(57)【要約】【課題】カメラのあるパン、チルト方向に対応した複数の露光値、焦点位置から算出しなおした露光値と焦点位置を元にカメラのパン、チルト動作を制御することによりあらゆるカメラの姿勢位置による撮影においても適切な画像を提供する。【解決手段】カメラの姿勢に関する指示に基づいてカメラの姿勢を制御する姿勢制御手段と、カメラの姿勢位置に対応してカメラパラメータを設定する設定手段と、この設定手段で設定されたカメラパラメータをカメラの姿勢位置に対応させて記憶する記憶手段と、姿勢制御手段によって制御されるカメラの姿勢位置に対応して、記憶手段に記憶されたカメラパラメータに基づいてカメラの動作を制御するカメラ制御手段とを有する。【選択図】　図２
2004129002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラの姿勢に関する指示に基づいてカメラの姿勢を制御する姿勢制御手段と、
カメラの姿勢位置に対応してカメラパラメータを設定する設定手段と、
この設定手段で設定されたカメラパラメータを前記カメラの姿勢位置に対応させて記憶する記憶手段と、
前記姿勢制御手段によって制御されるカメラの姿勢位置に対応して、前記記憶手段に記憶されたカメラパラメータに基づいてカメラの動作を制御するカメラ制御手段とを有することを特徴とするカメラ制御システム。
【請求項２】
前記記憶手段に記憶された複数種類のカメラパラメータに基づいて、前記カメラの姿勢位置に応じた適正なカメラパラメータを算出する演算手段を有することを特徴とする請求項１に記載のカメラ制御システム。
【請求項３】
前記カメラ制御手段が、前記演算手段によって算出されたカメラパラメータに基づいて前記カメラの動作を調節可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載のカメラ制御システム。
【請求項４】
前記カメラ制御手段が、前記カメラの焦点調節動作を制御する焦点調節制御手段を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のカメラ制御システム。
【請求項５】
前記焦点調節制御手段は、前記カメラが指示されていない姿勢位置にあるとき、前記カメラに焦点調節動作を実行させることを特徴とする請求項４に記載のカメラ制御システム。
【請求項６】
前記カメラパラメータに焦点距離が含まれており、
前記カメラパラメータに基づくカメラの焦点調節動作と、前記焦点調節制御手段によるカメラの焦点調節動作とを切り換え可能な焦点切換手段を有することを特徴とする請求項４又は５に記載のカメラ制御システム。
【請求項７】
前記カメラパラメータに露出情報が含まれており、
前記カメラの露出調整動作を制御する露出調整制御手段と、
前記カメラパラメータに基づく露出調整動作と、前記露出調整制御手段による露出調整動作とを切り替え可能な露出切替え手段とを有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のカメラ制御システム。
【請求項８】
前記カメラの姿勢位置が、前記カメラのパン角度及びチルト角度に基づいて示されることを特徴とする請求項１に記載のカメラ制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ＴＶ会議システム、ＴＶ電話、映像監視システムなどに用いられ、ネットワークを介してカメラをパン、チルト、ズームなどの遠隔制御可能なカメラ制御システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
建物内などに多数のカメラ及びコンピュータを配置し、それらをネットワーク化することにより、任意の地点間で映像の伝送及び音声による対話を可能とするものがある。例えば、ビデオ会議システム又は遠隔監視システムなどの利用を目的とするパンチルトカメラ制御システムは、現在もっとも注目されているものである。
【０００３】
