(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像器と、移動体と前記撮像器の相対的な偏向角度を変える偏向器を有し、前記移動体の像を前記偏向器を介して前記撮像器で撮像する移動体撮像装置であって、外部から得た前記移動体の位置情報に基づいて前記移動体が前記撮像器の視野に入るように前記偏向器を所定の偏向角度に移動させ前記偏向角度を保った状態で前記移動体を撮像することを特徴とする、移動体撮像装置。
【請求項２】
請求項１において、撮像器が撮像を終了した後に偏向角度を変え始め、所定の偏向角度となった後に次の撮像を行うことを特徴とする、移動体撮像装置。
【請求項３】
請求項１において、複数の移動体を撮像可能に構成されることを特徴とする移動体撮像装置。
【請求項４】
請求項３において、前記撮像器で撮像した画像を複数の動画に画像処理する画像処理部を有することを特徴とする移動体撮像装置。
【請求項５】
請求項４において、画像表示部を有し、前記画像表示部に複数の移動体を同時に表示することを特徴とする移動体撮像装置。
【請求項６】
請求項１乃至５記載のいずれかにおいて、前記偏向器は、ガルバノスキャナであることを特徴とする移動体撮像装置。
【請求項７】
請求項１乃至５記載のいずれかにおいて、前記撮像器の光学倍率調整機構を備えることを特徴とする移動体撮像装置。
【請求項８】
請求項１乃至５記載のいずれかにおいて、前記撮像器と前記移動体の間に複数の光路を持つことを特徴とする移動体撮像装置。
【請求項９】
請求項１乃至５記載のいずれかにおいて、前記撮像器と同軸に照明系を持つことを特徴とする移動体撮像装置。
【請求項１０】
請求項１乃至５記載のいずれかにおいて、取得した画像内での移動体位置と大きさを特定する画像解析部を持ち、前記画像解析部は、算出した画像内の移動体位置と大きさの情報を基に、取得した画像での表示範囲を決定することを特徴とする移動体撮像装置。
【請求項１１】
請求項１乃至５記載のいずれかにおいて、取得した画像内での移動体位置を特定する画像解析部を持ち、画像内の移動体位置を基に偏向手段の偏向角度を修正することを特徴とする移動体撮像装置。
【請求項１２】
移動体の位置の情報を入手し、前記情報に基づいて前記移動体が撮像器の視野に入るように偏向器を所定の偏向角度に移動させ、前記偏向角度を保った状態で、前記偏向器を介して前記移動体の像を前記撮像器で撮像する移動体撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体撮像装置及び移動体撮像方法に係り、特に、空間上を自由に動く複数の対象物を撮像するのに好適な移動体撮像装置及び移動体撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、対象領域で移動する飛行体等の移動体を撮像する装置が知られている。移動体を撮影するためには、移動体をカメラの撮像範囲に捕捉するように、カメラの光軸を移動体に向ける必要がある。カメラの光軸を移動体に向けるために、例えば、異なる二つの軸で回転可能なパン・チルト機構にカメラを取り付けて、パン・チルト機構を駆動することでカメラを移動することが考えられた。【０００３】
この場合、カメラ自体をパン・チルト機構に取り付けて動かしており、移動体の追跡に係る移動速度はカメラ自体の重量で制限されるので、カメラの移動について俊敏な応答速度は期待できない。そこで、ガルバノスキャナで駆動される偏向ミラーを用い、移動体を追跡しながら撮影する技術が開示されている。具体的には、偏向ミラーの偏向角度を変えながら、高速な撮像周期で移動体を撮像する。