(57)【要約】【課題】移動体からの被写体の撮像を容易かつ正確に行える自動追尾撮像装置及び自動追尾撮像方法を提供する。【解決手段】自動追尾撮像装置１は、カメラ２で被写体を捕捉する被写体捕捉部３と、被写体を撮像フレーム２Ａ内に維持する自動追尾部４とを備え、被写体捕捉部３は、パルス信号を送出する信号送出部３１と、その反射信号を受信する信号受信部３２と、反射信号の強度を測定する受信強度測定部３３と、受信強度測定部３３での測定結果に基づき被写体の方向を特定し、特定した方向を駆動信号としてカメラ２のパンチルト駆動部２１に供給する方向特定部３５と、受信信号の伝播時間を測定する伝播時間測定部３４と、伝播時間測定部３４での測定結果に基づいて被写体までの距離を特定し、特定した距離を駆動信号としてカメラ２のフォーカス駆動部２２に供給する距離特定部３６と、を備える。【選択図】　　　図１
2004040514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像手段のパン・チルト駆動部及びフォーカス駆動部の駆動制御により、目的の被写体を自動追尾して撮影する自動追尾撮像装置であって、
前記撮像手段で目的の被写体を捕捉する被写体捕捉手段と、
この被写体捕捉手段によって捕捉した前記被写体を、前記撮像手段による撮像画像中に維持する自動追尾手段と、
を備えていることを特徴とする自動追尾撮像装置。
【請求項２】
前記被写体捕捉手段は、
パルス信号を送出する信号送出手段と、
前記パルス信号が前記被写体で反射した反射信号を受信する信号受信手段と、この信号受信手段で受信した前記反射信号の強度を測定する受信強度測定手段と、
この受信強度測定手段で測定した測定結果に基づいて、前記被写体の位置する方向を特定し、その特定した方向を駆動信号として前記撮像手段のパン・チルト駆動部に供給する方向特定手段と、
前記パルス信号及び前記反射信号の伝播時間を測定する伝播時間測定手段と、この伝播時間測定手段で測定した測定結果に基づいて、前記撮像手段から前記被写体までの距離を特定し、その特定した距離を駆動信号として前記撮像手段のフォーカス駆動部に供給する距離特定手段と、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の自動追尾撮像装置。
【請求項３】
前記被写体捕捉手段は、
前記被写体側から送信されるパルス信号を受信する信号受信手段と、
この信号受信手段で受信したパルス信号の強度を測定する受信強度測定手段と、
この受信強度測定手段で測定した測定結果に基づいて、前記被写体の位置する方向を特定し、その特定した方向を駆動信号として前記撮像手段のパン・チルト駆動部に供給する方向特定手段と、
前記パルス信号の受信電力を測定する受信電力測定手段と、
この受信電力測定手段で測定した測定結果に基づいて、前記撮像手段から前記被写体までの距離を特定し、その特定した距離を駆動信号として前記撮像手段のフォーカス駆動部に供給する距離特定手段と、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の自動追尾撮像装置。
【請求項４】
前記自動追尾手段は、
前記被写体の少なくとも一部分の色彩の特微量を示す色情報と、前記被写体の全体のサイズに対する一部分のサイズの関係を示す画角情報とを記憶する記憶手段と、
この記憶手段に記憶された色情報を参照して、前記撮像手段による撮像画像中における前記被写体の位置を検出する被写体位置検出手段と、
前記記憶手段に記憶された画角情報を参照して、前記被写体が前記撮像画像中の所定位置に所定範囲を占めて表されるよう画角を定める画角決定手段と、
この画角決定手段で定めた画角に基づいて、前記撮像手段のフォーカス駆動部及びパン・チルト駆動部の駆動を制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の自動追尾撮像装置。
【請求項５】
撮像手段のパン・チルト駆動部及びフォーカス駆動部の駆動制御により、目的の被写体を自動追尾して撮像する自動追尾撮像方法であって、
前記撮像手段で目的の被写体を捕捉する被写体捕捉ステップと、
この被写体捕捉ステップによって捕捉した前記被写体を、前記撮像手段による撮像画像中に維持する自動追尾ステップと、
を含んでいることを特徴とする自動追尾撮像方法。
【請求項６】
前記被写体捕捉ステップは、
パルス信号を送出する信号送出ステップと、
前記パルス信号が前記被写体で反射した反射信号を受信する信号受信ステップと、
この信号受信ステップで受信した前記反射信号の強度を測定する受信強度測定ステップと、
この受信強度測定ステップで測定した測定結果に基づいて、前記被写体の位置する方向を特定し、その特定した方向を駆動信号として前記撮像手段のパン・チルト駆動部に供給する方向特定ステップと、
前記パルス信号及び前記反射信号の伝播時間を測定する伝播時間測定ステップと、
この伝播時間測定ステップで測定した測定結果に基づいて、前記撮像手段から前記被写体までの距離を特定し、その特定した距離を駆動信号として前記撮像手段のフォーカス駆動部に供給する距離特定ステップと、
を含んでいることを特徴とする請求項５に記載の自動追尾撮像方法。
【請求項７】
前記被写体捕捉ステップは、
前記被写体側から送信されるパルス信号を受信する信号受信ステップと、
この信号受信ステップで受信したパルス信号の強度を測定する受信強度測定ステップと、
この受信強度測定ステップで測定した測定結果に基づいて、前記被写体の位置する方向を特定し、その特定した方向を駆動信号として前記撮像手段のパン・チルト駆動部に供給する方向特定ステップと、
前記パルス信号の受信電力を測定する受信電力測定ステップと、
