(57)【要約】【課題】追尾中であっても追尾対象の被写体をより大きく撮影可能とし、追尾を継続しながら人物等の追尾対象の特徴を容易に特定できるようにする。【解決手段】自動追尾装置は、パン・チルト・ズーム制御部１３及びパン・チルト駆動部１４により、撮像部１１の向きを制御し、撮影映像に追尾対象が含まれるように撮影領域を調整する。ここで、追尾速度判断部１７により、撮像部１１を制御するための制御情報から追尾速度を取得する。そして、追尾速度が所定値以下の場合、ズーム倍率算出部１６により、追尾速度に応じてズーム倍率を算出し、パン・チルト・ズーム制御部１３及びズームレンズ駆動部１５により、撮像部１１のズーム倍率を変更する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パン・チルト機能とともにズーム機能を有する撮像部の向きを制御し、撮影映像に追尾対象が含まれるように撮影領域を調整する撮影領域制御部と、
前記撮像部を制御するための制御情報から、前記撮像部の追尾速度を取得する追尾速度取得部と、
前記取得した追尾速度に応じて、前記撮像部のズーム倍率を設定するズーム倍率制御部と、
を備える自動追尾装置。
【請求項２】
請求項１記載の自動追尾装置であって、
前記ズーム倍率制御部は、前記取得した追尾速度が所定の閾値以下である場合に、前記ズーム倍率を増加させ、所定時間経過後、前記ズーム倍率を元の倍率付近に戻す自動追尾装置。
【請求項３】
請求項２記載の自動追尾装置であって、
前記撮影領域制御部は、
前記ズーム倍率制御部が前記ズーム倍率を増加させる際、ズームアップ完了後の目標位置に前記撮像部の向きを制御し、
前記ズームアップ完了後、前記撮像部の向きを前記所定時間固定し、
前記ズーム倍率制御部が前記ズーム倍率を元の倍率付近に戻す際、ズームダウン完了後の目標位置に前記撮像部の向きを制御する自動追尾装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の自動追尾装置であって、
前記ズーム倍率を増加させる前に前記撮像部で撮影された映像を記憶する画像記憶部と、
前記記憶された映像と前記撮像部で撮影される映像とを合成して表示部の表示画面に表示する表示制御部とをさらに備える自動追尾装置。
【請求項５】
請求項１記載の自動追尾装置であって、
前記追尾速度を複数の速度ゾーンに分け、速度ゾーン毎に異なるズーム倍率の値が登録された倍率登録部を備え、
前記ズーム倍率制御部は、前記取得した追尾速度が属する速度ゾーンに対応するズーム倍率の値に、前記撮像部のズーム倍率を設定する自動追尾装置。
【請求項６】
パン・チルト機能とともにズーム機能を有する撮像部の向きを制御し、撮影映像に追尾対象が含まれるように撮影領域を調整する撮影領域制御ステップと、
前記撮像部を制御するための制御情報から、前記撮像部の追尾速度を取得する追尾速度取得ステップと、
前記取得した追尾速度に応じて、前記撮像部のズーム倍率を設定するズーム倍率制御ステップと、
を有する自動追尾方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体を撮影する撮像部の向き等を制御して撮影範囲を被写体に追従させる自動追尾装置及び自動追尾方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
監視カメラシステム等に用いられる自動追尾装置では、撮像部としてパン、チルト、ズーム（ＰＴＺ）の調整機能を備えたカメラを利用して、撮影した映像から目的の被写体の物体を抽出し、抽出した物体の動きに追従するようＰＴＺ制御を行うことで、被写体を追尾しながら撮影できるようにしている。
【０００３】
この種の自動追尾装置として、撮影する画角から追尾対象が外れないように、特にカメラで撮影された画面上の、監視に適した位置に追尾対象が表示されるように、カメラを制御する自動追尾装置が開示されている（特許文献１参照）。この特許文献１の自動追尾装置では、追尾対象が撮影する画角から外れそうになった場合、ズーム倍率を広角側に調節し、追尾対象が撮影する画角内で安定している場合、ズーム倍率を望遠側に調節する制御が行われる。