このようなパンチルトカメラ制御システムにおいて、画像を入力するためのカメラの露出合わせは自動で行っている（ＡＥ：Ａｕｔｏ　Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）。通常、ＡＥでは、画面全体の平均の明るさを露出値としたり、単なる平均ではなく、画面中心部分がほぼ適正露出となるように、中心部分の明るさに重点を置く加重平均を取ったりして露出を決定している。
【０００４】
また、画像の焦点を合わせる場合においても、自動で行うか（ＡＦ：Ａｕｔｏ　Ｆｏｃｕｓ）、又は固定焦点で行っている。ＡＦでは、画面中心付近に焦点を合わせるか、画面内のあらかじめ決められた複数の固定点を比較して焦点を決定する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したようなＡＦにおける焦点決定において、オートフォーカス機能を用いて意図した映像が発信できる場合でも、一般にズーム角度や雲台の制御などを変更して意図した映像が発信できる場合でも、一般にズーム角度や雲台の角度などを変更して所定の姿勢位置を決めてから合焦するまでには時間がかかっており、アングルを指示して即座に焦点のあった映像を撮影して配信することは困難である。
【０００６】
例えば、図１（ａ）に示すようなビデオカメラ１の姿勢位置において風景Ａ中に被写体２がある場合や、図１（ｂ）に示すように風景Ａ中に被写体が無い場合とからなる画像を、ビデオカメラ１を用いて撮影する２種類の撮影状態が発生する場合、撮影アングルが図１（ａ）に示すように決まると、ビデオカメラ１の備えるＡＦ機能を利用した場合、図１（ｂ）に示すように被写体２が無くなった場合、焦点を合わせるまでの時間が長くかかってしまう。
【０００７】
焦点を合わせるまで予め規定しておいたカメラ姿勢位置において、ＡＦ機能では焦点が合いにくい中心から外れた被写体を想定していることもある。
【０００８】
このように、カメラ制御システムにおいて、カメラのパン、チルト操作を行った際、あるカメラの方向については中心以外の部分に焦点を合わせるときにＡＦなどを用いずに設定したい場合がある。
【０００９】
特に、監視カメラの場合、カメラがパン、チルト動作をした場合に、焦点設定などを手動で設定していては手間がかかってしまい、監視カメラとしての本来の役割を果たすことが難しくなってしまう。
【００１０】
本発明の目的は、カメラのパン・チルト方向に対応して複数の値を記憶し、適切な焦点位置などを算出記憶しておき、カメラのパン、チルト動作を制御する際に記憶された算出値でＡＦを用いずに最初にプリセットを行い、その後ＡＦを機能させて現状態での焦点設定を行う。
【００１１】
これにより、カメラの方向が変化しても適切な画像を迅速に提供することができる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、カメラの姿勢に関する指示に基づいてカメラの姿勢を制御する姿勢制御手段と、カメラの姿勢位置に対応してカメラパラメータを設定する設定手段と、この設定手段で設定されたカメラパラメータをカメラの姿勢位置に対応させて記憶する記憶手段と、姿勢制御手段によって制御されるカメラの姿勢位置に対応して、記憶手段に記憶されたカメラパラメータに基づいてカメラの動作を制御するカメラ制御手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
ここで、記憶手段に記憶された複数種類のカメラパラメータに基づいて、カメラの姿勢位置に応じた適正なカメラパラメータを算出する演算手段を設けることができる。そして、カメラ制御手段により、演算手段によって算出されたカメラパラメータに基づいてカメラの動作を調節可能とすることができる。すなわち、設定手段によって設定されたカメラパラメータに基づいてカメラの調節を行った後、自動調節を行うことができる。
【００１４】
一方、カメラ制御手段に、カメラの焦点調節動作を制御する焦点調節制御手段を含めることができる。ここで、焦点調節制御手段の他に、カメラの露出調整動作を制御する露出調整手段や、撮影画角を調整するズーム制御手段を含めてもよい。
【００１５】
そして、カメラが指示されていない姿勢位置にあるとき、焦点調節制御手段により、カメラに焦点調節動作を実行させることができる。ここで、カメラパラメータに焦点距離が含まれている場合において、カメラパラメータに基づくカメラの焦点調節動作と、焦点調節制御手段によるカメラの焦点調節動作とを切り換え可能な焦点切換手段を設けることができる。