この受信電力測定ステップで測定した測定結果に基づいて、前記撮像手段から前記被写体までの距離を特定し、その特定した距離を駆動信号として前記撮像手段のフォーカス駆動部に供給する距離特定ステップと、
を含んでいることを特徴とする請求項５に記載の自動追尾撮像方法。
【請求項８】
前記自動追尾ステップは、
予め記憶された前記被写体の少なくとも一部分の色彩の特微量を示す色情報を参照して、前記撮像手段による撮像画像中における前記被写体の位置を検出する被写体位置検出ステップと、
予め記憶された前記被写体の全体のサイズに対する一部分のサイズの関係を示す画角情報を参照して、目的の被写体が撮像画像中の所定位置に所定範囲を占めて表されるよう画角を定める画角決定ステップと、
この画角決定ステップで定めた画角に基づいて、前記撮像手段のパン・チルト駆動部及びフォーカス駆動部の駆動を制御する制御ステップと、
を含んでいることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載の自動追尾撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、被写体を追尾して撮像する撮像技術に関し、特に、移動体から被写体を撮像するときに、その被写体を自動追尾して撮像する自動追尾撮像装置及び自動追尾撮像方法に関する。
【従来の技術】
【０００２】
従来、バイクやヘリコプタ等の移動体からカメラ等の撮像装置で被写体を撮影する場合には、例えば、移動体の操縦者は撮影者が被写体を撮影しやすい場所に位置するよう移動体を移動させ、一方、カメラの撮影者は被写体を撮影するためにカメラのアングルを調整する等、移動体の操縦者とカメラの撮影者との２人がうまく連携しながら被写体を撮影する必要があった。
【０００３】
このように、従来の撮像装置では、２人の作業者が必要となるだけでなく、２人の作業者間での意思の疎通の程度が、画像の出来栄えに影響を与え、良好な画像を得るのが容易ではなかった。このため、自動追尾型のカメラを移動体に搭載し、この自動追尾型のカメラで目的の被写体を自動追尾して撮像することが望まれている。
【０００４】
従来の自動追尾型のカメラとしては、被写体にＬＥＤ等の発光体を取り付け、互いに所定間隔離間して設置された２台のセンサカメラでの撮像画像のステレオ画像処理により、ＬＥＤ等の発光体の色を検出して、被写体の位置及び方向を特定し、被写体の自動追尾を行うものが挙げられる。しかし、このカメラでは、２台のセンサカメラを離間させて設置する必要があることから装置が大掛かりになり、移動体に搭載して使用することができなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、移動体からの被写体の撮像を容易かつ正確に行える自動追尾撮像装置及び自動追尾撮像方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために創案されたものであり、まず、請求項１に記載の自動追尾撮像装置は、撮像手段のパン・チルト駆動部及びフォーカス駆動部の駆動制御により、目的の被写体を自動追尾して撮影する自動追尾撮像装置であって、撮像手段で目的の被写体を捕捉する被写体捕捉手段と、この被写体捕捉手段によって捕捉した前記被写体を、撮像手段による撮像画像中に維持する自動追尾手段と、を備える構成とした。
【０００７】
かかる構成によれば、自動追尾撮像装置は、被写体捕捉手段によって、例えば、画像認識によって、撮像手段で目的の被写体を認識し捕捉する。また、自動追尾手段によって、被写体捕捉手段により捕捉した前記被写体を、撮像手段の撮像画像中の中央に配置するように撮像手段のパン・チルト駆動部及びフォーカス駆動部を駆動する。
【０００８】
また、請求項２に記載の自動追尾撮像装置は、請求項１に記載の自動追尾撮像装置において、被写体捕捉手段が、パルス信号を送出する信号送出手段と、パルス信号が被写体で反射した反射信号を受信する信号受信手段と、この信号受信手段で受信した反射信号の強度を測定する受信強度測定手段と、この受信強度測定手段で測定した測定結果に基づいて、被写体の位置する方向を特定し、その特定した方向を駆動信号として撮像手段のパン・チルト駆動部に供給する方向特定手段と、パルス信号及び反射信号の伝播時間を測定する伝播時間測定手段と、この伝播時間測定手段で測定した測定結果に基づいて、撮像手段から被写体までの距離を特定し、その特定した距離を駆動信号として撮像手段のフォーカス駆動部に供給する距離特定手段と、を備える構成とした。
【０００９】
かかる構成によれば、自動追尾撮像装置は、信号送出手段によって、超音波や電波等のパルス信号を送出し、信号受信手段によって、パルス信号が被写体で反射した反射信号を受信し、受信強度測定手段によって、信号受信手段で受信した反射信号の強度を測定する。そして、方向特定手段によって、受信強度測定手段で測定した測定結果に基づいて、その強度が強い方向を被写体の位置する方向として特定し、その方向を駆動信号として撮像手段のパン・チルト駆動部を駆動する。これによって、自動追尾撮像装置は、被写体の位置する方向を特定し、例えば被写体を撮像画像中の中央に常に配置することが可能になる。
【００１０】
また、自動追尾撮像装置は、伝播時間測定手段によって、パルス信号を送出してからそのパルス信号が被写体に反射して反射信号として返ってくるまでの伝播時間を測定する。そして、距離特定手段によって、伝播時間測定手段で測定した測定結果により、例えばパルス信号の速度と伝播時間とに基づいて、被写体までの距離を特定し、その距離を駆動信号として撮像手段のフォーカス駆動部を駆動する。これによって、自動追尾撮像装置は、被写体との距離を特定することが可能になり、常に被写体にフォーカスを合わせることが可能になる。