このような技術は例えば特開２０１５−８２７２０号公報に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−８２７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術において、偏向ミラーをガルバノスキャナで駆動して移動体を追跡するものであり、ガルバノスキャナ駆動の応答時間として短い特性が可能であり、移動速度の速い移動体の撮像が可能になる。しかしながら、その移動体の追跡にあたっては、偏向ミラーの偏向角度を連続的に変えており、連続的な偏向に対応するために高速な撮像周期で移動体を撮像するものであり、結果として、高速撮影に適した高能力のカメラが必要不可欠とならざるを得ない。【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、撮像に時間的な自由度が持てる移動体撮像装置及び移動体撮像方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明では、撮像器と、移動体の位置の情報を得る位置情報入手部と、前記移動体と前記撮像器の相対的な偏向角度を変える偏向器を有し、前記移動体の像を前記偏向器を介して前記カメラで撮像するものであって、前記位置情報に基づいて前記移動体が前記撮像器の視野に入るように前記偏向器を所定の偏向角度に移動させ前記偏向角度を保った状態で前記移動体を撮像するように構成した。【０００８】
あるいは、カメラと、偏向手段と、カメラと偏向手段を制御する制御部と、画像処理部と、画像表示部を備え、移動体の撮像を順次繰り返すとともに、画像処理部で取得した画像を基に動画データを作成し、画像表示部に表示する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、時間的な自由度を持って移動体が撮像可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１の移動体撮像装置と移動体のブロック図である。
【図２】実施例１の制御ブロック図である。
【図３】実施例１の移動体撮像装置と移動体の位置関係を表す図である。
【図４】実施例１の撮像と偏向動作の時間軸における関係を表す図である。
【図５】実施例１のガルバノスキャナーの偏向動作の時間軸における関係を表す図である。
【図６】実施例２の移動体撮像装置と飛行体のブロック図である。
【図７】実施例２の撮像動作と偏向角の変更動作の時間軸における関係を示す図である。
【図８】実施例２の画像処理部で処理された、各飛行体の動画データである。
【図９】実施例２の画像表示部で表示される画像の一例である。
【図１０】実施例３の移動体撮像装置と飛行体のブロック図である。
【図１１】実施例４の移動体撮像装置と飛行体のブロック図である。
【図１２】実施例５の移動体撮像装置と飛行体のブロック図である。
【図１３】実施例６の移動体撮像装置と飛行体のブロック図である。
【図１４】実施例６の画像処理部での画像切り出し動作を説明する図である。
【図１５】実施例７の移動体撮像装置と飛行体のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の各実施例を説明する。以下の実施の形態において、便宜上その必要があるときは、複数の実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１に、本実施例の移動体撮像装置１および移動体である飛行体２を含むブロック図を示す。図１では、飛行体２を側面側から見た図で示している。本実施例の移動体撮像装置１は、カメラ１１（撮像器とも称する）と、二次元ガルバノユニット１２（偏向手段、偏向器とも称する）と、カメラ１１と偏向手段１２を制御する制御部１３と、画像処理部１５と、画像表示部１４を備え、移動体（飛行体２）の撮像を順次繰り返すとともに、画像処理部１５で取得した画像を基に動画データを作成し、画像表示部１４に表示することを特徴とする。また、カメラ１１が撮像を終了した後に偏向角度を変え始め、所定の偏向角度となった後に次の撮像を行うことを特徴とする。【００１３】
