(57)【要約】【課題】カメラ内のハードウェア不整合を補償するための方法を提供すること。【解決手段】カメラ内のハードウェア不整合を補償するための方法が与えられる。カメラは操縦部及び固定部を備え、操縦部はステアリング・モータ・システムによって制御される。この方法の最初のステップでは、ステアリング・モータ・システムから機械的座標を受け取る。機械的座標がパン位置及びチルト位置に対応し、パン位置及びチルト位置が相補的パン位置及びチルト位置を有する。次に、受け取られた機械的座標に対応する所定の較正データがメモリから読み取られる。所定の較正データがパン位置及びチルト位置と相補的パン位置及びチルト位置の間の関係を説明する。次いで、受け取られた機械的座標及び所定の較正データに基づいて補償された座標が求められる。【選択図】図１
2008245260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング・モータ・システムによって制御される操縦部及び固定部を備えたカメラ内のハードウェア不整合を補償するための方法であって、該方法が、
ステアリング・モータ・システムから機械的座標を受け取るステップであって、前記機械的座標がパン位置及びチルト位置に対応し、前記パン位置及びチルト位置が相補的パン位置及びチルト位置を有するステップと、
前記受け取られた機械的座標に対応する所定の較正データを前記カメラに備わっているメモリから読み取るステップであって、前記所定の較正データが前記パン位置及びチルト位置と前記相補的なパン位置及びチルト位置の関係を説明するステップと、
前記受け取られた機械的座標及び前記所定の較正データに基づいて補償された座標を求めるステップを含む、方法
【請求項２】
前記操縦部が光学ズーム・システムを備えている請求項１による方法において、該方法が、
前記光学ズーム・システムの少なくとも１つのズーム位置を受け取るステップと、
前記少なくとも１つのズーム位置に対応する所定の較正データを前記メモリから読み取るステップと、
前記受け取られた少なくとも１つのズーム位置及び前記所定の較正データに基づいて補償された座標を求めるステップとをさらに含む、方法。
【請求項３】
請求項１又は２による方法において、該方法が、
前記カメラからユーザ・インターフェイス装置に前記補償された座標を伝送するステップと、
前記ユーザ・インターフェイス装置上に前記補償された座標を示すステップをさらに含む、方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項による方法において、該方法が、
像処理装置へ像データを伝送するステップと、
前記像データ処理装置に前記補償された座標を伝送するステップと、
前記像データ処理装置内で前記像データ及び前記補償された座標を処理するステップをさらに含む、方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項による方法において、該方法が、
カメラ対象の座標を受け取るステップと、
前記受け取られたカメラ対象の座標に対応する所定の較正データを、前記カメラに備わっている前記メモリから読み取るステップと、
前記受け取られたカメラ対象の座標及び前記所定の較正データに基づいてカメラ対象の機械的座標を求めるステップと、
前記求められたカメラ対象の機械的座標によって前記カメラの前記操縦部を動かすステップをさらに含む、方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項による方法において、
前記操縦部のパン範囲が１８０°以上であり、それによって前記操縦部が複数の様々な機械的座標を用いることにより少なくとも１つの視野に達することが可能であり、前記所定の較正データが、１組の前記複数の様々な機械的座標の組合せを有する、方法。
【請求項７】
請求項６による方法において、前記複数の様々な機械的座標が１組の正立の機械的座標及び１組の反転された機械的座標を有する、方法。
【請求項８】
請求項６又は７による方法において、前記所定の較正データが、理論的な値によって前記様々な機械的座標のうちの１つを引くことにより求められた少なくとも１つの差値を有する、方法。
【請求項９】
請求項６から８のいずれか一項による方法において、前記所定の較正データが、前記複数の様々な機械的座標の前記組の中間位置を有する、方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項による方法において、前記ハードウェア不整合が、パン軸及びチルト軸のグループ内の少なくとも１つの軸のまわりの回転によって引き起こされる、方法。
【請求項１１】
光学システムを備える操縦部と、
固定部と、
前記操縦部を制御するように構成されたステアリング・モータ・システムと、
所定の較正データを保持するために配置されたメモリと、
前記ステアリング・モータ・システムから機械的座標を受け取るように構成されたプロセッサを備え、
前記機械的座標がパン位置及びチルト位置に対応し、前記パン位置及びチルト位置が相補的パン位置及びチルト位置を有し、前記メモリから所定の校正データを読取り、
前記所定の較正データが前記機械的座標に対応し、
前記所定の較正データが、前記パン位置及びチルト位置と前記相補的パン位置及びチルト位置の間の関係を説明し、前記機械的座標及び前記メモリから読み取った前記所定の較正データに基づいて補償された座標を求めるカメラ。
【請求項１２】
請求項１１によるカメラにおいて、前記操縦部の前記光学システムが光学ズーム・システムを備え、
前記プロセッサが、前記光学ズーム・システムから少なくとも１つのズーム位置を受け取り、かつ前記少なくとも１つの受け取ったズーム位置及び前記所定の較正データに基づいて補償された座標を求めるようにさらに構成されている、カメラ。