【００１１】
また、請求項３に記載の自動追尾撮像装置は、請求項１に記載の自動追尾撮像装置において、被写体捕捉手段が、被写体側から送信されるパルス信号を受信する信号受信手段と、この信号受信手段で受信したパルス信号の強度を測定する受信強度測定手段と、この受信強度測定手段で測定した測定結果に基づいて、被写体の位置する方向を特定し、その特定した方向を駆動信号として撮像手段のパン・チルト駆動部に供給する方向特定手段と、パルス信号の受信電力を測定する受信電力測定手段と、この受信電力測定手段で測定した測定結果に基づいて、撮像手段から被写体までの距離を特定し、その特定した距離を駆動信号として撮像手段のフォーカス駆動部に供給する距離特定手段と、を備える構成とした。
【００１２】
かかる構成によれば、自動追尾撮像装置は、信号受信手段によって、被写体側から送信されるパルス信号、例えば電波等を受信し、受信強度測定手段によって、信号受信手段で受信したパルス信号の強度、例えば電波の電界強度を測定する。そして、方向特定手段によって、受信強度測定手段で測定した測定結果に基づいて、その強度が強い方向を被写体の位置する方向として特定し、その方向を駆動信号として撮像手段のパン・チルト駆動部を駆動する。
【００１３】
また、自動追尾撮像装置は、受信電力測定手段によって、パルス信号の受信電力を測定する。そして、距離特定手段によって、受信電力測定手段で測定した測定結果に基づいて、撮像手段から被写体までの距離を特定し、その距離を駆動信号として撮像手段のフォーカス駆動部を駆動する。
【００１４】
さらに、請求項４に記載の自動追尾撮像装置は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の自動追尾撮像装置において、自動追尾手段が、被写体の少なくとも一部分の色彩の特微量を示す色情報と、被写体の全体のサイズに対する一部分のサイズの関係を示す画角情報とを記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された色情報を参照して、撮像手段による撮像画像中における被写体の位置を検出する被写体位置検出手段と、記憶手段に記憶された画角情報を参照して、被写体が撮像画像中の所定位置に所定範囲を占めて表されるよう画角を定める画角決定手段と、この画角決定手段で定めた画角に基づいて、撮像手段のフォーカス駆動部及びパン・チルト駆動部の駆動を制御する制御手段と、を備える構成とした。
【００１５】
かかる構成によれば、自動追尾撮像装置は、被写体位置検出手段によって、記憶手段に記憶された被写体の少なくとも一部分の色彩の特微量を示す色情報を参照して、撮像手段による撮像画像中における被写体の位置を検出する。そして、撮像画像中に被写体が含まれている場合は、画角決定手段によって、記憶手段に記憶された被写体の全体のサイズに対する一部分のサイズの関係を示す画角情報を参照して、被写体が撮像画像中の所定位置に所定範囲を占めて表されるよう画角を定める。そして、制御手段によって、画角決定手段で定めた画角に基づいて、撮像手段のパン・チルト駆動部及びフォーカス駆動部を駆動する。これによって、自動追尾撮像装置は、被写体を正確に認識することが可能になり、自動追尾の確度を高めることができる。
【００１６】
また、請求項５に記載の自動追尾撮像方法は、撮像手段のパン・チルト駆動部及びフォーカス駆動部の駆動制御により、目的の被写体を自動追尾して撮像する自動追尾撮像方法であって、撮像手段で目的の被写体を捕捉する被写体捕捉ステップと、この被写体捕捉ステップによって捕捉した被写体を、撮像手段による撮像画像中に維持する自動追尾ステップと、を含んでいることを特徴とする。
【００１７】
かかる方法によれば、自動追尾撮像方法は、被写体捕捉ステップによって、例えば、画像認識によって、撮像手段で目的の被写体を認識し捕捉する。また、自動追尾ステップによって、被写体捕捉手段により捕捉した前記被写体を、撮像手段の撮像画像中の中央に配置するように撮像手段のパン・チルト駆動部及びフォーカス駆動部を駆動する。
【００１８】
さらに、請求項６に記載の自動追尾撮像方法は、請求項５に記載の自動追尾撮像方法において、被写体捕捉ステップが、パルス信号を送出する信号送出ステップと、パルス信号が被写体で反射した反射信号を受信する信号受信ステップと、この信号受信ステップで受信した反射信号の強度を測定する受信強度測定ステップと、この受信強度測定ステップで測定した測定結果に基づいて、被写体の位置する方向を特定し、その特定した方向を駆動信号として撮像手段のパン・チルト駆動部に供給する方向特定ステップと、パルス信号及び反射信号の伝播時間を測定する伝播時間測定ステップと、この伝播時間測定ステップで測定した測定結果に基づいて、撮像手段から被写体までの距離を特定し、その特定した距離を駆動信号として撮像手段のフォーカス駆動部に供給する距離特定ステップと、を含んでいることを特徴とする。
【００１９】
かかる方法によれば、自動追尾撮像方法は、信号送出ステップによって、超音波や電波等のパルス信号を送出し、信号受信ステップによって、パルス信号が被写体で反射した反射信号を受信し、受信強度測定ステップによって、信号受信ステップで受信した反射信号の強度を測定する。そして、方向特定ステップによって、受信強度測定ステップで測定した測定結果に基づいて、その強度が強い方向を被写体の位置する方向として特定し、その方向を駆動信号として撮像手段のパン・チルト駆動部を駆動する。これによって、自動追尾撮像方法は、被写体の位置する方向を特定し、例えば被写体を撮像画像中の中央に常に配置することが可能になる。
【００２０】