【００１６】
また、カメラパラメータに露出情報（絞り値等）が含まれている場合において、カメラの露出調整動作を制御する露出調整制御手段と、カメラパラメータに基づく露出調整動作と、露出調整制御手段による露出調整動作とを切り替え可能な露出切替え手段とを設けることができる。
【００１７】
なお、カメラの姿勢位置には、カメラのパン角度及びチルト角度に基づいて示すことができる。また、カメラパラメータには、焦点距離、絞り値、シャッタースピード、ズーム倍率、ＡＥのｏｎ／ｏｆｆ設定情報および露出補正値のうち少なくとも１つのパラメータを含めることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って本発明の一実施形態について詳細に説明する。図２は、本実施形態のカメラ制御システムの詳細なブロック図である。
【００１９】
１０はパンチルトカメラであり、パン、チルト、ズームなど外部から制御可能である。パンチルトカメラ１０において、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０３を介して図示しないホストコンピュータに代表される命令制御装置との信号のやり取りを行う。
【００２０】
コマンド解釈は、受信した信号を全体制御部１１２で解釈してカメラの所定の操作信号を発信するものである。撮像部１０４は、カメラからの画像を入力し、画像信号処理部１０５で信号処理する。また、雲台制御部１１１は、カメラのパン、チルト姿勢を制御するもので雲台１０８に制御信号を送信する。
【００２１】
設定記憶部１１３は、各姿勢位置に対して２種類の撮影状態の焦点距離、絞りなどのカメラパラメータを記憶するものであり、最後に撮影した時のパラメータの記憶と、最新の撮影状態のパラメータと最後のパラメータの状態の平均値を算出し記憶する部分とがある。撮像部１０４がある姿勢位置での撮影の指示をうけると、全体制御部１１２は、設定記憶部１１３内の平均値パラメータをプリセット値として撮像制御部１０６に送信する。
【００２２】
撮像制御部１０６は、このプリセット値にまず制御信号を発生し、設定が完了した時点でＡＦ、ＡＥ動作を開始する。これにより、ＡＦ、ＡＥ動作の時間的無駄を排除可能となる。また、ＡＦ、ＡＥ動作が完了した時点でその時のパラメータと、算出された平均値パラメータの２つを記憶部に記憶する。
【００２３】
設定演算部１０７は、カメラの姿勢に対応してユーザが設定した焦点距離、絞りなどのカメラパラメータや設定記憶部１１３に記憶されている設定パラメータとの平均値を算出し、全体制御部１１２へ伝達及びする機能を有する。
【００２４】
全体制御部１１２は、雲台制御部１１１へは撮像部（カメラ）１０４の姿勢位置情報を送信し、撮像制御部１０６へは撮像部１０４の露出制御、焦点調整制御のためのパラメータを伝達する。
【００２５】
なお、このようなカメラ制御システムにおいて、図示しないカメラサーバに複数のカメラが接続されてもよい。
【００２６】
パンチルトカメラ１０は、ネットワーク等を介して不図示の装置からカメラの操作信号を受信し、その操作指令に応じてカメラを制御する装置である。撮像部１０４は、画像を入力するものであり、レンズ群及びＣＣＤなどの撮像素子からなり、撮像制御部１０６からの指示にしたがってズーム、焦点、絞りなどが調節される。
【００２７】
雲台１０８は、カメラ１０の下部に設置され、制御手段である雲台制御部１１１からの指示にしたがって撮像部１０４のパン方向あるいはチルト方向に姿勢を制御する。
【００２８】
全体制御部１１２は、ＣＰＵ等であり、ＲＯＭ１００に記憶された制御プログラムを実行し、システム全体の統括制御を行う。また、Ｉ／Ｆ部１０３によって受信されたカメラの操作信号に基づき、雲台制御回路１１１に雲台の姿勢制御命令を発信し、また、撮像系制御回路１０６にカメラのズーム、フォーカス、絞り、ホワイトバランスなどの撮像部１０４の調節や撮像部１０４から入力された画像信号に所定の処理を施すように指令を発信する。