【０００４】
また、追尾対象である物体がカメラ座標上で掃く領域である移動領域面積に応じて、ズーム倍率を制御する自動追尾装置が開示されている（特許文献２参照）。
【０００５】
しかしながら、上記従来の自動追尾装置では、以下のような不具合があった。自動追尾装置に搭載されたＰＴＺ機能を持つカメラでは、被写体の追尾中にズーム倍率を高くすると、追尾対象を見失うおそれがあるので、ズーム倍率を低くして追尾せざるを得なかった。すなわち、被写体の追尾を継続させるためには、ズーム倍率を十分に高くすることができなかった。このため、追尾中の撮影映像から被写体として映っている人物等の追尾対象の特徴を捉えることが困難であった。つまり、従来の自動追尾装置における追尾中のズーム倍率では、撮影映像内の追尾対象が小さ過ぎるので、人物等の追尾対象の特徴を特定することができなかった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２２９３２２号公報
【特許文献２】特開２００１−２８５８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、従来の自動追尾装置では、追尾対象の被写体を追尾している最中には見失うおそれがあるのでズーム倍率を十分に高くすることができず、追尾中の撮影映像やそれを録画した撮影映像から人物等の追尾対象の特徴を特定することができないという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、追尾中であっても追尾対象の被写体をより大きく撮影することが可能であり、人物等の追尾対象の特徴を容易に特定することが可能な自動追尾装置及び自動追尾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】
【０００９】
本発明の自動追尾装置は、パン・チルト機能とともにズーム機能を有する撮像部の向きを制御し、撮影映像に追尾対象が含まれるように撮影領域を調整する撮影領域制御部と、前記撮像部を制御するための制御情報から、前記撮像部の追尾速度を取得する追尾速度取得部と、前記取得した追尾速度に応じて、前記撮像部のズーム倍率を設定するズーム倍率制御部と、を備えるものである。
これにより、追尾中であっても追尾対象の被写体をより大きく撮影することが可能であり、追尾を継続させながら、追尾中の撮影映像に被写体として映っている人物等の追尾対象の特徴を容易に捉えることができ、人物等の特徴を容易に特定可能となる。
【００１０】
また、本発明は、上記の自動追尾装置であって、前記ズーム倍率制御部は、前記取得した追尾速度が所定の閾値以下である場合に、前記ズーム倍率を増加させ、所定時間経過後、前記ズーム倍率を元の倍率付近に戻すものを含む。
これにより、追尾速度が所定の閾値以下である場合、例えば追尾速度が所定の閾値以下である状態が継続している場合などに、ズーム倍率を増加させることで、安定した追尾状態で人物等の追尾対象の特徴を捉えることが可能となる。
【００１１】
また、本発明は、上記の自動追尾装置であって、前記撮影領域制御部は、前記ズーム倍率制御部が前記ズーム倍率を増加させる際、ズームアップ完了後の目標位置に前記撮像部の向きを制御し、前記ズームアップ完了後、前記撮像部の向きを前記所定時間固定し、前記ズーム倍率制御部が前記ズーム倍率を元の倍率付近に戻す際、ズームダウン完了後の目標位置に前記撮像部の向きを制御するものを含む。
これにより、ズームアップ時及びズームダウン時に追尾対象を見失うことを防止可能となる。
【００１２】
また、本発明は、上記の自動追尾装置であって、前記ズーム倍率を増加させる前に前記撮像部で撮影された映像を記憶する画像記憶部と、前記記憶された映像と前記撮像部で撮影される映像とを合成して表示部の表示画面に表示する表示制御部とをさらに備えるものを含む。
これにより、ズームアップした映像により人物等の追尾対象の特徴を捉えることができると同時に、ズームアップ前の映像によって撮像部の向いている方向や周りの環境等も知ることが可能となる。