また、自動追尾撮像方法は、伝播時間測定ステップによって、パルス信号を送出してからそのパルス信号が被写体に反射して反射信号として返ってくるまでの伝播時間を測定する。そして、距離特定ステップによって、伝播時間測定ステップで測定した測定結果に基づいて、例えばパルス信号の速度と伝播時間とに基づいて、被写体までの距離を特定し、その距離を駆動信号として撮像手段のフォーカス駆動部を駆動する。これによって、自動追尾撮像方法は、被写体との距離を特定することが可能になり、常に被写体にフォーカスを合わせることが可能になる。
【００２１】
また、請求項７に記載の自動追尾撮像方法は、請求項５に記載の自動追尾撮像方法において、被写体捕捉ステップが、被写体側から送信されるパルス信号を受信する信号受信ステップと、この信号受信ステップで受信したパルス信号の強度を測定する受信強度測定ステップと、この受信強度測定ステップで測定した測定結果に基づいて、被写体の位置する方向を特定し、その特定した方向を駆動信号として撮像手段のパン・チルト駆動部に供給する方向特定ステップと、パルス信号の受信電力を測定する受信電力測定ステップと、この受信電力測定ステップで測定した測定結果に基づいて、撮像手段から前記被写体までの距離を特定し、その特定した距離を駆動信号として撮像手段のフォーカス駆動部に供給する距離特定ステップと、を含んでいることを特徴とする。
【００２２】
かかる方法によれば、自動追尾撮像方法は、信号受信ステップによって、被写体側から送信されるパルス信号、例えば電波等を受信し、受信強度測定ステップによって、信号受信ステップで受信したパルス信号の強度、例えば電波の電界強度を測定する。そして、方向特定ステップによって、受信強度測定ステップで測定した測定結果に基づいて、その強度が強い方向を被写体の位置する方向として特定し、その方向を駆動信号として撮像手段のパン・チルト駆動部を駆動する。
【００２３】
また、自動追尾撮像方法は、受信電力測定ステップによって、電波の受信電力を測定する。そして、距離特定ステップによって、受信電力測定ステップで測定した測定結果に基づいて、撮像手段から被写体までの距離を特定し、その距離を駆動信号として撮像手段のフォーカス駆動部を駆動する。
【００２４】
さらにまた、請求項８に記載の自動追尾撮像方法は、請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載の自動追尾撮像方法において、自動追尾ステップが、予め記憶された被写体の少なくとも一部分の色彩の特微量を示す色情報を参照して、撮像手段による撮像画像中における被写体の位置を検出する被写体位置検出ステップと、予め記憶された被写体の全体のサイズに対する一部分のサイズの関係を示す画角情報を参照して、目的の被写体が撮像画像中の所定位置に所定範囲を占めて表されるよう画角を定める画角決定ステップと、この画角決定ステップで定めた画角に基づいて、撮像手段のパン・チルト駆動部及びフォーカス駆動部の駆動を制御する制御ステップと、を含んでいることを特徴とする。
【００２５】
かかる方法によれば、自動追尾撮像方法は、被写体位置検出ステップによって、記憶手段に記憶された被写体の少なくとも一部分の色彩の特微量を示す色情報を参照して、撮像手段による撮像画像中における被写体の位置を検出する。そして、撮像画像中に被写体が含まれている場合は、画角決定ステップによって、記憶手段に記憶された被写体の全体のサイズに対する一部分のサイズの関係を示す画角情報を参照して、被写体が撮像画像中の所定位置に所定範囲を占めて表されるよう画角を定める。そして、制御ステップによって、画角決定ステップで定めた画角に基づいて、撮像手段のパン・チルト駆動部及びフォーカス駆動部の駆動を駆動する。これによって、自動追尾撮像方法は、被写体を正確に認識することが可能になり、自動追尾の確度を高めることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（自動追尾撮像装置の構成：第一の実施の形態）
図１は第一の実施の形態に係る自動追尾撮像装置１の構成を示したブロック図である。自動追尾撮像装置１は、カメラ２のパン・チルト駆動部２１及びフォーカス駆動部２２の駆動を制御することにより、目的の被写体をカメラ２の撮像フレーム２Ａ内に維持し、自動追尾して撮像するものである。
【００２７】
この自動追尾撮像装置１は、図１に示すように、カメラ２の撮像フレーム２Ａで目的の被写体を捕捉する被写体捕捉部３と、前記被写体捕捉部３により撮像フレーム２Ａで捉えた目的の被写体をカメラ２の撮像画像中に維持する自動追尾部４とを備える構成とした。
【００２８】
なお、カメラ２は、画角を設定するためのパン、チルトを変更するパン・チルト駆動部２１と、フォーカスを変更するフォーカス駆動部２２とを備え、カメラ２で撮影した撮像画像は出力部２３を介して外部に出力される。
【００２９】
被写体捕捉部（被写体捕捉手段）３は、パルス信号を送出する信号送出部３１と、パルス信号の反射信号を受信する信号受信部３２と、信号受信部３２での受信信号の強度を測定する受信強度測定部３３と、信号受信部３２での受信信号の伝播時間を測定する伝播時間測定部３４と、被写体の位置する方向を特定してカメラ２のパン・チルト駆動部２１の駆動を制御する方向特定部３５と、被写体までの距離を特定してカメラ２のフォーカス駆動部２２の駆動を制御する距離特定部３６と、を備える。
【００３０】
信号送出部（信号送出手段）３１は、例えば、電気信号である送信パルスを、パルス信号接触子により超音波や電波等のパルス信号に変換して、所定の時間間隔で周期的に外部に送出するものである。
【００３１】