【請求項１３】
請求項１１又は１２によるカメラにおいて、該カメラが、該カメラからユーザ・インターフェイス装置に前記補償された座標を伝送するようにされた送信器をさらに備える、カメラ。
【請求項１４】
請求項１１から１３のいずれか一項によるカメラにおいて、前記送信器が、像処理装置に像データ及び前記補償された座標を送信するようにさらにされている、カメラ。
【請求項１５】
請求項１１から１４のいずれか一項によるカメラにおいて、
前記プロセッサが、カメラ対象の座標を受け取り、前記カメラに備わっている前記メモリから前記受け取られたカメラ対象の座標に対応する所定の較正データを読み取り、かつ前記受け取られたカメラ対象の座標及び前記所定の較正データに基づいてカメラ対象の機械的座標を求めるようにさらに構成され、
前記ステアリング・モータ・システムが、前記求められたカメラ対象の機械的座標によって前記カメラの前記操縦部を動かすように構成されている、カメラ。
【請求項１６】
請求項１１から１５のいずれか一項によるカメラにおいて、前記操縦部のパン範囲が１８０°以上であり、それによって複数の様々な機械的座標を用いることにより前記操縦部が少なくとも１つの視野に達することが可能であり、前記所定の較正データが前記複数の様々な機械的座標の１組の組合せを有する、カメラ。
【請求項１７】
請求項１６によるカメラにおいて、前記カメラの前記操縦部のチルト範囲が前記パン軸を含む、カメラ。
【請求項１８】
請求項１６又は１７によるカメラにおいて、前記複数の様々な機械的座標が１組の正立の機械的座標及び１組の反転された機械的座標を有する、カメラ。
【請求項１９】
請求項１６から１８のいずれか一項によるカメラにおいて、前記所定の較正データが、理論的な値によって前記様々な機械的座標のうちの１つを引くことにより求められた少なくとも１つの差値を有する、カメラ。
【請求項２０】
請求項１６から１９のいずれか一項によるカメラにおいて、前記所定の較正データが、前記複数の様々な機械的座標の前記組の中間位置を有する、カメラ。
【請求項２１】
請求項１１から２０のいずれか一項によるカメラにおいて、前記ハードウェア不整合が、パン軸及びチルト軸のグループ内の少なくとも１つの軸のまわりの回転によって引き起こされる、カメラ。
【請求項２２】
データ・ネットワークと、
前記データ・ネットワーク及び請求項１１から２１のいずれか一項による少なくとも１つのカメラに接続されたユーザ・インターフェイス装置とを備えるシステム。
【請求項２３】
装置にダウンロードされ実行されたとき請求項１から１０のいずれか一項による方法を行うように構成されたソフトウェア命令を含むコンピュータ・プログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、カメラ、カメラ及びユーザ・インターフェイス装置を備えるカメラ及びシステムにおけるハードウェア不整合を補償する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、ＰＴＺ（パン・チルト・ズーム）カメラ及びドーム・カメラは非常に普及している。この主な理由は、オペレータがこれらのカメラを遠隔操作することができることである。例えば、オペレータは、疑わしい対象を発見すると、カメラに備わっているステアリング・モータ・システムを使用して、この対象へカメラを向けることができる。その上、いくつかのカメラでは、所望の視野を得るために拡大又は縮小も可能である。
【０００３】
優れた制御機能を有するカメラを実現するために、高品質ステアリング・モータ・システムは非常に重要である。第１に、ステップ数が多いとカメラの正確な制御が可能になるので、ステップ数が重要である。第２に、取り付けけが正しくないとカメラの制御の質が低下するので、カメラを正確に設計しかつ取り付けることが重要である。
【０００４】
カメラのズーミング機能が有効であれば、カメラのレンズ・システム内のレンズを適切に取り付けて方向づけることがさらに重要である。そうでなければ、ズーミング機能を用いるとき、変位誤差が生じることになる。
【０００５】
したがって、カメラの方向操作の狂いに対処する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のことを考慮して、本発明の目的は、上で論じられた問題を解決するか少なくとも低減することである。具体的には、カメラ内のハードウェア不整合を補償するための方法を提供することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的は、操縦部及び取り付け部を備えるカメラ内のハードウェア不整合を補償するための方法により第１の態様によって実現され、前記操縦部がステアリング・モータ・システムによって制御され、前記方法が前記ステアリング・モータ・システムから機械的座標を受け取るステップを含み、機械的座標がパン位置及びチルト位置に対応し、パン位置及びチルト位置が相補的パン位置及びチルト位置を有し、前記方法が前記カメラに備わっているメモリから前記受け取られた機械的座標に対応する所定の較正データを読み取るステップを含み、所定の較正データがパン位置及びチルト位置と相補的パン位置及びチルト位置の間の関係を説明し、前記方法が前記受け取られた機械的座標及び前記所定の較正データに基づいて補償された座標を求める。
【０００８】
この方法の利点は絶対座標が実現されることであり、例えば、座標が分かっていれば特定箇所に戻ることができることを意味する。
【０００９】