図１に示すように、本実施例に係る移動体撮像装置１は、カメラ１１と、カメラ１１の視野を偏向する二次元ガルバノユニット１２と、カメラ１１と二次元ガルバノユニット１２を制御する制御部１３と、カメラ１１で取得した静止画像を動画として処理する画像処理部１５と、画像表示部１４と、を備える。本実施例の移動体撮像装置１周辺には、電波探知測距機（レーダー）などの他の移動体の位置を計測する外部装置（図示せず）が設置されており、制御部１３は、制御部１３内の位置情報入手部（図示せず）を介して、移動体撮像装置１と撮像対象である飛行体２の三次元相対位置情報（以下、飛行体２の位置情報）が外部（外部装置）より与えられる。また本実施例でのカメラの撮像周期は、ガルバノスキャナの位置決め速度と比較して遅い。偏向手段である二次元ガルバノユニット１２は、先端に設けられている偏向ミラーを第１方向に揺動するガルバノスキャナ１２ａと、先端に設けられている偏向ミラーを第２方向に揺動するガルバノスキャナ１２ｂと、ガルバノスキャナ１２ａを駆動するガルバノ駆動部（図示せず）と、ガルバノスキャナ１２ｂを駆動するガルバノ駆動部（図示せず）と、を有する。ここで、本実施例ではガルバノスキャナ１２ａによって偏向ミラーを揺動する第１方向と、ガルバノスキャナ１２ｂによって偏向ミラーを揺動する第２方向は直交している。偏向手段として一般的なパン・チルト方式はなく、上述のように一対の反射ミラーを揺動モータによって駆動して偏向角度を変えるガルバノスキャナとすることで、高速かつ高精度な偏向が可能になる。
なお、制御部１３及び画像処理部１５はそれぞれ、ＡＳＩＣやＦＰＧＡのようなハードウェアで構成されたものであっても良いし、メモリにロードされたプログラムをＣＰＵなどの演算装置で実行するソフトウェアであっても良いし、ハードウェアとソフトウェアを組み合わせて実現されるものであっても良い。本実施例の制御部１３及び画像処理部１５は、ＣＰＵなどの演算装置によるソフトウェア制御として説明する。【００１４】
次に、本実施例に係る移動体撮像装置１の撮像動作について説明する。制御部１３では、外部より与えられる飛行体２の位置情報から、後述する手段によってガルバノスキャナの目標偏向角度を算出し、目標偏向角度に応じた駆動電流１０１ａ、１０１ｂがそれぞれのガルバノスキャナ１２ａ、１２ｂに流れるように印加電圧を調整して出力する。その結果、移動体撮像装置１のカメラ１１の光軸３は、飛行体２を向く。上記位置決め動作を完了すると、制御部１３はカメラ１１に撮像トリガ信号１０３を出力し、カメラ１１は撮像する。カメラ１１で取得された画像１０２は画像処理部１５に送られ、後述する画像処理を行って動画データ１０４を作成し、画像表示部１４に送る。画像表示部１４では、飛行体２を含む動画が常に表示される。【００１５】
次に、図２に、制御部１３の機能ブロック図を示す。移動体位置計測手段の計測に基づくガルバノスキャナ１２ａ、１２ｂの偏向角度の制御（以下、外部指令モードと称する）を説明する。この場合、切替スイッチ４２は下側となっている（モード判定で自動的に切り替わる）。【００１６】
制御部１３における目標偏向角度算出部４１の目標偏向角度ｒｃ [ｋ]（θ[ｋ]、φ[ｋ]）の算出を説明する。ここで、添え字のｋは、ある時刻における数値であることを表し、ｋ‐1は一制御周期前の数値であることを示す。図３に示す移動体撮像装置１と他の移動体位置計測手段が同位置とみなせる場合の、移動体撮像装置１と飛行体２の位置関係において、飛行体２の移動体撮像装置１に対する相対位置である位置情報（ｘ、ｙ、ｚ）から、カメラ１１の光軸３が飛行体２を向く場合の各ガルバノスキャナ１２ａ、１２ｂの目標偏向角度θ（ｚ軸に対する角度）、φ（ｘ軸に対する角度）は、次式で求められる。【００１７】