信号受信部（信号受信手段）３２は、信号送出部３１で送出したパルス信号が物標に反射してきた反射信号を連続的に受信するものである。さらに、この信号受信部３２は、受信信号を復調・増幅して、必要に応じて振幅補正や波形スムージングや雑音除去処理等を行うものである。
【００３２】
受信強度測定部（受信強度測定手段）３３は、信号受信部３２での受信信号の強度（受信強度）を、撮像画像上に特定のサンプリング位置を設定し、そのサンプリング位置と受信信号の強度との関係を示す受信信号強度データを生成するものである。
【００３３】
伝播時間測定部（伝播時間測定手段）３４は、信号受信部３２での受信信号について、信号送出部３１からの送信時刻と信号受信部３２での受信時刻との時間差から、信号送出部３１での送出から信号受信部３２での受信までの伝播時間を測定するものである。
【００３４】
方向特定部（方向特定手段）３５は、受信強度測定部３３で測定した受信強度に基づき被写体の位置する方向を特定し、その特定した方向に基づいて、カメラ２のパン・チルト駆動部２１に駆動信号を供給するものである。この方向特定部３５は、受信強度測定部３３で生成した受信信号強度データを参照して、受信信号強度データ中の信号強度のピーク値に対応したサンプリング位置を被写体が位置する方向として特定する。
【００３５】
距離特定部（距離特定手段）３６は、伝播時間測定部３４で測定した伝播時間に基づいてカメラ２から目的の被写体までの距離を算出し、その算出結果に基づいて、カメラ２のフォーカス駆動部２２に駆動信号を供給するものである。
【００３６】
このように構成した被写体捕捉部３は、信号送出部３１からパルス信号を送出し、そのパルス信号を信号受信部３２で受信する。そして、受信強度測定部３３が信号受信部３２で受信した受信信号の強度を測定し、その測定結果に基づいて方向特定部３５で被写体の位置する方向を特定し、その特定した方向に基づいて、カメラ２のパン・チルト駆動部２１に駆動信号を供給する。そして、カメラ２のパン・チルト駆動部２１は、この駆動信号に基づいてパン及びチルトの調整を行い、カメラ２の撮像フレーム２Ａを方向特定部３５で特定した方向に向ける。
【００３７】
一方、伝播時間測定部３４は、信号送出部３１から送信されたパルス信号が、反射信号として信号受信部３２で受信されるまでの伝播時間を測定する。そして、その測定結果に基づいて距離特定部３６で被写体までの距離を特定し、その特定した距離に基づいて、カメラ２のフォーカス駆動部２２に駆動信号を供給する。そして、カメラ２のフォーカス駆動部２２は、この駆動信号に基づいてフォーカス調整を行い、カメラ２の焦点を目的の被写体に合わせる。
【００３８】
自動追尾部（自動追尾手段）４は、撮像画像を画像処理することにより、目的の被写体の一部分を被写体特定領域として検出し、被写体を自動追尾するものである。例えば、被写体の頭部を被写体特定領域として検出し、その領域を常に撮像画像内に保持するものである。この自動追尾部４は、目的の被写体に関する情報を記憶する記憶部４１と、撮像画像中における被写体の位置を検出する被写体位置検出部４２と、目的の被写体がカメラ２の撮像画像中の所定位置に所定範囲を占めて表されるよう画角を決定する画角決定部４３と、カメラ２の撮像画像中での目的の被写体の移動に応じてカメラ２のパン・チルト駆動部２１及びフォーカス駆動部２２の駆動を制御する制御部４４と、を備える。
【００３９】
記憶部（記憶手段）４１は、被写体を特定する被写体特定領域の色の特微量である色彩の配色の態様を示す色情報と、被写体全体に占める被写体特定領域の割合を示す画角情報とを記憶するものである。例えば、被写体がマラソン選手の場合、マラソン選手の頭部を被写体特定領域として、マラソン選手の頭部の色彩である顔の色と髪の色との配色の態様を色情報として、また、マラソン選手の身体全体のサイズに対する頭部のサイズを画角情報として、それぞれ記憶部４１に記憶しておく。
【００４０】
被写体位置検出部（被写体位置検出手段）４２は、輪郭抽出部４２ａと、色抽出部４２ｂとを備え、撮像画像中の色彩の配色と記憶部４１に記憶した色情報とを比較して、撮像画像中における被写体の被写体特定領域の位置を検出するものである。
【００４１】
輪郭抽出部４２ａは、カメラ２から入力される撮像画像から、その画像内の物体のエッジを検出し輪郭情報として抽出するものである。この輪郭抽出部４２ａにおける輪郭抽出は、公知の技術を用いて実現することが可能である。例えば、撮像画像を差分演算することで輝度の差を算出し、その輝度差が大きく変化する箇所をエッジとして検出し、その検出した位置情報を輪郭情報とする。
【００４２】
色抽出部４２ｂは、撮像画像中の色彩の配色と記憶部４１に記憶した色情報とを比較して、撮像画像中の被写体を特定する被写体特定領域を認識するものである。この色抽出部４２ｂで認識した被写体特定領域の情報（撮影画像内における被写体特定領域の位置、大きさ等）は、画角決定部４３へ出力される。
【００４３】
なお、この色抽出部４２ｂにおける色抽出による被写体の被写体特定領域の認識は、公知の技術を用いて実現することが可能である。例えば、記憶部４１に記憶した色情報が、顔の色（以下Ａ色という）と髪の色（以下Ｂ色という）とから構成される頭部の色彩の配色である場合、撮像画像からその頭部を被写体特定領域として抽出するには、色抽出部４２ｂは、輪郭抽出部４２ａで抽出した輪郭情報に基づいて、輪郭によって区分された領域毎に複数のＡ色及びＢ色の領域を抽出する。そして、撮像画像中のＡ色の領域を含んだある領域画像を拡大し、その拡大画像の中にＢ色の領域が含まれているとき、そのＢ色の領域はＡ色に隣接する領域であると判定し、そのＡ色及びＢ色の領域を被写体特定領域として認識する。
【００４４】