絶対座標を実現することの別の利点は、改善されたマスク機能を実現できることである。例えば、ドアなど像の一定領域がプライバシー・マスクによって記録されれば、このプライバシー・マスクの座標がカメラの機械的座標と無関係に思い出されることになる。別の利点は、事前に位置を設定することが可能なことである。
【００１０】
別の利点は、カメラの機能が製造上の不正確さにそれほど左右されないことである。
【００１１】
その上、操縦部が光学ズーム・システムを備えてよく、したがって、本方法は、前記光学ズーム・システムの少なくとも１つのズーム位置を受け取るステップと、前記メモリからの前記少なくとも１つのズーム位置に対応する所定の較正データを読み取るステップと、前記受け取られた少なくとも１つのズーム位置及び前記所定の較正データに基づいて補償された座標を求めるステップとを含んでよい。
【００１２】
これの利点は、様々なズーム位置に対して変化することがある光学的不整合を補償できることである。
【００１３】
本方法は、ユーザ・インターフェイス装置に前記カメラからの前記補償された座標を伝送するステップと、前記ユーザ・インターフェイス装置上に前記補償された座標を示すステップとをさらに含んでよい。
【００１４】
これの利点は、カメラのユーザが絶対座標でカメラの位置を認識することができることである。
【００１５】
本方法は、像処理装置に像データを伝送するステップと、前記像データ処理装置に前記補償された座標を伝送するステップと、前記像データ処理装置内で前記像データ及び前記補償された座標を処理するステップとをさらに含んでよい。
【００１６】
さらに、本方法は、カメラ対象の座標を受け取るステップと、前記カメラに備わっている前記メモリから前記受け取られたカメラ対象の座標に対応する所定の較正データを読み取るステップと、前記受け取られたカメラ対象の座標及び前記所定の較正データに基づいてカメラ対象の機械的座標を求めるステップと、前記求められたカメラ対象の機械的座標によって前記カメラの前記操縦部を動かすステップとをさらに含んでよい。
【００１７】
カメラ対象の座標は、ユーザ・インターフェイス装置又は像処理装置から受け取ることができる。
【００１８】
これの利点は、ユーザからユーザ・インターフェイス装置によって補償された座標における位置が示された場合、これらの補償された座標が機械的座標に変換されてカメラを所定位置に移動できることであり、これは例えば像中でマウス・クリックによって実現することができる。
【００１９】
さらに、前記操縦部のパン範囲は１８０°以上とすることができ、それによって複数の様々な機械的座標を用いることにより前記操縦部が少なくとも１つの視野に達することが可能であり、前記所定の較正データが前記複数の様々な機械的座標の１組の組合せを含んでよい。
【００２０】
その上、複数の様々な機械的座標が１組の正立の機械的座標及び１組の反転された機械的座標を含んでよい。したがって、正立の機械的座標の組及び反転された機械的座標の組は、ともに２組の機械的座標を形成する。
【００２１】
さらに、所定の較正データは、理論的な値によって前記様々な機械的座標のうちの１つを引くことにより求められた少なくとも１つの差値を含んでよい。
【００２２】
その上、所定の較正データは、前記複数の様々な機械的座標の前記組の中間位置を含んでよい。
【００２３】
その上、前記ハードウェア不整合は、パン軸及びチルト軸のグループ内の少なくとも１つの軸のまわりの回転によって引き起こされることがある。
【００２４】
上記の目的は、光学システムを含む操縦部、固定部、前記操縦部を制御するように構成されたステアリング・モータ・システム、所定の較正データを保持するために配置されたメモリ、前記ステアリング・モータ・システムから機械的座標を受け取るように構成されたプロセッサを備えるカメラによる第２の態様によって実現され、前記機械的座標がパン位置及びチルト位置に対応し、前記パン位置及びチルト位置が相補的パン位置及びチルト位置を有し、前記カメラが前記メモリから前記所定の較正データを読み取り、前記所定の較正データが前記機械的座標に対応し、前記所定の較正データが、前記パン位置及びチルト位置と前記相補的パン位置及びチルト位置の間の関係を説明し、前記カメラが前記機械的座標及び前記所定の較正データに基づいて補償された座標を求める。
【００２５】
第１の態様と同じ利点がこの第２の態様にもあてはまる。
【００２６】
さらに、前記操縦部の光学システムが光学ズーム・システムを備えてよく、前記プロセッサが、前記光学ズーム・システムから少なくとも１つのズーム位置を受け取り、かつ前記少なくとも１つの受け取ったズーム位置及び前記所定の較正データに基づいて、補償された座標を求めるようにさらに構成されてよい。
【００２７】
カメラは、前記カメラからユーザ・インターフェイス装置に前記補償された座標を伝送するように適合された送信器をさらに備えてよい。
【００２８】
送信器は、像処理装置に像データ及び前記補償された座標を送信するようにさらに適合されてよい。
【００２９】
プロセッサは、カメラ対象の座標を受け取り、前記カメラに備わっている前記メモリから前記受け取られたカメラ対象の座標に対応する所定の較正データを読み取り、かつ前記受け取られたカメラ対象の座標及び前記所定の較正データに基づいてカメラ対象の機械的座標を求めるようにさらに構成されてよく、前記ステアリング・モータ・システムは、前記求められたカメラ対象の機械的座標によって前記カメラの前記操縦部を動かすように構成されてよい。
【００３０】
その上、前記操縦部のパン範囲は１８０°以上とすることができ、それによって複数の様々な機械的座標を用いることにより前記操縦部が少なくとも１つの視野に達することが可能であり、前記所定の較正データが前記複数の様々な機械的座標の１組の組合せを含む。
【００３１】