【数１】
0006452913.tif 000002
【００１８】
いま、切替スイッチ４２は下側となっているので、加算器４５で、目標偏向角度ｒｃ  [k]（θ［ｋ］，φ［ｋ］）と、現在のガルバノスキャナ１２ａ、１２ｂの偏向角度である実績偏向角度ｒｄ [ｋ]（θd、φd）の偏差を演算する。この偏差をゼロとするように電流制御器４６がガルバノスキャナ１２ａ、１２ｂに駆動電流ｉ [ｋ](ガルバノスキャナ１２ａに対する１０１ａ,ガルバノスキャナ１２ｂに対する１０１ｂ)を印加する。【００１９】
次に、カメラ１１のイメージデータに基づくガルバノスキャナ１２ａ、１２ｂの偏向角度の制御（以下、追従モードと称する）を説明する。イメージ処理部４７で、カメラ１の画像を処理して、カメラ１の光軸ずれ量偏向角度ｑ [ｋ]（ｑθ[ｋ]、ｑφ[ｋ]）を演算する。切替スイッチ４２は上側となっているので、この光軸ずれ量偏向角度ｑ [ｋ]について正負を反転した値に対して、加算器４３で、遅れ演算子回路４４で得られる一制御周期前の目標偏向角度ｒｃ [ｋ‐1]（θ［ｋ‐1］，φ［ｋ‐1］）で加算演算を行う。この値に対して、実績偏向角度ｒｄ [k]（θｄ[ｋ]、φｄ[ｋ]）との偏差を演算する。この偏差をゼロとするように電流制御器４６がガルバノスキャナ１２ａ、１２ｂに駆動電流ｉ [ｋ]（１０１ａ、１０１ｂ）を印加する。【００２０】
なお、通常は追従モードで動作し、飛行体２がカメラ１の視野から外れて補足できなくなった場合に自動的に外部指令モードに切り替わるようにしても良い。【００２１】
このように、制御部１２で、各ガルバノスキャナ１２ａ、１２ｂの偏向角度がθ、φとなるよう印加電圧を調整することで、各ガルバノスキャナ１２ａ、１２ｂに駆動電流１０１ａ、１０１ｂが流れ、その結果カメラ１１の光軸３が飛行体２を向く。【００２２】
次に、カメラ１１の撮像動作について、図４及び図５を用いて説明する。図４はカメラ１１で取得する画像１０２と、偏向手段である二次元ガルバノユニットの動きを時系列的かつ模式的に示した説明図である。図５は、偏向手段である二次元ガルバノユニットの動きを時系列的かつ模式的に示した説明図である。【００２３】
本実施例の移動体撮像装置１は、他の移動体位置計測手段から飛行体２の位置情報が与えられると、制御部１２は目標偏向角度を算出して偏向手段である二次元ガルバノユニットを駆動する。【００２４】
図５で時間ｔ１において偏向角度θ１、φ１であった二次元ガルバノユニットを駆動する。その結果、時間ｔ２において偏向角度θ２、φ２となる。時間ｔ２において位置決め動作が完了すると、カメラ１１の光軸３は飛行体２を向いている。その状態で、制御部１２はカメラ１１に撮像トリガ信号１０３を出し、時間ｔ２から時間ｔ３でカメラ１１で画像を取得する（画像１０２ａ）。【００２５】
画像を取得すると、時間ｔ３において再び飛行体２の位置情報を基に算出した目標偏向角度への位置決め動作を始め、偏向角度θ３、φ３となるように二次元ガルバノユニットを駆動する。偏向角度θ３、φ３となったら、カメラ１１で撮像する（画像１０２ｂ）。このように、撮像と位置決め動作を交互に実施することで、撮像範囲に飛行体２が含まれる連続した画像１０２ａ〜１０２ｉが得られる。このとき、移動体位置計測手段の情報更新周期とカメラの撮像周期を同期してもよいし、非同期としてもよい。非同期の場合で、飛行体２の位置情報の更新周期がカメラ１１の撮像周期よりも遅い場合は、次の情報更新までガルバノスキャナを動かさず、同じ光軸でカメラ１１は撮像を続けるため、画像１０２は複数の静止画、つまり動画となる。【００２６】