これ以外にも、色情報に基づいた被写体の被写体特定領域の認識は種々存在し、例えば、本願出願人において「自動撮影カメラシステムにおける被写体の認識方法（特開平９−３２２１７８公報）」として開示されている技術を用いて実現することができる。
【００４５】
画角決定部（画角決定手段）４３は、記憶部４１に記憶されている画角情報と、距離特定部３６で算出されるカメラ２から被写体までの距離とに基づいて、被写体位置検出部４２で検出された被写体の被写体特定領域が、撮像画像中の所定位置に所定範囲を占めて表されるよう画角を定めるものである。例えば、図２（ａ）に示すように、撮像画像に被写体の一部分しか含まれていない場合、画角決定部４３は、記憶部４１に記憶された画角情報に含まれる撮像画像中の被写体特定領域（例えば頭部）の長さＬ１及び幅Ｗ１と、被写体全体の長さＬ２及び幅Ｗ２との関係を考慮して、図２（ｂ）に示すように、被写体全体が、撮像画像中の所定位置に所定範囲を占めて表されるよう画角を算出する。
【００４６】
この画角は、図３に示すように、被写体特定領域である顔の長さをＬ１（ｍ）、被写体全体の長さ（身長）をＬ２（ｍ）、カメラ２から被写体までの距離をＤ（ｍ）、画角情報である撮像画像の画面の高さを１として正規化した顔のサイズをｒとしたとき、カメラ２の画角（垂直画角）θ（°）は下記の（１）式で算出することができる。
【００４７】
θ＝２ｔａｎ−１（Ｌ１／（２ｒＤ））　　　…（１）式
【００４８】
制御部（制御手段）４４は、画角決定部４３で定めた画角に基づき、目的の被写体を撮像画像の中央に配置するようにパン・チルト駆動部２１及びフォーカス駆動部２２を制御するものである。この制御部４４は、図４に示すように、撮像画像内の被写体特定領域Ｍを含んだ矩形領域Ｒの重心Ｇの座標を算出し、その重心Ｇの座標を始点とし、撮像画像の中心Ｃの座標を終点とするベクトルを求め、このベクトルの方向とスカラ量とに基づき、撮像フレーム２Ａの回転角度を算出する。そして、その算出結果に基づいて、被写体特定領域が撮像画像中の所定位置に所定の画角で表示されるよう、カメラ２のパン・チルト駆動部２１及びフォーカス駆動部２２に駆動信号を供給する。
【００４９】
（自動追尾撮像装置１の動作）
次に、自動追尾撮像装置１により目的の被写体を自動追尾して撮像する際の動作を、図５のフローチャートを参照して説明する。
自動追尾撮像装置１は、まず、信号送出部３１でパルス信号を送出し（ステップＳ１）、パルス信号が物標に反射してきた反射信号を信号受信部３２で受信する（ステップＳ２）。そして、受信強度測定部３３が、信号受信部３２での受信信号の強度を測定して（ステップＳ３）受信強度測定データを生成し、この受信強度測定データに基づいて、方向特定部３５が被写体の位置する方向を特定し（ステップＳ４）、算出結果に基づいた駆動信号をカメラ２のパン・チルト駆動部２１に供給する。この駆動信号によりカメラ２のパン・チルト駆動部２１がパン及びチルトを調整し、被写体の位置する方向に撮像フレーム２Ａを向ける（ステップＳ５）。
【００５０】
一方、伝播時間測定部３４は、パルス信号を信号送出部３１で送出してから、信号受信部３２でそのパルス信号に対する反射信号を受信するまでの伝播時間を測定し（ステップＳ６）、その測定した伝播時間に基づいて距離特定部３６が被写体までの距離を算出し（ステップＳ７）、その算出結果に基づいた駆動信号をカメラ２のフォーカス駆動部２２に供給する。この駆動信号によりカメラ２のフォーカス駆動部２２がフォーカスを調整し、目的の被写体に焦点を合わせる（ステップＳ８）。これにより、被写体が撮像フレーム２Ａ内に捉えられる。
【００５１】
このようにして撮像フレームに捉えられた被写体について、被写体位置検出部４２が、記憶部４１に記憶された色情報と撮像画像中の色彩の配色とを比較して、撮像画像中の被写体の被写体特定領域を検出する（ステップＳ９）。そして、撮像画像中に被写体特定領域が含まれているかどうかを判定する（ステップＳ１０）。
【００５２】
そして、撮像画像中に被写体特定領域が含まれている場合（ステップＳ１０でＹｅｓ）は、画角決定部４３が記憶部４１に記憶されている画角情報と、距離特定部３６で算出した被写体までの距離とに基づいて、カメラ２の画角（垂直画角）を算出する（ステップＳ１１）。
【００５３】
そして、制御部４４が、撮像画像中の所定位置に被写体特定領域が所定範囲を占めて表されるようにカメラの回転角度を算出し（ステップＳ１２）、ステップＳ１１で算出された垂直画角と、ステップＳ１２で算出された回転角度とに基づいて、カメラ２のパン・チルト駆動部２１及びフォーカス駆動部２２の駆動を制御する（ステップＳ１３）。以上、ステップＳ１からステップＳ１３までの動作を繰り返すことで、被写体が撮像画像中の所定位置に所定範囲を占めて表されるよう撮像される。
【００５４】
一方、被写体位置検出部４２が撮像画像中に目的の被写体の被写体特定領域が表されていないと判断した場合（ステップＳ１０でＮｏ）は、ステップＳ１からステップＳ１０までの処理を繰り返す。このような操作を繰り返すことにより、目的の被写体が撮像画像中に所定の位置及び大きさを保って撮像される。
【００５５】
（自動追尾撮像装置１の動作例）
次に、図６に示すように、自動追尾撮像装置１を移動体であるバイクＡ１に取り付け、移動するバイクＡ１上からマラソン選手Ｂ１を被写体として自動追尾する際の自動追尾撮像装置１の動作を説明する。
まず、自動追尾撮像装置１は、信号送出部３１でパルス信号を送出し、その反射信号を信号受信部３２で受信する。受信強度測定部３３がこの受信信号の強度を測定し、測定結果に基づき方向特定部３５がマラソン選手Ｂ１の位置する方向を特定してカメラ２のパン・チルト駆動部２１によりパン及びチルトを調整し、マラソン選手Ｂ１の位置する方向に撮像フレーム２Ａを向ける。