その上、前記カメラの前記操縦部のチルト範囲は前記パン軸を含むことができる。
【００３２】
さらに、複数の様々な機械的座標が１組の正立の機械的座標及び１組の反転された機械的座標を含んでよい。
【００３３】
さらに、所定の較正データは、理論的な値によって前記様々な機械的座標のうちの１つを引くことにより求められた少なくとも１つの差値を含んでよい。
【００３４】
その上、所定の較正データは、前記複数の様々な機械的座標の前記組の中間位置を含んでよい。
【００３５】
その上、前記カメラの前記ハードウェア不整合は、パン軸及びチルト軸のグループ内の少なくとも１つの軸のまわりの回転によって引き起こされることがある。上記の目的は、データ・ネットワーク、前記データ・ネットワークに結合されたユーザ・インターフェイス装置、及び前述の少なくとも１台のカメラを備えたシステムによる第３の態様によって実現される。
【００３６】
上記の目的は、ダウンロードされたときに前述の方法を実行し、かつ装置内で動作するように構成されたソフトウェア命令を含むコンピュータ・プログラムによる第４の態様によって実現される。
【００３７】
本発明の他の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な開示、添付の従属請求項並びに図面から明らかになるであろう。
【００３８】
一般に、本明細書で明示的に違った風に定義されるのでなければ、特許請求の範囲で使用される用語はすべて当技術分野におけるそれらの通常の意味によって解釈されるべきである。「ａ／ａｎ／ｔｈｅ［要素、装置、成分、手段、ステップ、など］」に対するすべての言及は、違った風に明示的に表明されたのでなければ、前記の要素、装置、成分、手段、ステップ、など、の少なくとも１つの例を言及するように率直に解釈されるべきである。本明細書に開示されたいかなる方法のステップも、明示的に表明されたのでなければ、開示された順序で正確に実行する必要はない。
【００３９】
本発明の、上記及びその他の目的、特徴並びに利点は、添付図の参照とともに、本発明の好ましい実施例の以下の非限定的な例示の詳細な説明によって一層よく理解されるであろう。
【実施例】
【００４０】
図１は、ＰＴＺ（パン・チルト・ズーム）カメラ１００の実施例を示す。この例示のカメラ１００は、ＴＣＰ／ＩＰネットワークなどのデータ・ネットワーク（図示せず）に結合されたネットワーク・カメラである。制御データは、前記データ・ネットワーク経由でカメラに伝送され、カメラ１００によって取り込まれた像データは、データ・ネットワーク経由でユーザ・インターフェイス装置（図示せず）に伝送される。
【００４１】
カメラ１００の操縦部はパン軸１０２及びチルト軸１０４のまわりに回転するように構成され、パン軸１０２はチルト軸１０４に対して垂直である。大抵の場合、ＰＴＺカメラ１００のパン範囲は機械式止め具によって約３６０°に制限され、チルト範囲は多くの場合約１８０°である。
【００４２】
図２はドーム・カメラの実施例を示す。ドーム・カメラ２００の機能は、ＰＴＺカメラ１００のものに類似している。方向を制御するために、カメラ２００の操縦部はパン軸２０２及びチルト軸２０４のまわりに回転式に配置され、パン軸２０２はチルト軸２０４に対して垂直である。
【００４３】
ＰＴＺカメラと異なり、ほとんどのドーム・カメラはパン軸のまわりに自由に回転するように構成される。ドーム・カメラのチルト範囲は多くの場合約１８０°である。
【００４４】
ＰＴＺカメラ１００及びドーム・カメラ２００の両方の一般化された実施例は、図３に示されたカメラ３００でよい。カメラ３００は、操縦部３０２及び固定部３０４を備える。固定部は取り付け部と称されてもよい。すなわち、カメラを取り付けるときこの部分が例えば天井に取り付けられる。
【００４５】
固定部３０４は、例えば天井に取り付けるのに適合した取り付けブラケット３０６を備える。図３ａに示されるように、この取り付けブラケットはスタンドとして使用されてもよいが、ほとんどの場合カメラは天井又は類似のものに取り付けられる。さらに、固定部はパン・ステアリング・モータ３０８を備えることができる。このパン・ステアリング・モータ３０８を使用することにより、カメラ３００の操縦部３０２はパン軸のまわりに回転する。このモータ３０８は自由に回転するようにされうる、すなわち機械式止め具がない。或いは、モータ３０８の回転範囲は機械式止め具によって制限されてもよい。そのような機械式止め具はタップ、又はワイヤによって実現することができる。
【００４６】
パン・ステアリング・モータ３０８は、カメラ３００の操縦部３０２の一部であるチルト・ステアリング・モータ３１０に結合される。パン・ステアリング・モータ３０８のように、このチルト・ステアリング・モータ３１０は自由に回転するようにされてよく、又は、チルト・ステアリング・モータは機械式止め具によって制限されてもよい。
【００４７】
また、チルト・ステアリング・モータ３１０は、光学システム３１４を備えるカメラ・ブロック３１２に結合される。したがって、チルト・ステアリング・モータ３１０を使用することにより、カメラ・ブロック３１２はチルト軸のまわりに回転する。
【００４８】
これらパン軸及びチルト軸の２つの軸のまわりにカメラ３００が回転するのを可能にすることによって、２つの異なったパン−チルト位置を使用して同じ視野に達することが可能である。下記の関係に関して、同一の視野に達する位置は、パン位置及びチルト位置並びに相補的パン位置及びチルト位置としてそれぞれ定義され、相補的パン位置及びチルト位置の視野は、上に開示されたような２つの軸のまわりにカメラ３００を回転させることにより到達される。
【００４９】