画像処理部１５では、画像１０２ａで飛行体が鮮明に見えるように、色調補正処理を行う。カメラ１１の撮像周期と画像表示装部１４の画像更新周期が同一であれば、画像処理部１５は色調補正処理のみ実施し、取得した画像をつなぎ合わせた動画データ１４を作成する。なお、色調補正法としては画像内の画素が各階調にどのように分布しているかを示すヒストグラムを用いたレベル補正や、画像全体の色調やカラーを調整することが可能なトーンカーブ補正などがある。一方、カメラ１１の撮像周期が画像表示部１４の画像更新周期よりも遅い場合、画像１０２ａが得られた時刻から画像１０２ｂが得られる時刻の間、画像表示部１４で画像１０２ａが表示され続けるように、動画データ１０４を作成する。逆に、カメラ１１の撮像周期が画像表示部１４の画像更新周期よりも早い場合、画像を更新する時点での画像データをつなぎ合わせて動画データ１４を作成する。【００２７】
以上の手順により、画像表示部１４には飛行体２を含む動画が常に表示できる。
【実施例２】
【００２８】
図６は、本実施例に係る移動体撮像装置１と飛行体２ａ、２ｂ、２ｃのブロック図である。本実施例に係る移動体撮像装置１は、カメラ１１の光軸３を順次変更して複数の飛行体２ａ、２ｂ、２ｃを撮像し、画像処理部１５で複数の動画データ１０４を作成し、画像表示部１４に複数の飛行体を同時に表示することを特徴とする。本実施例の移動体撮像装置１には、他の移動体位置計測手段（図示せず）から移動体撮像装置１と飛行体２ａ、２ｂ、２ｃの三次元相対位置情報（以下、飛行体２ａ、２ｂ、２ｃの位置情報）が同一の更新周期で制御部１３に与えられるものとする。本実施例の制御部１３は、飛行体２ａ、２ｂ、２ｃの各位置情報に従って制御部１３で順次目標偏向角度ｒｃ [ｋ]（θ、φ）を算出し、二次元ガルバノユニット２を駆動し、偏向角度を変更する。なお、目標偏向角度の算出方法は実施例１と同様であるため、説明を割愛する。二次元ガルバノユニット１２の位置決めが完了すると、制御部１３はカメラ１１に撮像トリガ信号１０３を出力し、カメラ１１により撮像する。カメラ１１で取得された画像１０２は画像処理部１５に送られ、後述する画像処理を行って各飛行体の動画データ１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃを作成し、画像表示部１４に送る。画像表示部１４では、飛行体２ａ、２ｂ、２ｃを含む動画が常
に表示される。【００２９】
次に、カメラの撮像動作について、図７を用いて説明する。図７はカメラ１１で取得される画像１０２と偏向手段である二次元ガルバノユニット１２の動きを時系列系かつ模式的に示した説明図である。本実施例の移動体撮像装置１は、他の移動体位置計測手段から飛行体２ａ、２ｂ、２ｃの位置情報が与えられると、制御部１２はまず飛行体２ａに対する目標偏向角度を算出し、偏向手段である二次元ガルバノユニットを駆動する。位置決め動作が完了し、カメラ１１の光軸３が飛行体２ａを向くと、制御部１２はカメラ１１に撮像トリガ信号１０３を出し、飛行体２ａを含む画像１０２ａを取得する。飛行体２ａを含む画像を取得すると、次は飛行体２ｂの位置情報を基に目標偏向角度を算出し、二次元ガルバノユニット１２を駆動する。位置決め動作を完了すると、カメラ１１で撮像して画像１０２ｂを得る。飛行体２ｂを含む画像を取得すると、次は飛行体２ｃの位置情報を基に目標偏向角度を算出し、二次元ガルバノユニット１２を駆動する。位置決め動作が完了すると、カメラ１１で撮像して画像１０２ｃを得る。本実施例のように、三つの飛行体を撮像する場合は、撮像対象を飛行体２ａ→２ｂ→２ｃ→２ａ→２ｂ→２ｃ…と順次変更して連続して取得する。このように、複数の飛行体に対して撮像と位置決め動作を順次実施することで、撮像範囲に対象とした飛行体が含まれる連続した画像１０２ａ〜１０２ｉが得られる。このとき、カメラ１１の撮像周期と移動体位置計測手段から得られる飛行体の位置情報更新周期は同期させてもよいし、非同期でもよい。非同期の場合、撮像周期を二次元ガルバノユニット１２（偏向手段）の動作周期として扱い、偏向角度を変え始める時点の位置情報を用いる。【００３０】