【００２９】
設定記憶部１１３は、雲台制御回路１１１によって制御された撮像部１０４の任意の姿勢位置に対応して、撮像部１０４の焦点距離、絞り値、シャッタースピード、ズーム倍率などのカメラパラメータを記憶する半導体メモリなどの記憶部である。記憶されたカメラパラメータは、Ｉ／Ｆ部１０３を介して接続される図示しないホストコンピュータから容易に変更可能である。
【００３０】
画像信号処理部１０５は、撮像部１０４から入力された画像信号を以下に記す回路などに指令を出すことによって、Ｉ／Ｆ部１０３を介して外部に送信可能な信号に変換するものである。この画像信号処理部１０５は、撮像部１０４の撮像素子によって入力された信号を所定の規格化されたＮＴＳＣなどの信号（アナログ信号）に変換する回路であり、内部に図示しないＡ／Ｄ変換器を備え、規格化された信号をデジタル信号に変換する。
【００３１】
ＲＡＭ１０９は、画像信号処理部１０５内部の不図示のＡ／Ｄ変換器によって変換されたデジタル画像信号を一時取り込んでおくためのメモリである。
【００３２】
撮像系制御回路１０６による撮像部１０４の焦点調節は、設定演算部１０７で算出されたカメラパラメータによる設定モードによるもののほか、Ｉ／Ｆ部１０３を介して図示しない外部からの指令によって、ＡＦ回路１１０による自動焦点調節モードでの焦点調節に切り換え可能である。
【００３３】
同様に、絞り調節においても、ＡＥ回路１０９による自動露出調節モードでの露出調節に切り換え可能である。
【００３４】
ＡＦ回路１１０は、画像信号処理回路１０５より出力される焦点状態に応じて変化する輝度信号中の高周波成分を抽出し、焦点状態を検出する回路である。この回路１１０によって検出された焦点評価値は、撮像系制御回路１０６へと供給され、焦点評価値が最大となるように撮像部１０４のレンズを制御することによってＡＦ制御手段としての役割を担うものである。
【００３５】
ＡＥ回路１０９は、撮像系制御回路１０６より出力された輝度信号レベルが一定となるように撮像部１０４内の絞り、シャッタースピード、撮像素子の蓄積時間、ＡＧＣのゲインなどを自動制御する測光回路であり、ＡＥ制御手段としての役割を担うものである。
【００３６】
このＡＥ回路１０９は、撮像系制御回路１０６からの制御信号により、露出制御状態をロックする、いわゆるＡＥロックを行うことができる。ＡＥ回路１０９による自動露出時には、Ｉ／Ｆ部１０３を介して図示しない外部からの指令によって露出補正が可能である。
【００３７】
ＲＡＭ１１４は、ＲＯＭ１００によって記憶されたプログラムを読み出したときにダウンロードして全体制御部１１２に作業領域を提供する。
【００３８】
次に、本実施形態のカメラパラメータの設定方法を説明する。
【００３９】
本実施形態において、例えば、撮像部１０４が任意の姿勢位置にあるとき、撮像部１０４を調節するためのカメラパラメータには次のようなものがある。
１）焦点距離の設定
２）ＡＥと設定されたカメラパラメータによる露出制御との切換
３）露出補正値の設定（ＡＥｏｎのときのみ）
４）絞り値の設定（ＡＥｏｆｆのときのみ）
５）電子シャッタースピード（ＡＥｏｆｆのときのみ。ただし、ＡＥｏｎのときにおいてもシャッタースピードを有効とすることができる。）
【００４０】
ここで、カメラ１０１のパン可動範囲を例えば−５０゜〜＋５０゜として、この範囲を、例えば１２８ステップで設定して調節するものとする。また、チルト可動範囲を、例えば−２０゜〜＋２０゜として、この範囲を例えば６４ステップで設定して調節するものとする。これにより、例えば一つのカメラパラメータである焦点距離は、図３に示す焦点距離の設定パターン例のように、各アドレスに焦点距離を設定することが可能である。
【００４１】
なお、図３に示す１つのアドレス（ｉ、ｊ）は、
−５０＋（１００ｉ）／１２８≦Ｐ≦−５０＋１００（ｉ＋１）／１２８（Ｐ：パン角度）
−２０＋４０ｉ／１２８≦Ｔ≦−２０＋４０（ｉ＋１）／１２８（Ｔ：チルト角度）によって表されるカメラの姿勢位置の範囲を示すものである。
【００４２】