【００５６】
一方、伝播時間測定部３４は、信号受信部３２での受信信号の信号送出部３１からの伝播時間を測定し、この測定結果に基づいて距離特定部３６がマラソン選手までの距離を算出してカメラ２のフォーカス駆動部２２によりフォーカス調整し、目的のマラソン選手Ｂ１に焦点を合わせ、被写体をカメラ２に捉える。
【００５７】
次いで、被写体位置検出部４２が、記憶部４１に記憶された色情報を参照して撮像画像中に目的のマラソン選手Ｂ１の頭部（被写体特定領域）が含まれているか否かを判断し、含まれていると判断した場合は、画角決定部４３が記憶部４１に記憶された画角情報に基づいて画角を定める。制御部４４は、マラソン選手Ｂ１の頭部（被写体特定領域）を含む矩形領域が撮像画像中の所定位置に所定範囲を占めて表されるようカメラ２のパン・チルト駆動部２１及びフォーカス駆動部２２の駆動を制御して、カメラ２の撮像画像中に被写体特定領域の画像を維持する。これにより、被写体であるマラソン選手Ｂ１が撮像画像中の所定位置に所定範囲を占めて表されるよう撮像される。このような操作を繰り返すことにより、目的の被写体であるマラソン選手Ｂ１が撮像画像中に所定の画角を保って撮像される。
【００５８】
このように、自動追尾撮像装置１によれば、信号受信部３２での受信信号の強度に基づいて被写体の位置する方向を特定し、信号受信部３２での受信信号の伝播時間に基づいて被写体までの距離を特定するという簡単な構成で、被写体を撮像フレーム２Ａに自動的に捉えて撮像できるため、移動体上に載置して、移動体上から目的の被写体を自動追尾することができる。また、この自動追尾撮像装置１は、被写体捕捉部３で捕捉された被写体が、撮像画像中の所定位置に所定範囲を占めて表されるよう、自動追尾部４で被写体を撮像フレーム２Ａ内に維持することにより、自動追尾して撮像し続けることができるため、移動体上に載置して移動体上からの被写体の撮像を容易かつ正確に行える。
【００５９】
前記実施の形態では、単独で走っているマラソン選手Ｂ１をカメラ２の撮像フレーム２Ａで捉え、自動追尾して撮像する場合について説明した。しかし、本発明の自動追尾撮像装置１は、複数のマラソン選手Ｂ１が集団で走っている場合にも、この集団を撮像フレーム２Ａで捉え、自動追尾することができる。
この場合、受信強度測定部３３が生成した受信信号強度データ中の信号強度が周囲に比べて高い位置が所定の広がりをもって存在する場合には、方向特定部３５において、その被写体が集団であると判断する。
【００６０】
そして、被写体位置検出部４２が、方向特定部３５での判断を踏まえて、被写体の頭部である被写体特定領域を複数検出し、画角決定部４３が、その複数の被写体特定領域を含んだ領域を複数のマラソン選手全体の被写体特定領域として、マラソン選手全体を撮像画像中の所定位置に所定範囲を占めて表されるよう画角を算出する。
そして、制御部４４が、マラソン選手全体の被写体特定領域を含んだ矩形領域の重心が撮像画像の中心に位置するように画角を変更する。これにより、被写体である集団をカメラ２の撮像フレーム２Ａで捉えて自動追尾することができる。
【００６１】
記憶部４１に記憶される色情報は、同じ被写体でも撮像方向により撮像画像中での配色の態様が異なってくるため、これを考慮して色情報を、様々な角度から見た被写体の色彩の配色の態様のものとすることにより、撮像画像中に目的の被写体が含まれるか否かの判断をより正確に行うことができる。例えば、撮影方向がマラソン選手の右側の場合、撮像画像中の頭部の右側が肌の色となり左側が髪の色となる。
【００６２】
これに対して、撮影方向がマラソン選手の左側の場合、撮像画像中の頭部の左側が肌の色となり右側が髪の色となる。また、撮影方向がマラソン選手の前側及び後側の場合には、頭部の上側が髪の色となり下側が肌の色となる。この場合、撮影方向が前側の場合には、髪の色の面積に対して肌の色の面積が大きくなり、撮影方向が後側の場合には、肌の色の面積に対して髪の色の面積が大きくなる。そこで、記憶部４１には、これらの場合についての配色の態様を色彩情報としてテーブル等に登録するようにしてもよい。また、画角情報も、撮影方向に応じて正確な判断ができるよう、人間の身長に対する頭部の長さや、肩幅に対する頭部の幅や、胸部の厚みに対する頭部の厚み等の情報をテーブル等に登録するようにしてもよい。
【００６３】
（自動追尾撮像装置の構成：第二の実施の形態）
図７は第二の実施の形態に係る自動追尾撮像装置１Ｂの構成を示したブロック図である。自動追尾撮像装置１Ｂは、被写体から送出される電波を入力しその電波の電界強度及び受信電力に基づいて被写体の距離と位置とを特定し、カメラ２のパン・チルト駆動部２１及びフォーカス駆動部２２の駆動を制御することにより、目的の被写体をカメラ２の撮像フレーム２Ａ内に維持し、自動追尾して撮像するものである。
【００６４】
この自動追尾撮像装置１Ｂは、自動追尾撮像装置１（図１）の被写体捕捉部３から、信号送出部３１を削除し、信号受信部３２を電波受信部３２Ｂに、受信強度測定部３３を受信電界測定部３３Ｂに、伝播時間測定部３４を受信電力測定部３４Ｂにそれぞれ替えて被写体捕捉部３Ｂとして構成した。電波受信部３２Ｂ、受信電界測定部３３Ｂ及び受信電力測定部３４Ｂ以外の構成は、図１の自動追尾撮像装置１の構成と同一の符号を付し、説明は省略する。
【００６５】
電波受信部（信号受信手段）３２Ｂは、被写体の電波送信部（図示せず）から発せられる電波を受信するものである。この電波受信部３２Ｂは、電波を受信して、復調を行うものである。ここで受信した信号は、それぞれ受信電界測定部３３Ｂ及び受信電力測定部３４Ｂへ出力される。
【００６６】
