旋回台２１の実際の位置（現在位置）である。したがって、差分Ｐｃｏｍｐおよび差分Ｔｃｏｍｐは、旋回台２１の目標位置と実際の位置との差分、すなわち、トルクむらや風等の外乱による旋回台２１の駆動の負荷変動に起因する映像ぶれのぶれ量である。
【００２９】
画像切り出し部２１１ｃは、次に、図３に示されるように、カメラ２３から取得した画像の中心から差分Ｐｃｏｍｐおよび差分Ｔｃｏｍｐだけオフセットした位置を映像中心として、画像の切り出し位置を決定する。すなわち、本実施例では、差分Ｐｃｏｍｐおよび差分Ｔｃｏｍｐを画像の切り出し位置の補正量（切り出し補正量）として使用する。その後、制御部２１１は、画像切り出し部２１１ｃにより決定された画像の切り出し位置に基づいてカメラ２３から取得した画像から画像を切り出し、切り出した画像を所定の映像フォーマットに調整した後、撮影映像として外部に出力する。
【００３０】
以上説明したように、本実施例によれば、トルクむらや風等の外乱による旋回台２１の駆動の負荷変動に起因する映像ぶれが発生したとしても、映像ぶれのぶれ量に応じて画像の切り出し位置を変更することにより、映像ぶれが低減された映像を出力可能である。また、本実施例では、画像の切り出し補正量を旋回台２１のパン・チルト動作によって変化する画面変化量より小さくしている。これにより、カメラ２３から取得した画像の出力サイズに対して、補正のため削除される画像範囲を小さくすることができ、解像度の低下を抑制することができる。
【００３１】
なお、本実施例では、カメラ２３を回転させながら動画を撮影する場合、上述したように、制御部２１１はカメラ２３から取得された画像から画像を切り出し、切り出した画像に基づく映像を外部に出力している。しかしながら、カメラ２３を回転させずに静止画を撮影する場合、画像切り出し部２１１ｃは、カメラ２３から取得された画像から画像を切り出さないことを決定してもよい。この場合、制御部２１１はカメラ２３から取得された画像をそのまま使用した映像を外部に出力すればよい。このようにカメラ２３から取得された画像をそのまま使用することで、出力画像の画質の劣化を抑制することができる。例えば、カメラ２３を回転させながら動画を撮影した後、静止画を撮影する操作命令を受信した場合、制御部２１１は動画撮影終了時、映像用の画像として、切り出した画像をデジタルズームした画像を使用した後、カメラ２３から取得した画像を使用すればよい。これにより、スムーズに画角を変化させることが可能である。
【実施例２】
【００３２】
図４は、本実施例のカメラ旋回システム１ｂのブロック図である。本実施例のカメラ旋回システム１ｂは、旋回台２１が位置取得部２１１ｂを有さず、速度ベクトル検出部２１１ｄを有する点で実施例１のカメラ旋回システム１ａとは異なる。速度ベクトル検出部２１１ｄは、カメラ２３から出力された画像を取得し、取得した画像を用いて旋回台２１のパン・チルト動作時の速度ベクトルを検出する。なお、本実施例のカメラ旋回システムでは、移動する被写体を撮影することを目的とするため、通常、被写体が映像の中央に位置するように撮影される。そのため、速度ベクトルを算出する際には、背景画像を用いればよい。
【００３３】
以下、図５を参照して、制御部２１１により実行される本実施例のパン・チルト制御命令を受信した際の画像切り出し位置を決定する処理について説明する。図５は、上記処理の手順を示すフローチャートである。上記処理は、ソフトウェアおよびハードウェア上で動作するコンピュータプログラムとしての制御プログラムにしたがって実行される。制御プログラムは、例えば、旋回システム２０内の不図示のメモリに格納されていてもよいし、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録されていてもよい。また、本実施例では制御部２１１が上記処理を実行するが、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）や専用の装置が制御装置として上記処理を実行してもよい。また、本実施例の制御プログラムに対応する回路を設け、回路を動作させることで上記処理を実行してもよい。
【００３４】
ステップＳ２０１およびステップＳ２０２の処理はそれぞれ、図２のステップＳ１０１およびステップＳ１０２の処理と同様であるため、詳細な説明する。
【００３５】
ステップＳ２０３では、制御部２１１は、レンズ２２の焦点距離を取得する。
【００３６】
ステップＳ２０４では、制御部２１１は、速度ベクトル検出部２１１ｄを介して、旋回台２１のパン・チルト動作時の速度ベクトルを取得する。
【００３７】
ステップＳ２０５では、制御部２１１は、ステップＳ２０３で取得されたレンズ２２の焦点距離、およびステップＳ２０４で取得された速度ベクトルに基づいて、旋回台２１のパン・チルト動作の動作速度（現在回転速度）を算出する。
【００３８】
ステップＳ２０６では、画像切り出し部２１１ｃは、まず、ステップＳ２０２で決定されたパン方向の指令速度とステップＳ２０５で取得された旋回台２１の実際のパン方向の動作速度との差分に対応する画像上のパン方向の補正量を算出する。また、画像切り出し部２１１ｃは、ステップＳ２０２で決定されたチルト方向の指令速度とステップＳ２０５で取得された旋回台２１の実際のチルト方向の駆動速度との差分に対応する画像上のチルト方向の補正量を算出する。画像切り出し部２１１ｃは、次に、カメラ２３から取得した画像の中心から算出したパン方向の補正量およびチルト方向の補正量だけオフセットした位置を映像中心として、画像の切り出し位置を決定する。その後、制御部２１１は、画像切り出し部２１１ｃにより決定された画像の切り出し位置に基づいてカメラ２３から取得した画像から画像を切り出し、切り出した画像を所定の映像フォーマットに調整した後、撮影映像として外部に出力する。
【００３９】
以上説明したように、本実施例によれば、トルクむらや風等の外乱による旋回台２１の駆動の負荷変動に起因する映像ぶれが発生したとしても、映像ぶれのぶれ量に応じて画像の切り出し位置を変更することにより、映像ぶれが低減された映像を出力可能である。
【００４０】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
［その他の実施例]
本発明は、上述の実施例の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【００４１】
２１      旋回台（回転駆動部）
２３      カメラ（撮像部）
２１１    制御部（制御装置）
２１１ｂ  位置取得部（取得部）
２１１ｃ  画像切り出し部（切り出し部）
【図１】
2019106579.tif 000003
【図２】
2019106579.tif 000004
【図３】
2019106579.tif 000005
【図４】
2019106579.tif 000006
【図５】
2019106579.tif 000007