次に、画像処理部１５での処理について、図８を用いて説明する。図８は本実施例の画像処理部１５で処理された、各飛行体の動画データ１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃである。画像処理部１５が得る画像データ１０２ａ、１０２ｂ…には、飛行体２ａ、２ｂ、２ｃの画像が時系列順に並んでいる。本実施例の画像処理部１５では、これらの画像を飛行体毎に分けた複数の動画データにする。本実施例のカメラ１１で撮像した画像群には三つの飛行体が混在するが、そのうち飛行体２ａが写る画像は画像１０２ａ、１０２ｄ、１０２ｇである。画像処理部１５では、飛行体２ａが鮮明に見えるように色調補正処理を行った後の画像について、飛行体２ａを含む画像のみを時系列順につなぎ合わせ、飛行体２ａに係る動画データ１０４ａを作成する。飛行体２ｂ、２ｃについても同様の処理を行い、動画データ１０４ｂ、１０４ｃを得る。このとき、得られる各動画データの更新周期は撮像周期の飛行体数分の一になる。【００３１】
図９は、本実施例における画像表示部１４における表示の一例を示す図である。画像表示部１４は飛行体の数に合わせて画面の領域を分割し、それぞれの動画を表示する。【００３２】
以上の手順により、画像表示部１４には飛行体２ａ、２ｂ、２ｃを含む動画を常に同時に表示することができる。なお、本実施例では三つの動画データを画像表示部に送付したが、画像処理部１５で各飛行体をそれぞれ含む静止画を、画面を分割して一つの静止画として再構成し、時系列につなぎ合わせて動画として作成してもよい。その場合、作成される動画データは一つとなる。
【実施例３】
【００３３】
図１０は、本実施例に係る移動体撮像装置１と飛行体２のブロック図である。本実施例に係る移動体撮像装置１は、光学倍率調整機構１６と、カメラ１１と二次元ガルバノユニット１２と光学倍率調整機構１６を制御する制御部１３を備えることを特徴とする。なお、本実施例の光学倍率調整機構は四枚のレンズと一つのリニアステージ１６ａにより構成され、レンズ系の焦点距離の変更はリニアステージ１６ａで一つのレンズ位置をカメラ１１の光軸方向に移動させることで実現する。【００３４】
撮像や表示に係る基本動作は実施例１と同様であるが、本実施例の制御部１３は他の移動体計測装置より与えられる飛行体２の位置情報から、光学倍率調整機構１６の焦点距離が適切となるように、リニアステージ１６ａに位置指令１０５を送る点が異なる。今、飛行体２はカメラ１１の水平方向に長く、また画面の１／８程度の大きさで画面に表示するものとした場合、光学倍率調整機構１６の焦点距離ｆ（ｍｍ）は、下式で算出できる。【００３５】
【数２】
0006452913.tif 000003
【００３６】
ここで、ｌ：飛行体までの距離（ｍ）、ａ：イメージセンサの水平方向の大きさ（ｍｍ）、ｗ：飛行体の横幅（ｍ）である。例えば、カメラ１１のイメージセンサが１／２型（水平６．４ｍｍ、垂直４．８ｍｍ）で、飛行体までの距離が１００ｍ、飛行体の横幅が０．５ｍである場合、焦点距離は１６０ｍｍとなるように設定すればよい。制御部１３は、レンズ系の焦点距離が算出したｆとなるようにリニアステージを駆動することで、画像表示部１４に飛行体２を画面の１／８程度含む動画を表示することができる。
【実施例４】
【００３７】
図１１は、本実施例に係る移動体撮像装置１と飛行体２ａ、２ｂ、２ｃのブロック図である。本実施例に係る移動体撮像装置１は、複数の倍率の光学系を持つことを特徴とする。本実施例の光学系は、光学倍率の異なる二つのレンズ系１７ａ（望遠）、１７ｂ（広角）と、光路切り替え手段である二つのガルバノスキャナ１８ａ、１８ｂと、複数の偏向ミラー１９を持つ点が、実施例２と異なる。【００３８】