【００１３】
また、本発明は、上記の自動追尾装置であって、前記追尾速度を複数の速度ゾーンに分け、速度ゾーン毎に異なるズーム倍率の値が登録された倍率登録部を備え、前記ズーム倍率制御部は、前記取得した追尾速度が属する速度ゾーンに対応するズーム倍率の値に、前記撮像部のズーム倍率を設定するものを含む。
これにより、追尾速度に応じて速度ゾーン毎にズーム倍率を変えることで、常時、ズーム制御を行ったり、大きなズーム倍率を使用したりする必要がなくなるので、追尾対象を見失うことを防止でき、安定した追尾対象の撮影映像が得られる。
【００１４】
本発明の自動追尾方法は、パン・チルト機能とともにズーム機能を有する撮像部の向きを制御し、撮影映像に追尾対象が含まれるように撮影領域を調整する撮影領域制御ステップと、前記撮像部を制御するための制御情報から、前記撮像部の追尾速度を取得する追尾速度取得ステップと、前記取得した追尾速度に応じて、前記撮像部のズーム倍率を設定するズーム倍率制御ステップと、を有するものである。
これにより、追尾中であっても追尾対象の被写体をより大きく撮影することが可能であり、追尾を継続しながら人物等の追尾対象の特徴を容易に特定することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、追尾中であっても追尾対象の被写体をより大きく撮影することが可能であり、人物等の追尾対象の特徴を容易に特定することが可能な自動追尾装置及び自動追尾方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る自動追尾装置の構成を示すブロック図である。本実施形態では、監視カメラシステム等に適用可能な自動追尾装置の構成例を示す。
【００１７】
自動追尾装置は、撮影される映像に追尾対象が含まれるように、カメラ等の撮像部の向きを制御して撮影領域を移動させ、目的の被写体を追尾するものである。この自動追尾装置は、撮像部１１、画像処理部１２、パン・チルト・ズーム制御部１３、パン・チルト駆動部１４、ズームレンズ駆動部１５、ズーム倍率算出部１６、追尾速度判断部１７、パン・チルト速度閾値設定部１８、及び表示部１９を備えて構成される。
【００１８】
撮像部１１は、ズームレンズ１１ａ、カメラ１１ｂ及び回転台１１ｃを有し、カメラ１１ｂで撮影された映像を出力する。画像処理部１２は、撮像部１１で撮影された映像を用いて自動追尾処理を行い、パン・チルト・ズーム制御部１３に制御信号を出力する。この自動追尾処理では、周知の背景差分方式やテンプレートマッチング方式等を用いた画像処理が行われ、追尾対象となる被写体領域が抽出される。そして、この抽出された被写体領域が撮影される映像中の適した位置に表示されるように、追尾が行われる。
【００１９】
また、画像処理部１２は、後述するように、撮像部１１で撮影された映像あるいはその合成映像を表示部１９に出力する。また、画像処理部１２は、画像メモリ１２ａを有し、後述するズーム制御を開始する直前に撮影され、合成映像を生成する際に使用される映像を画像メモリ１２ａに記憶する。表示部１９は、画像処理部１２から出力される、撮像部１１で撮影された映像あるいはその合成映像を表示する。
【００２０】
パン・チルト駆動部１４は、カメラ１１ｂが取り付けられた回転台１１ｃを駆動し、カメラ１１ｂの向きをパン方向及びチルト方向に調節する。これにより、カメラ１１ｂによる撮影領域を移動させ、追尾対象の被写体に追従可能にする。ズームレンズ駆動部１５はズームレンズ１１ａを駆動し、ズーム倍率を望遠側あるいは広角側に調節する。これにより、カメラ１１ｂによる撮影映像の画角を調整し、望遠側で細部を撮影したり広角側で全体の広い範囲を撮影可能にする。
【００２１】
パン・チルト・ズーム制御部１３は、パン・チルト駆動部１４及びズームレンズ駆動部１５を制御する。追尾速度判断部１７は、パン・チルト・ズーム制御部１３から得られるパン・チルト速度及び現在のズーム倍率を用いて追尾速度を算出する。パン・チルト速度閾値設定部１８は、パン・チルト速度の閾値を設定する。このパン・チルト速度の閾値は、予め登録された値に設定されてもよいし、使用者の入力操作により与えられた値に設定されてもよい。