受信電界測定部（受信強度測定手段）３３Ｂは、電波受信部３２Ｂで受信した電波の電界強度を測定するものである。この受信電界測定部３３Ｂで測定された電界強度に基づいて、方向特定部３５が、電界強度が最大になる方向を特定し、パン・チルト駆動部２１を駆動させる。
【００６７】
受信電力測定部（受信電力測定手段）３４Ｂは、電界強度が最大となる最大受信電界ポイントにおいて、自動追尾撮像装置１Ｂから被写体までの距離を算出するものである。例えば、電波の受信入力電界計算式Ｅに基づいて距離ｄを算出するには、下記の（２）式を用いることができる。
【００６８】
Ｅ＝Ｐ＋Ｇ＋Ｒ＋Ｌ　　　…（２）式
【００６９】
ここで、Ｐ：送出出力、Ｇ：送信パラボラゲイン、Ｒ：受信パラボラゲイン、Ｌ：自由空間損失を表す。また、Ｌは（３）式で表すことができる。
【００７０】
Ｌ＝２０ｌｏｇ（４πｄ／λ）＝１２２＋２０ｌｏｇ｛ｄ（ｋｍ）｝−２０ｌｏｇ｛λ（ｃｍ）｝　　　…（３）式
【００７１】
ここで、ｄ＝距離（ｋｍ）、λ＝波長（ｃｍ）＝（３×１０８）／ｆ（ｃｍ）このような構成によれば、例えば、図８に示すように、ヘリコプタＡ２に搭載された自動追尾撮像装置１Ｂから被写体である地上の陸上競技場Ｂ２を撮像する場合、電波送出装置Ｃ１から送出される電波に基づいて、被写体を撮像フレーム内に捉え、自動追尾することができる。なお、この場合、記憶部４１には目的の被写体である陸上競技場Ｂ２の色彩の配色として、例えば芝生やトラックの色である緑色と茶色とを色情報として記憶するものとする。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明に係る自動追尾撮像装置及び自動追尾撮像方法では、以下に示す優れた効果を奏する。
請求項１又は請求項５に記載の発明によれば、目的の被写体を捕捉した後に、その被写体を撮像画像中に維持するため、被写体の動きに連動し、あるいはカメラが移動する場合でもそのカメラのパン、チルト、フォーカスを駆動することで被写体を自動追尾することができる。
【００７３】
請求項２又は請求項６に記載の発明によれば、受信したパルス信号の強度に基づいて被写体の位置する方向を特定し、受信信号の伝播時間に基づいて被写体までの距離を特定するため、自動追尾撮像装置の構成を簡略化しつつ撮像手段に対して移動する被写体を撮像フレームに自動的に捉えて撮影でき、移動体上からの被写体の撮像を容易かつ正確に行える。
【００７４】
請求項３又は請求項７に記載の発明によれば、受信した電波の強度に基づいて被写体の位置する方向を特定し、受信電力に基づいて被写体までの距離を特定するため、自動追尾撮像装置の構成を簡略化しつつ撮像手段に対して移動する被写体を撮像フレームに自動的に捉えて撮像でき、移動体上からの被写体の撮像を容易かつ正確に行える。
【００７５】
請求項４又は請求項８に記載の発明によれば、撮像画像中に含まれている被写体の少なくとも一部分が撮像画像中に撮像画像中の所定位置に所定範囲を占めて表されるよう被写体を撮像フレーム内に維持して、目的の被写体を自動追尾して撮像し続けることができる。従って、この撮像方法を用いた自動追尾撮像装置によれば、構成を簡略化しつつ目的の被写体を自動追尾して撮像でき、移動体上からの被写体の撮像を容易かつ正確に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係る自動追尾撮像装置の構成を示したブロック図である。
【図２】本発明の第一の実施の形態に係る自動追尾撮像装置を構成する画角決定部での画角決定方法を説明するための説明図である。
【図３】本発明の第一の実施の形態に係る自動追尾撮像装置を構成する画角決定部での垂直画角の算出方法を説明するための説明図である。
【図４】本発明の第一の実施の形態に係る自動追尾撮像装置を構成する追尾手段による被写体の自動追尾の方法を説明するための説明図である。
【図５】本発明の第一の実施の形態に係る自動追尾撮像装置により被写体を自動追尾して撮像する際の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第一の実施の形態に係る自動追尾撮像装置を移動体に載置して被写体を撮像する状態を説明するための説明図である。
【図７】本発明の第二の実施の形態に係る自動追尾撮像装置の構成を示したブロック図である。
【図８】本発明の第二の実施の形態に係る自動追尾撮像装置を移動体に載置して被写体を撮像する状態を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１　　　自動追尾撮像装置
１Ｂ　　自動追尾撮像装置
２　　　カメラ
２１　　パン・チルト駆動部
２２　　フォーカス駆動部
３　　　被写体捕捉部
３Ｂ　　被写体捕捉部
３１　　信号送出部
３２　　信号受信部
３２Ｂ　電波受信部
３３　　受信強度測定部
３３Ｂ　受信電界測定部
３４　　伝播時間測定部
３４Ｂ　受信電力測定部
３５　　方向特定部
３６　　距離特定部
４　　　自動追尾部
４１　　記憶部
４２　　被写体位置検出部
４２ａ　輪郭抽出部４２ａ
４２ｂ　色抽出部４２ｂ
４３　　画角決定部
４４　　制御部
Ａ１　　移動体（バイク）
Ａ２　　移動体（ヘリコプタ）
Ｂ１　　被写体（マラソン選手）
Ｂ２　　被写体（陸上競技場）
Ｃ１　　電波送出装置
【図１】
2004040514.tif 000003
【図２】
2004040514.tif 000004
【図３】
2004040514.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004040514.tif 000007
【図６】
2004040514.tif 000008
【図７】
2004040514.tif 000009
【図８】
2004040514.tif 000010