撮像や表示に係る基本動作は実施例２と同様であるが、本実施例の制御部１３は他の移動体計測装置（図示せず）より得られる飛行体２ａ、２ｂ、２ｃの位置情報から、適した光学系を選択し、光路切り替え用ガルバノスキャナ１８ａ、１８ｂを駆動する点が異なる。具体的には、飛行体２ａが移動体撮像装置１より遠い場合、カメラ１１の光軸が望遠側のレンズ系１７ａを通る光軸３ａとなるように、ガルバノスキャナ１８ａ、１８ｂの偏向角度をｉ側となるよう駆動電流１０６ａ、１０６ｂを流して駆動する。一方、近い場合は、カメラ１１の光軸が広角側のレンズ系１７ｂを通る光軸３ｂとなるように、ガルバノスキャナ１８ａ、１８ｂの偏向角度をｉｉ側とする。実施例３よりも光路が複雑になるが、本実施例の構成はより高い応答性が見込める。【００３９】
本実施例では光学倍率の異なるレンズ系を二つとしたが、より多くの倍率の光学系を持たせることで、より適した焦点距離のレンズを選択することが可能となる。その結果、画像表示部１４で表示される飛行体の画像を鮮明にできる。また、本実施例では光路切り替えに二つのガルバノスキャナを用いたが、一つのガルバノスキャナと、二つのレンズ系それぞれにカメラを一つずつ持たせる構成や、光路系の切り替えにソレノイドやピエゾモータに反射ミラーを取りつけた構成にするなど、他の偏向手段を用いてもよい。
【実施例５】
【００４０】
図１２は、本実施例に係る移動体撮像装置１と飛行体２のブロック図である。本実施例に係る移動体撮像装置１は、カメラ１１と同軸に照明系を持つことを特徴とする。図１とは、光源２０と、スプリッタ２１と、ダンパ２２を備えることが異なる。【００４１】
撮像や表示に係る基本動作は実施例１と同様であるが、光源２０の光軸４とカメラ１１の光軸３を同一とすることで、移動体撮像装置１の周囲が暗く視認することが困難な場合でも、光源用の新たな偏向手段を用いずともカメラ１１で撮像する領域は常に光源２０が発する光が届くことになり、鮮明な画像が得られる。なお、カメラ１１を赤外線カメラとし、光源２０の波長も赤外線とすることで、可視光の光源を用いるよりも隠密性の高い監視が可能となる。
【実施例６】
【００４２】
図１３は、本実施例に係る移動体撮像装置１と飛行体２のブロック図である。本実施例に係る移動体撮像装置１は、カメラ１１で取得した画像１０２内の飛行体の位置と大きさを算出し、画像１０２から切り出して動画データ１０４を作成することで、画像表示部１４の中央に常に飛行体２を同じ大きさで表示することを特徴とする。図１とは、画像解析部２３を持つ点が異なる。【００４３】
撮像に係る基本動作は実施例１と同様であるため、ここでは画像解析部２３と画像処理部１５の動作について説明する。画像解析部２３は記憶部（図示せず）を持ち、記憶部には撮像周期的に一つ前の画像１０２を記憶している。そして、記憶した画像と現画像を０〜２５５の輝度情報に変換（グレースケール化）し、二つの画像の各画素値の差分を求める。差分値があらかじめ定めた値を超える画素は動きのある部分とみなして１（白）とし、下回る場合は０（黒）とする（二値化処理）。図１４は画像１０２に対して二値化処理した結果を示し、上下方向がｘ方向、左右方向がｙ方向とする。この方法は、背景差分法の一種であるフレーム差分法と呼ばれる。画像内で動きのある画素群の面積があらかじめ定める大きさや形であるとき、その画素群を飛行体と判定する。このとき、画素群の重心位置Ａを画像１０２における飛行体の中心位置１０７とし、画素群の輪郭線と飛行体中心までの距離の平均を飛行体の大きさ１０８と定義する。図１４の一点鎖線で表示された円Ｂは、算出された飛行体の大きさを半径とする円を示す。算出した飛行体の中心位置１０７と大きさ１０８の情報は画像処理部１５に送付される。【００４４】