【００２２】
ズーム倍率算出部１６は、追尾速度判断部１７で算出された追尾速度を記憶する速度メモリ１６ａ及びズームアップ時のズーム倍率が登録されたズーム倍率メモリ１６ｂを有する。このズーム倍率算出部１６は、速度メモリ１６ａに記憶された追尾速度と、パン・チルト速度閾値設定部１８で設定されたパン・チルト速度の閾値を用いて算出される追尾速度閾値とを比較し、その比較結果を基にズーム倍率を変更するように指示する。また、ズーム倍率算出部１６は、ズームアップあるいはズームダウン完了後の目標パン・チルト座標を算出する。
【００２３】
ここで、画像処理部１２、パン・チルト・ズーム制御部１３及びパン・チルト駆動部１４が撮影領域制御部の機能を実現する。また、パン・チルト・ズーム制御部１３及び追尾速度判断部１７が追尾速度取得部の機能を実現する。また、パン・チルト・ズーム制御部１３及びズーム倍率算出部１６がズーム倍率制御部の機能を実現する。また、画像メモリ１２ａが画像記憶部の機能を有する。また、画像処理部１２が表示制御部の機能を有する。
【００２４】
図２は第１の実施形態における追尾処理手順を示すフローチャートである。まず、自動追尾装置は、追尾速度判断部１７により、パン・チルト・ズーム制御部１３から得られるパン・チルト速度及び現在のズーム倍率を用いて追尾速度を算出する（ステップＳ１）。
【００２５】
そして、自動追尾装置は、ズーム倍率算出部１６により、追尾速度が一定値（追尾速度閾値）以下の状態が所定時間継続しているか否かを判別する（ステップＳ２）。一定値以下の状態が継続している場合、自動追尾装置は、ズーム倍率算出部１６により、現在の追尾速度Ｖ１を速度メモリ１６ａに記憶し、この追尾速度Ｖ１とズーム倍率メモリ１６ｂに登録されたズーム倍率にズームアップするまでのズーム時間とから、ズームアップ後に予測される目標パン・チルト座標を算出する（ステップＳ３）。ここで、本実施形態では、変更されるズーム倍率は、ズーム倍率メモリ１６ｂに登録された一定値であるが、この一定値の代わりに、追尾時のズーム倍率に対する相対倍率であってもよい。相対倍率としては、例えば、追尾時のズーム倍率に所定数を乗じたものが挙げられる。また、このとき、自動追尾装置は、画像処理部１２により、現在の映像を画像メモリ１２ａに記憶する。
【００２６】
続いて、自動追尾装置は、パン・チルト・ズーム制御部１３により、パン・チルト駆動部１４及びズームレンズ駆動部１５を制御し、ズームアップを行いながら、予測される目標のパン・チルト座標までカメラ１１ｂの向きを調節する（ステップＳ４）。ズームアップ後、自動追尾装置は、パン・チルト・ズーム制御部１３により、パン・チルト駆動部１４を制御し、カメラ１１ｂが取り付けられている回転台１１ｃを一定時間停止させる（ステップＳ５）。これにより、カメラ１１ｂの向きは固定される。
【００２７】
一定時間経過後、自動追尾装置は、ズーム倍率算出部１６により、速度メモリ１６ａに記憶された追尾速度Ｖ１と元のズーム倍率にズームダウンするまでのズーム時間とから、ズームダウン後に予測される目標のパン・チルト座標を算出する（ステップＳ６）。自動追尾装置は、パン・チルト・ズーム制御部１３により、パン・チルト駆動部１４及びズームレンズ駆動部１５を制御し、ズームダウンを行いながら、予測される目標のパン・チルト座標までカメラ１１ｂの向きを調節する（ステップＳ７）。なお、本実施形態では、ステップＳ７でズームダウンを行う際、ズーム倍率を元の倍率値に戻しているが、追尾対象を見失う可能性を低減するために、元の倍率値より少しだけ広角側に戻すようにしてもよい。
【００２８】
そして、自動追尾装置は、通常どおり、画像処理部１２による自動追尾処理を継続させる（ステップＳ８）。この後、ステップＳ１の処理に戻る。一方、ステップＳ１で追尾速度が一定値以下の状態が所定時間継続していない場合、ステップＳ８の処理を行う。
【００２９】
図３は本実施形態における映像表示処理手順を示すフローチャートである。この処理は自動追尾装置内の画像処理部１２によって図２とは別のルーチンとして行われる。