図３ｂでは、パン・ステアリング・モータ３０８が操縦部３０２を半回転すなわち１８０度回転させ、またチルト・ステアリング・モータ３１０がカメラ・ブロック３１２を半回転すなわち１８０度回転させており、このことは、この実施例において、同一の視野、すなわち相補的パン位置及びチルト位置に対応付けられている視野に達する効果がある。図３ａにおいて、パン・ステアリング・モータ及びチルト・ステアリング・モータの機械的座標が、それぞれ正立座標と称される場合、図３ｂにおいて、パン・ステアリング・モータ及びチルト・ステアリング・モータの機械的座標は、それぞれ反転座標と称される。これらの反転座標は、正立座標に対する相補的座標と見なされる。したがって、正立の機械的座標の組及び反転された機械的座標の組は、ともに２組の機械的座標を形成する。
【００５０】
本明細書では、正立座標の空間は正立空間と称し、反転座標の空間は反転空間と称する。３６０度のパン範囲及び１８０度のチルト範囲を有するカメラの一実施例では、正立座標は次のように定義することができる。
パン座標は、
−１８０°≦ＰＵ≦１８０°
であり、チルト座標は、
−９０°≦ＴＵ≦０°
である。さらに、反転空間の相補的座標は次のとおりである。
パン座標は、
ＰＦ＝（（ＰＵ＋３６０）ｍｏｄ３６０）−１８０
−１８０°≦ＰＦ≦１８０°
であり、チルト座標は、
ＴＦ＝−ＴＵ−１８０
−１８０°≦ＴＦ≦−９０°
である。上式で、演算子「ｍｏｄ」はモジュロ演算子として解釈されるべきである。すなわち、２つの整数ｎ１及びｎ２に対して、モジュロ演算子（ｎ１）ｍｏｄｕｌｏ  ｎ２（（ｎ１）ｍｏｄ  ｎ２と略記される）は、ｎ１をｎ２で割った余りである。したがって、パン座標及びチルト座標と相補的パン座標及びチルト座標についての関係を用いると、各位置は、パン位置及びチルト位置並びに相補的パン位置及びチルト位置としてそれぞれ定義することができる。
【００５１】
２つの相補的位置は、反転位置ではカメラが上下逆さまであるという違いで、理論上はユーザに対して正確に同一の視野を表示するはずである。この違いは、カメラが反転座標空間にあるときに像をデジタル的に回転させることにより自動的に調整することができる。
【００５２】
ハードウェアに関連した最も大きな問題のうちの１つは、光学軸又はズーム軸、パン軸とチルト軸の間の関係である。正立空間と反転空間の間の完全な整合をそれぞれ得るために、１８０°チルトするカメラを使用するとき、これらの空間は直交である必要がある。そうでないと座標が整合せず、それによって不整合誤差の原因となる。これは、マスク及びプリセット位置を変位させることになり、また、カメラが絶対的な動きを使用する場合、同一の視点に対して異なった２組の座標がもたらされることになる。
【００５３】
図４ａは、図３ａに示されたカメラ３００に類似のカメラ４００を示すが、このカメラ３００と異なって、カメラ４００のカメラ・ブロック４１２が変位されている。これは、チルト軸並びにパン軸が変位されることを意味し、もちろん不利なことである。図４ｂは、相補的位置におけるカメラ４００を示す。図３ａ及び図３ｂの下２桁の数字は、図４ａ及び図４ｂの下２桁の数字に対応する。カメラ・ブロックを取り付けるとき又は他の製造上の不正確さが原因で、そのような変位が生じることがある。
【００５４】
図４ｂに示されるように、カメラ４００が相補的位置へ切り換えられるとき、変位誤差は相補的座標を使用して表現される。像がデジタル的に回転される場合、図４ａに示された位置で受け取られた像の点は、したがって、図４ｂに示された位置で受け取られた像のものと配置の面で異なって示されることになる。図４ａ及び図４ｂの例示の状況では、像は水平並びに垂直に変位されることになる。通常、図４ａ及び図４ｂを参照しながら論じられた変位誤差は小さいものであり、その主な理由は、これらのタイプの変位誤差は機械的調整によってかなり低減することができるからである。その上、図４ａ及び図４ｂを参照しながら論じられた変位誤差は、通常、次に図４ｃ〜図４ｆを参照しながら論じられる変位誤差より小さい。
【００５５】
図４ｃは、好ましくは天井（図示せず）に配置されたカメラ４１６を下から見た様子を示しており、カメラ４１６のカメラ・ブロック４１８が角度αだけ回転変位されている。これは、左右方向の機械的不整合によって、方向Ｐから方向Ｐ’へパン軸が変位されたことを意味し、もちろん不利なことである。このタイプの誤差の原因は、機構のパン軸及び／又はチルト軸においてカメラ・ブロック４１８の中心が合っておらず、またカメラ・ブロック４１８において光軸が完全に整列していないことである。ここのいくつかの不整合は避けられないものであり、不整合の大きさは、ドーム及びカメラの機構の精度次第である。
【００５６】
図４ｄは、相補的位置におけるカメラ４１６を示し、オフセットの方向が逆になっている。図４ｃ及び図４ｄの例示の状況では、像は水平に変位されることになる。図４ｃ及び図４ｄによる左右方向の機械的不整合によってもたらされた変位は、開示された方法を用いて補償することができる。
【００５７】
図４ｅは、好ましくは天井４２４に配置されたカメラ４２０示す側面図であり、カメラ４２０のカメラ・ブロック４２２が角度αだけ回転変位されている。これは、上下方向の機械的不整合によって、方向Ｔから方向Ｔ’へチルト軸が変位されたことを意味し、もちろん不利なことである。図４ｆは、相補的位置におけるカメラ４２０を示し、オフセットの方向が逆になっている。図４ｅ及び図４ｆの例示の状況では、像は垂直に変位されることになる。図４ｅ及び図４ｆによる上下方向の機械的不整合によってもたらされた変位は、開示された方法を用いて補償することができる。
【００５８】