次に、画像処理部１５では、画像１０２から動画データ１０４にする範囲を切り出し、拡大処理を行う。具体的には、図１４の点Ａが中心となり、かつ円Ｂがあらかじめ設定された大きさで画像内に表示されるように拡大した画像を作成する。図１５は作成された画像データであり、点Ａを中心とし、円Ｂが画面の垂直方向に１／２を占めるように拡大されている。作成される画像をつなぎ合わせ、動画データ１０４として画像表示部１４に送り、表示する。【００４５】
以上の手順により、画像表示部１４に飛行体２を中央に同じ大きさで表示することができる。なお、本実施例では移動体の検出にフレーム差分法を用いたが、平均背景法やコードブック法など検出精度の高い手法や、また混合正規分布を用いてひとつ前の画像から背景モデルを求めて環境外乱による影響低減をする手法が提案されており、それらを用いてもよい。
【実施例７】
【００４６】
本実施例に係る移動体撮像装置１は、カメラ１１で取得した画像１０２内の飛行体の位置を算出し、画像中心からの飛行体位置のずれ量の大きさに基づいて偏向角度を修正することを特徴とする。図１における制御部１３の動作の詳細を示す。画像解析の点で異なる。本実施例は、他の移動体位置計測手段より得られる位置情報の更新周期が撮像周期より大幅に長い状況に有効である。【００４７】
移動体撮像装置１で一つ前の撮像が終了した時点で、移動体位置計測手段より得られる飛行体の位置情報が更新されている場合、制御部１３は得られた位置情報を基に目標偏向角度を算出し、二次元ガルバノユニット１２を駆動させてカメラ１１の光軸３を飛行体２に向け、撮像を行う。取得した画像１０２は画像処理部１５及び制御部１３に送付され、画像処理部１５では色調補正処理などを実施し、画像表示部１４に渡す動画データ１０４を作成する。制御部１３では、実施例６記載の画像解析部２３と同様な機能を含んで構成されており、実施例６と同じ手順で画像内の移動体中心位置を算出する。撮像が終了し、画像内での中心位置情報１０７が求められた段階で、移動体位置計測手段より得られる飛行体の位置情報が更新されない場合、本実施例の制御部１３は画像内での中心位置情報１０７を基に、次の目標偏向角度を作成する。具体的には、一つ前の目標偏向角度を（θ［ｋ−１］，φ［ｋ−１］）とし、画像内での移動体の中心位置を（ｘ，ｙ）とすると、次の目標偏向角度（θ［ｋ］，φ［ｋ］）を下式で算出する。【００４８】
【数３】
0006452913.tif 000004
【００４９】
ここで、ｋｘ、ｋｙはともに調整パラメータである。取得した画像中心からの飛行体中心位置のずれ量の大きさに基づいて目標偏向角度を修正することで、飛行体２の飛行速度が激変した場合にも飛行体２を含む画像を得られるようになる。【００５０】
本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、本実施例では移動体を飛行体としたが、他には走行体または浮体が想定される。
【符号の説明】
【００５１】
１…移動体撮像装置，２…飛行体，１１…カメラ，１２…二次元ガルバノユニット，１３…制御部，１４…画像表示部，１５…画像処理部，１０１ａ、１０１ｂ…駆動電流，１０２…画像，１０４…動画データ
【要約】
異なった場所に位置する、カメラの台数以上の移動体を、表示装置に表示する技術を提供する。このため、本発明の移動体撮像装置は、カメラと、偏向手段と、カメラと偏向手段を制御する制御部と、画像処理部と、画像表示部を備え、移動体の撮像を順次繰り返すとともに、画像処理部で取得した画像を基に動画データを作成し、画像表示部に表示することで、上述の課題を解決する。【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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