【００３０】
まず、画像処理部１２は、前述したステップＳ３〜Ｓ７の処理で行われるズーム制御中であるか否かを判別する（ステップＳ１１）。ズーム制御中である場合、画像処理部１２は、画像メモリ１２ａに記憶された映像を読み出す（ステップＳ１２）。そして、画像処理部１２は、読み出した映像と撮像部１１で撮影された映像とを合成し、この合成映像を表示部１９に出力する（ステップＳ１３）。これにより、表示部１９には、合成映像が表示される。この後、本処理を終了する。一方、ステップＳ１１でズーム制御中でない場合、画像処理部１２は、撮像部１１で撮影された映像を画像メモリ１２ａに書き込み、映像を更新し（ステップＳ１４）、その映像を表示部１９に出力する（ステップＳ１５）。これにより、表示部１９には、撮像部１１で撮影された映像がそのまま表示される。この後、本処理を終了する。
【００３１】
図４はズーム制御中に表示される合成映像の例を示す図である。表示部１９の画面左下には、ウインドウ１９ａが設けられており、このウインドウ１９ａには、画像メモリ１２ａに記憶された映像（静止画）が表示される。これにより、人物の顔などの特徴を捉えるために、ズームアップ中であっても、ウインドウ１９ａに表示された映像から、カメラの向いている方向や周りの環境などを知ることができる。
【００３２】
このように、第１の実施形態の自動追尾装置によれば、追尾を継続させながら、追尾対象の被写体をより大きく撮影することが可能となる。これにより、追尾中の撮影映像やそれを録画した撮影映像において、被写体として追尾映像に映っている人物等の特徴を容易に捉えることができ、追尾対象の特徴を特定することができる。
【００３３】
なお、上記実施形態では、追尾速度が一定値以下の状態が継続している場合、必ずズーム倍率を変更するズーム制御を行ったが、繰り返し何度もズーム制御を行うと、追尾対象を見失う（ロストする）おそれもあり、また、映像も見にくくなる。そこで、追尾対象の特徴は１回でも捉えられれば、十分であることから、ズーム制御回数を制限してもよい。
【００３４】
図５は第１の実施形態の変形例の追尾処理手順を示すフローチャートである。ここでは、図２と同一のステップ処理については、同一のステップ番号を付すことで、その説明を省略する。
【００３５】
この変形例では、ステップＳ２で追尾速度が一定値以下の状態が所定時間継続している場合、自動追尾装置は、ズーム制御回数Ｎが所定値（例えば、３回）を超えたか否かを判別する（ステップＳ２Ａ）。自動追尾装置は、ズーム制御回数Ｎが所定値を超えていない場合、前述したステップＳ３以降の処理に進み、ズーム制御回数Ｎが所定値未満である場合、ステップＳ８の処理に進む。
【００３６】
このようにズーム制御回数を制限することで、追尾対象を見失う確率を低減でき、より確実に追尾を継続することができる。
【００３７】
（第２の実施形態）
図６は本発明の第２の実施形態に係る自動追尾装置の構成を示すブロック図である。なお、第１の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付すことによりその説明を省略する。
【００３８】
第２の実施形態では、第１の実施形態におけるパン・チルト速度閾値設定部１８の代わりに、速度ゾーンテーブル記憶部２１が設けられている。この速度ゾーンテーブル記憶部２１が倍率登録部の機能を有する。また、ズーム倍率算出部１１６には、前記第１の実施形態におけるズーム倍率算出部１６と異なり、ズーム倍率メモリ１６ｂが省かれている。このズーム倍率算出部１１６は、速度メモリ１６ａに記憶された追尾速度が属する速度ゾーンに応じて、ズーム倍率を変更するように指示する。
【００３９】
図７は速度ゾーンテーブル記憶部２１に記憶されたテーブルを示す図である。図７において、（Ａ）は速度ゾーンテーブルを示し、（Ｂ）はズーム倍率テーブルを示す。速度ゾーンテーブルには、パン・チルト速度及び現在のズーム倍率から算出された追尾速度の値に応じて、４つに分けられた速度ゾーン（速度ゾーンＡ〜Ｄ）が示されている。速度ゾーンＡから速度ゾーンＤに向けて、追尾速度が大きくなっている。なお、速度ゾーンの分け方は、これに限られず、任意である。