図５ａは、図３ａに示されたカメラ３００に類似のカメラ５００を示すが、このカメラ３００と異なって、カメラ５００のカメラ・ブロック５１２が回転変位されている。図５ｂは、相補的位置におけるカメラ５００を示す。図３ａ及び図３ｂの下２桁の数字は、図５ａ及び図５ｂの下２桁の数字に対応する。カメラ・ブロックを取り付けるとき又は他の製造上の不正確さが原因で、そのような回転変位が生じることがある。
【００５９】
図４ａ及び図４ｂに示されたカメラ４００のように、カメラ・ブロック５１６の変位は、図５ａに示されたカメラ５００の位置で受け取られた像と図５ｂに示されたカメラ５００の相補的位置で受け取られた像では、像中の点が配置の面で異なって示されることを意味する。
【００６０】
一般に、不整合は、以下の６つのカテゴリに分類することができる。
１）パン軸すなわちカメラ・ブロックがパンされる軸に対するカメラ・ブロックの並進変位
２）チルト軸すなわちカメラ・ブロックがチルトされる軸に対するカメラ・ブロックの並進変位
３）カメラ・ブロックの意図された光軸に対するカメラ・ブロックの並進変位
４）パン軸に対するカメラ・ブロックの回転変位
５）チルト軸に対するカメラ・ブロックの回転変位
６）意図された光軸に対するカメラ・ブロックの回転変位
【００６１】
カテゴリ１〜３に開示された並進不整合は一般に小さなものであり、小さな機械的調整で補償することができる。カテゴリ２による不整合の例は、図４ａ及び図４ｂに関して見ることができる。カテゴリ４及び５に示された不整合は補償するのが困難なことがある。図４ｃ及び図４ｄでは、問題はカテゴリ４で示されたものと見なす。図４ｅ及び図４ｆでは、問題はカテゴリ５で開示されたものと見なす。カテゴリ６に開示された不整合には、ほとんどの場合、像取り込みセンサの回転及び／又は特定の像解析ソフトウェアを使用した像後処理が必要であろう。
【００６２】
上記に開示された変位誤差はすべて、多かれ少なかれズーミング操作（したがってまた焦点操作）の、いわゆる動的な不整合によって影響を受けることがある。しかし、そのような場合でも、カテゴリ４及び５による不整合が最も明瞭なものであり、補償する必要がある。
【００６３】
その上、正立位置と反転位置で像中の点が異なって示されるという問題は、例えば、パン・ステアリング・モータ３０８／４０８／５０８及びチルト・ステアリング・モータ３１０／４１０／５１０として本明細書に例示されるステアリング・モータ・システムにおけるハードウェア不整合、取り付けブラケット３０６／４０６／５０６とパン・ステアリング・モータ３０８／４０８／５０８の間の不正確な取り付け、パン・ステアリング・モータ３０８／４０８／５０８とチルト・ステアリング・モータ３１０／４１０／５１０の間の不正確な取り付け、チルト・ステアリング・モータ３１０／４１０／５１０とカメラ・ブロック３１２／４１２／５１２の間の不正確な取り付け、及び光学的不整合など他のハードウェア不整合のためにも起こり得る。
【００６４】
パン−チルト・カメラは複数のやり方で実現することができる。例えばチルト・ステアリング・モータとパン・ステアリング・モータが位置を取り替えてよく、すなわち、図３ａ、図３ｂ、図４ａ、図４ｂ、図５ａ及び図５ｂに示されるように、パン・ステアリング・モータの代りにチルト・ステアリング・モータが取り付けブラケットに取り付けられてもよい。しかし、パン−チルト・カメラの設計と無関係に、ある位置に達する複数のやり方がある場合には、ハードウェア不整合によって像の望ましくない変位がもたらされることがある。
【００６５】
図４ａ、図４ｂ、図４ｃ、図４ｄ、図４ｅ、図４ｆ、図５ａ及び図５ｂに示されるように、ある位置に達するやり方の１つは相補的座標を用いるものである。しかし、例えば、カメラのパン範囲が３６０°以上という異なった機械的座標を用いることによって位置に達することもできる。
【００６６】
パン軸及びチルト軸が光学システム３１４／４１４／４１６／４２０／５１４の光軸に対して垂直でないようにカメラ・ブロック３１２／４１２／４１８／４２２／５１２が回転移動されると、重大な不整合誤差が生じることになる。したがって、このタイプの不整合誤差を補償することは大変有利である。
【００６７】
図６は、図３ａ及び図３ｂに示されたカメラ３００に類似のカメラ６００の側面図である。図３ａ及び図３ｂの下２桁の数字は、図６の下２桁の数字に対応する。
【００６８】
光学システム６１４は複数のレンズ６１６を備える。カメラ６００がズーミング機能を備える場合、光学システム６１４のレンズ６１６は互いに対して動くようにされる。
【００６９】
図７は、図３ａ及び図３ｂに示されたカメラ３００に類似した例示のカメラ７００の側面図である。図３ａ及び図３ｂに示された実施例の下２桁の数字は、図７に示された実施例の下２桁の数字に対応する。
【００７０】
図６に示されたカメラ６００と異なり、光学システム７１４が備えるレンズ７１６は不整合である。そのような不整合は、レンズ７１６の取り付けの結果、レンズ７１６の不正確さの結果又はそれらの組合せであり得る。
【００７１】
カメラ７００がズーミング機能を備える場合、不整合のレンズ７１６の誤差は、ズーム位置、換言すれば光学システム７１４のズームの度合い及び／又は光学システム７１４の焦点位置次第である。レンズが適切に向けられないために、又はレンズ７１６が互いに対して正確に配置されないために、レンズ７１６の不整合が起こり得る。光学システムのズーム位置及び／又は焦点位置が変化すると、その結果として誤差が変化する可能性がある。
【００７２】