また、焦点距離の設定は１〜２５５の２５５段階で設定できるものとしており、同図において示されるアドレス内の値が１のときには最も近い焦点距離に設定され、アドレス内の値が２５５のときには無限遠を表すものとし、アドレス内の値が０のときにはＡＦを実行させるものとする。この方法のほか、０〜２５５の２５６段階で焦点距離を設定し、そのアドレスにおいて２種類（最後のもの、平均値）のパラメータ記憶部のデータの設定がなされていない場合は、ＡＦ制御を実行させ、２種類のパラメータとも最後のパラメータの設定をするようにしてもよい。
【００４３】
同様にして、図３に示すようなアドレスにおいて、絞り値を６ビットつまり０から６３までの６４ステップで設定する。
【００４４】
本実施形態の動作を図４のフローチャートに示す。
【００４５】
ステップＳ１において、撮像部１０４の撮影位置の姿勢位置指示部（全体制御部１１２又はＩ／Ｆ部１０３に接続された不図示のホストコンピュータ等）によって指示された姿勢位置に設定される。
【００４６】
ステップＳ２において、設定記憶部１１３に記憶されている指定された姿勢位置に対応する焦点距離調整パラメータの平均値パラメータにプリセットするための動作が発生する。ステップＳ３において、焦点距離プリセット値パラメータの設定動作が完了しているか判定をおこない、終了していなければステップＳ１１に進んで焦点距離プリセット値の設定動作を行った後、ステップＳ３へ戻る。ステップＳ３において、焦点距離プリセット値パラメータの設定動作が完了していればステップＳ４へ進む。
【００４７】
ステップＳ４では、ＡＦ動作完了しているか判定を行い、完了していなければステップＳ１２へ進む。ステップＳ１２では、ＡＦ動作を行いステップＳ４へ戻る。ステップＳ４においてＡＦ動作が完了していればステップＳ５へ進む。
【００４８】
ステップＳ５では、ＡＦ動作が完了した時点で最終的な焦点距離設定パラメータを記憶する。ステップＳ６では、最終的な焦点距離設定パラメータと以前に記憶されていた最後の設定パラメータとの平均値を算出し、設定記憶部１１３に記憶する。
【００４９】
ステップＳ７において、露出補正プリセット値パラメータの設定動作が完了しているか判定をおこない、終了していなければステップＳ１３へ進んで、露出補正プリセット値の設定動作を行ってからステップＳ７へ戻る。ステップＳ７で露出補正プリセット値パラメータの設定動作が完了していればステップＳ８へ進む。
【００５０】
ステップＳ９では、ＡＥ動作が完了しているか判定を行い、完了していなければステップＳ１４へ進む。ステップＳ１４では、ＡＥ動作を行い、ステップＳ８へ戻る。ステップＳ８において、ＡＥ動作が完了していればステップＳ９へ進む。
【００５１】
ステップＳ９では、ＡＥ動作が完了した時点で最終的な露出補正設定パラメータを記憶する。ステップＳ１０では、最終的な露出補正設定パラメータと以前に記憶されていた最後の設定パラメータとの平均値を算出し、設定記憶部１１３に記憶する。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、カメラの姿勢位置に対応して、より使用状態に近い平均値でカメラパラメータを設定しているので、カメラの撮影が任意の姿勢位置に対してもカメラ調節の応答速度が速く、ユーザに不快感を与えることのないカメラ制御システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態におけるパンチルトカメラのある姿勢位置に対する撮影状態を表す図。
【図２】パンチルトカメラシステム装置の詳細なブロック図。
【図３】記憶部内のカメラパラメータ設定例。
【図４】本実施形態における動作フローチャート。
【符号の説明】
１０　　パンチルトカメラ
１００　ＲＯＭ
１０１　ＲＡＭ
１０３　Ｉ／Ｆ部
１０４　撮像部
１０５　画像信号処理部
１０６　撮像系制御部
１０７　設定演算部
１０８　雲台
１０９　ＡＥ制御部
１１０　ＡＦ制御部
１１１　雲台制御部
１１２　全体制御部
１１３　設定記憶部
１１４　ＲＡＭ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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