【００４０】
一方、ズーム倍率テーブルには、各速度ゾーンに対応するズーム倍率が登録されている。速度ゾーンＡから速度ゾーンＤに向けて、ズーム倍率が小さくなっている。これらのテーブルを用いることで、パン・チルト速度と現在のズーム倍率とから算出される追尾速度が大きい場合、ズーム倍率は小さくなるように（広角側に）、追尾速度が小さい場合、ズーム倍率は大きくなるように（望遠側に）段階的に設定される。
【００４１】
図８は第２の実施形態における追尾処理手順を示すフローチャートである。自動追尾装置は、まず、追尾速度判断部１７により、パン・チルト・ズーム制御部１３から得られるパン・チルト速度及び現在のズーム倍率を用いて追尾速度を算出する（ステップＳ２１）。
【００４２】
そして、自動追尾装置は、ズーム倍率算出部１１６により、速度ゾーンテーブル記憶部２１内の速度ゾーンテーブルを参照し、算出した追尾速度に対応する速度ゾーンを判別する（ステップＳ２２）。さらに、自動追尾装置は、速度ゾーンテーブル記憶部２１内のズーム倍率テーブルを参照し、この判別された速度ゾーンに対応するズーム倍率を設定する（ステップＳ２３）。そして、設定されたズーム倍率で追尾を継続させる（ステップＳ２４）。この後、ステップＳ２１の処理に戻る。
【００４３】
このように、第２の実施形態の自動追尾装置によれば、追尾速度が速度ゾーンを越えるように変化した場合だけ、ズーム倍率を変更するので、頻繁にズーム倍率を変更するようなズーム制御を行う必要がなく、追尾対象を見失う可能性を少なくできる。また、図４のように表示部１９の画面左下にウインドウ１９ａを表示させる必要もなくなるので、映像が見やすくなる。したがって、確実に追尾を継続しながら、追尾対象の被写体をより大きく撮影することが可能であり、追尾中の撮影映像やそれを録画した撮影映像において、被写体として追尾映像に映っている人物等の特徴を容易に特定することができる。
【００４４】
なお、本発明は上記の実施形態において示されたものに限定されるものではなく、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、追尾中であっても追尾対象の被写体をより大きく撮影することが可能であり、人物等の追尾対象の特徴を容易に特定することが可能となる効果を有し、例えば監視カメラシステム等に用いられる、被写体を撮影する撮像部の向き等を制御して撮影範囲を被写体に追従させる自動追尾装置及び自動追尾方法等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る自動追尾装置の構成を示すブロック図
【図２】第１の実施形態における追尾処理手順を示すフローチャート
【図３】本実施形態における映像表示処理手順を示すフローチャート
【図４】ズーム制御中に表示される合成映像の例を示す図
【図５】第１の実施形態の変形例の追尾処理手順を示すフローチャート
【図６】本発明の第２の実施形態に係る自動追尾装置の構成を示すブロック図
【図７】速度ゾーンテーブル記憶部に記憶された速度ゾーンテーブル及びズーム倍率テーブルを示す図
【図８】第２の実施形態における追尾処理手順を示すフローチャート
【符号の説明】
【００４７】
１１  撮像部
１１ａ  ズームレンズ
１１ｂ  カメラ
１１ｃ  回転台
１２  画像処理部
１３  パン・チルト・ズーム制御部
１４  パン・チルト駆動部
１５  ズームレンズ駆動部
１６、１１６  ズーム倍率算出部
１７  追尾速度判断部
１８  パン・チルト速度閾値設定部
２１  速度ゾーンテーブル記憶部
【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】
2008219467.tif 000008
【図７】
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【図８】
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