図４ｃ、図４ｄ、図４ｅ及び図４ｆに示される機械的不整合及び／又は図７に示される光学的不整合を含むハードウェア不整合の影響を低減するために、カメラに対して較正操作が行われる。様々なカメラが様々なハードウェア不整合を有するので、好ましくは各カメラに対して個々に較正手順が行われる。機械的軸及び光学的軸の不整合に対して座標系を補償する必要性があるならば、最初にこの不整合を測定することが必要である。カメラ較正器は、ユニット製造時に、例えば像解析及び特定の較正パターンを用いることによってこれを行うことができる。すなわち、較正手順は、好ましくはカメラの製作中に、すなわちカメラがエンド・ユーザに届く前に行われる。正立空間及び反転空間で、また様々なズーム・レベルでカメラを較正することによって、補償テーブルを構築することができる。このテーブルは、好ましくはカメラに保存され、カメラが再較正されるときには新規のテーブルが保存される。
【００７３】
このテーブルは、一般的には、パン位置及びチルト位置とそれらの対応する相補的パン位置及びチルト位置の関係を含んでよい。
【００７４】
較正手順を行うときの可能なセットアップが図８に示されている。この較正セットアップでは、カメラ８００は照合マーク８０２の方へ向けられる。
【００７５】
ズーミング機能のないカメラ向けの較正手順は次のように記述することができる。
−照合マークが像の中心に位置するようにカメラを向ける。
−パン・ステアリング・モータ位置及びチルト・ステアリング・モータ位置を保存し、以下において、メモリ内のこの第１の位置についての機械的座標と呼ぶ。
−対応する相補的位置へカメラを反転する。
−照合マークが像の中心に位置するようにカメラを向け、かつ
−前記メモリ内に、この第２の位置の機械的座標を保存する。
【００７６】
第１及び第２の位置の保存された機械的座標に基づいて較正データが求められ、メモリに保存される。両機械的座標間の違いを算定し、この違いを理論的な違いと比較することにより、較正データを求めることができる。例えば、第１及び第２の位置のパン位置がそれぞれ＋１７８．７°及び−１８１．３°として求められ得る。理論上は、これら２つの値の間の差は１８０°であり、すなわち、第１の位置から第２の位置に達するためにカメラの操縦部が半回転されたものである。したがって、このために、較正データは、較正手順に際して現ズーム位置用にパン補償における−１．３°を含むことができる。メモリはカメラ内に配置することができる。
【００７７】
さらに、較正データを求めるためにいくつかの値が利用されるとき、中間位置を算定することができる。
【００７８】
図９は、理論的な基準中心点９０２、すなわちハードウェア不整合のないカメラの場合の中心点、第１の位置の中心点９０４、すなわちハードウェア不整合のあるカメラの場合に第１の位置で実現された中心点、及び第２の中心点９０６、すなわちハードウェア不整合のあるカメラの場合の第２の位置（第１の位置に対する相補的位置）で実現された中心点を含む像９００の実施例を示す。
【００７９】
第１の位置９０４と第２の位置９０６が相補的位置であるので、点９０８として示されたこれら２つの位置の間の位置、すなわち中間位置は、基準中心点の近似として使用することができる。これは、換言すれば、図９に示されるように、第１の位置での機械的座標が、水平補正成分Δｘ及び垂直補正成分Δｙを使用することにより補償されることを意味する。類似のやり方で、図９に示されるように、第２の位置の機械的座標を補償するために水平補正成分−Δｘ及び垂直補正成分−Δｙが使用される。
【００８０】
補正成分Δｘ及びΔｙは、正立空間の各位置に対して同一であるように近似することができ、同様に、補正成分−Δｘ及び−Δｙは、反転空間の各位置に対して同一であるように近似することができる。したがって、図４ａ、図４ｂ、図５ａ及び図５ｂに示されたものなどの機械的不整合の不整合誤差は、静的誤差と称することができる。
【００８１】
光学的不整合によってもたらされた不整合は、図７に示されるように、動的誤差を引き起こす可能性があり、動的誤差は、図１０に概略的に示されるようにカメラのズーム位置次第である。図１０では、動的誤差がズーム位置の線形関数であるように示されているが、ほとんどの場合そうではない。
【００８２】
この動的誤差のために、図１０に示された前述の較正手順は、ズーム位置すなわち換言すればズーム率の数だけ繰り返されてよい。例えば、１倍、２倍、５倍、１０倍及び３５倍のズーム率で補正成分をそれぞれ測定することによってテーブルを実現することができる。より高いズーム率で照合マークの正確な位置を探し出す方が簡単なので、処理手順は、好ましくは３５倍など最も高いズーム率からスタートする。
【００８３】
図１１ａ及び図１１ｂは、カメラ内のハードウェア不整合を補償するための方法を全体的に示す。
【００８４】
第１ステップ１１００で機械的座標が受け取られ、第２ステップ１１０２で機械的座標に対応する所定の較正データがメモリから読み取られる。このメモリはカメラ内に備えられてよく、また、前述のように較正データが実現されてよい。
【００８５】
次に、第３ステップ１１０４で、機械的座標及び較正データに基づいて補償された座標が求められる。
【００８６】
随意的に、ステップ１１０６においてズーム位置が受け取られてよく、また、ステップ１１０８でズーム位置に対応する所定の較正データがメモリから読み取られてよい。次に、ステップ１１１０で、ズーム位置及び所定の較正データに基づいて補償された座標が求められてよい。
【００８７】
随意的に、ステップ１１１２において、補償された座標がユーザ・インターフェイス装置に伝送されてよく、また、ステップ１１１４で、補償された座標がユーザ・インターフェイス装置上に示されてよい。
【００８８】
随意的に、ステップ１１１６において、補償された座標が像処理デバイスに伝送されてよく、また、ステップ１１１８で、像データが像処理デバイスに伝送されてよい。ステップ１１２０で、像処理デバイスにおいて補償された座標及び像データが処理されてよい。
【００８９】
随意的に、ステップ１１２２においてユーザ・インターフェイス装置からカメラ対象の座標が受け取られてよく、また、ステップ１１２４でカメラ対象の座標に対応する所定の較正データが読み取られてよい。ステップ１１２６で、カメラ対象の座標及び所定の較正データに基づいてカメラ対象の機械的座標が実現されてよい。
【００９０】
図１２は、ハードウェア不整合を補償するための内蔵機能を有するカメラ１２００の実施例を全体的に示す。カメラ１２００は、光学システム１２０４を備える操縦部１２０２及び固定部１２０６を備える。操縦部１２０２を制御するために、ステアリング・モータ・システム１２０８が設けられている。さらに、所定の較正データを備えるメモリ１２１０、プロセッサ１２１２及び随意的に送信器１２１４が設けられている。この特定の実施例では、メモリ１２１０、プロセッサ１２１２及び送信器１２１４は操縦部１２０２に備えられているが、これらは固定部１２０６、又は外部モジュールに備えられてもよい。さらに、送信器１２１４は、ネットワーク・インターフェイス・カードでよい。送信器１２１４及びプロセッサ１２１２は単一の同じ集積回路に含まれてよい。
【００９１】
図１３は、データ・ネットワーク１３０２、カメラ１３０４及びユーザ・インターフェイス装置１３０６を備えるシステム１３００を全体的に示す。
【００９２】
本発明が、主としていくつかの実施例を参照しながら上記に説明されてきた。しかし、当業者によって容易に理解されるように、添付の特許請求の範囲によって定義される、上記で開示されたもの以外の実施例が本発明の範囲内で等しく可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】ＰＴＺ（パン・チルト・ズーム）カメラの実施例を示す図である。
【図２】ドーム・カメラの実施例を示す図である。
【図３ａ】操縦式カメラを正立位置において全体的に示す図である。
【図３ｂ】操縦式カメラを反転位置において全体的に示す図である。
【図４ａ】カメラ・ブロックが外された操縦式カメラの実施例を正立位置において示す図である。
【図４ｂ】カメラ・ブロックが外された操縦式カメラの実施例を反転位置において示す図である。
【図４ｃ】カメラ・ブロックが外された操縦式カメラの実施例を正立位置において示す図である。
【図４ｄ】カメラ・ブロックが外された操縦式カメラの実施例を反転位置において示す図である。
【図４ｅ】カメラ・ブロックが外された操縦式カメラの実施例を正立位置において示す図である。
【図４ｆ】カメラ・ブロックが外された操縦式カメラの実施例を反転位置において示す図である。
【図５ａ】カメラ・ブロックが外された操縦式カメラの別の実施例を正立位置において示す図である。
【図５ｂ】カメラ・ブロックが外された操縦式カメラの別の実施例を反転位置において示す図である。
【図６】光学的不整合のないカメラの側面図である。
【図７】光学的不整合のあるカメラの側面図である。
【図８】較正セットアップの実施例を示す図である。
【図９】理論的中心点、第１位置中心点及び第２位置中心点を含む像を示す図である。
【図１０】静的不整合誤差及び動的不整合誤差を示す図である。
【図１１ａ】カメラ内のハードウェア不整合を補償するための方法を示す図である。
【図１１ｂ】カメラ内のハードウェア不整合を補償するための方法を示す図である。
【図１２】ハードウェア不整合を補償するための内蔵機能を有するカメラを示す図である。
【図１３】カメラ及びユーザ・インターフェイス装置を備えるシステムを示す図である。
【符号の説明】
【００９４】
１００  ＰＴＺカメラ
１０２、２０２  パン軸
１０４、２０４  チルト軸
２００  ドーム・カメラ
３００、４００、４１６、４２０、５００、６００、７００、８００  カメラ
３０２  操縦部
３０４  固定部
３０６、４０６、５０６  取り付けブラケット
３０８、４０８、５０８  パン・ステアリング・モータ
３１０、４１０、５１０  チルト・ステアリング・モータ
３１２、４１２、４１８、４２２、５１２、５１６  カメラ・ブロック
３１４、４１４、４１６、４２０、５１４、６１４、７１４  光学システム
４２４  天井
６１６、７１６  レンズ
８０２  照合マーク
９００  像
９０２  基準中心点
９０４、９０６  中心点
９０８  点
【図１】
2008245260.tif 000003
【図２】
2008245260.tif 000004
【図３ａ】
2008245260.tif 000005
【図３ｂ】
2008245260.tif 000006
【図４ａ】
2008245260.tif 000007
【図４ｂ】
2008245260.tif 000008
【図４ｃ】
2008245260.tif 000009
【図４ｄ】
2008245260.tif 000010
【図４ｅ】
2008245260.tif 000011
【図４ｆ】
2008245260.tif 000012
【図５ａ】
2008245260.tif 000013
【図５ｂ】
2008245260.tif 000014
【図６】
2008245260.tif 000015
【図７】
2008245260.tif 000016
【図８】
2008245260.tif 000017
【図９】
2008245260.tif 000018
【図１０】
2008245260.tif 000019
【図１１ａ】
2008245260.tif 000020
【図１１ｂ】
2008245260.tif 000021
【図１２】
2008245260.tif 000022
【図１３】
2008245260.tif 000023
【外国語明細書】
2008245260000001.pdf