(57)【要約】【課題】広角レンズカメラにより撮像された立体画像の任意の撮像位置が指定された場合にその位置にズームレンズカメラがパン、チルト、ズームするように制御する場合に、ズームレンズカメラを指定位置に正確に向ける。【解決手段】モニタリングシステム１０３は広角レンズカメラ４０１により撮像された画像のひずみを電気的に補正するとともにパン、チルト、ズームの処理を電気的に行ってモニタリング部１１３に表示するとともに、広角レンズカメラにより撮像された半球状の画像の任意の撮像位置が拡大位置入力部１１４により指定された場合に、半球状の画像の指定位置を指定位置との距離と広角レンズカメラ及びズームレンズカメラ３０１の配置位置に応じて平面画像の位置に補正し、その位置にズームレンズカメラがパン、チルト、ズームするように制御する。【選択図】        図４
2004320175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半球状の視野を持つ広角レンズ部と、
被写体から前記広角レンズ部までの距離を測定する距離測定手段とを有する広角レンズカメラシステムと、
ズームレンズ部と、前記ズームレンズ部を機械的にパン、チルトさせる旋回部とを有するズームレンズカメラシステムと、
前記広角レンズカメラシステムにより撮像された画像のひずみを電気的に補正しパン、チルト、ズームの処理を電気的に行ってモニタに表示するとともに、前記広角レンズカメラシステムにより撮像された半球状の立体画像の任意の撮像位置が指定された場合に、前記半球状の立体画像の指定位置を前記距離測定手段により測定されたその指定位置との距離と前記広角レンズ部及び前記ズームレンズ部の配置位置に応じて平面画像の位置に補正し、その位置に前記ズームレンズカメラシステムがパン、チルト、ズームするように制御して前記ズームレンズカメラシステムにより撮像された画像を前記モニタに表示する制御手段を有するモニタリングシステムとを、
備えた監視カメラシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広角レンズカメラと機械的にパン、チルト、ズームなどができるズームレンズカメラを用いた監視カメラシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
下記の特許文献１、２に開示されているように、広角レンズカメラを使った監視カメラシステムでは、広角レンズカメラで撮った画像のひずみを電気的に補正するとともに、パン、チルト、ズームも電気的に行うことができる。また、広角レンズカメラで撮った画像のひずみの補正やパン、チルト、ズームはソフト処理なので、複数のユーザに対して別々の画像を同時に提供可能である。また、下記の特許文献３、４に示されるように、広角レンズカメラとズームレンズカメラを使用したカメラ制御装置が知られている。また、下記の特許文献５に示されるように、複数のカメラによるズームインとパンを利用した方法が知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−８３２４２号公報
【特許文献２】
特開平８−２７９９９９号公報
【特許文献３】
特開２０００−３２３１９号公報
【特許文献４】
特開２０００−３４１５７４号公報
【特許文献５】
特開２００１−９４８５７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１、２に示されるような広角レンズカメラで撮った画像のひずみの補正やパン、チルト、ズームはソフト処理なので、機械的にパン、チルト、ズームができるズームレンズカメラで撮った画像よりも画質が良くない。特に、被写体が速くなるほどひずみの補正が困難であるという問題があった。
【０００５】
そこで、特許文献３、４に示されるように、広角レンズカメラとズームレンズカメラを併用し、広角レンズカメラにより撮像された画像の任意の撮像位置が指定された場合にその位置にズームレンズカメラがパン、チルト、ズームするように制御する方法が考えられる。しかしながら、広角レンズカメラの画像は半球状の立体画像、ズームレンズカメラの画像は平面画像であり、また、広角レンズカメラとズームレンズカメラの配置位置は異なるので、ズームレンズカメラを指定位置に正確に向けることが困難であるという問題点がある。
【０００６】
本発明は上記従来例の問題点に鑑み、広角レンズカメラシステムにより撮像された立体画像の任意の撮像位置が指定された場合にその位置にズームレンズカメラシステムがパン、チルト、ズームするように制御する場合に、モニタリングシステムによりズームレンズカメラシステムを指定位置に正確に向けることができる監視カメラシステムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、広角レンズカメラシステムにより撮像された半球状の画像の任意の撮像位置が指定された場合に、半球状の画像の指定位置を指定位置との距離と、静止カメラ及びズームレンズカメラシステムの配置位置に応じて平面画像の位置に補正し、その位置にズームレンズカメラシステムを向けるようにしたものである。
【０００８】
すなわち本発明によれば、半球状の視野を持つ広角レンズ部と、
被写体から前記広角レンズ部までの距離を測定する距離測定手段とを有する広角レンズカメラシステムと、
ズームレンズ部と、前記ズームレンズ部を機械的にパン、チルトさせる旋回部とを有するズームレンズカメラシステムと、
前記広角レンズカメラシステムにより撮像された画像のひずみを電気的に補正しパン、チルト、ズームの処理を電気的に行ってモニタに表示するとともに、前記広角レンズカメラシステムにより撮像された半球状の立体画像の任意の撮像位置が指定された場合に、前記半球状の立体画像の指定位置を前記距離測定手段により測定されたその指定位置との距離と前記広角レンズ部及び前記ズームレンズ部の配置位置に応じて平面画像の位置に補正し、その位置に前記ズームレンズカメラシステムがパン、チルト、ズームするように制御して前記ズームレンズカメラシステムにより撮像された画像を前記モニタに表示する制御手段を有するモニタリングシステムとを、
備えた監視カメラシステムが提供される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明に係る監視カメラシステムの一実施の形態の構成を示すブロック図である。本発明の監視カメラシステムは図１に示すように、視野角が広く全方位の様子をモニタリングするための広角レンズカメラシステム１０１と、機械的なズームを行うことが可能であるとともに広角レンズカメラシステム１０１より精度の高い画像を得ることができるズームレンズカメラシステム１０２と、この２つのシステム１０１、１０２と専用線、ＬＡＮケーブルもしくは無線などによって接続され、システム１０１、１０２からのカメラ画像を表示できるモニタリングシステム１０３からなる。広角レンズカメラシステム１０１は広角レンズカメラ４０１に、ズームレンズカメラシステム１０２はズームレンズカメラ３０１にそれぞれ対応する。
【００１０】
広角レンズカメラシステム１０１は、半球状の視野（角）を持つ広角レンズ部１０４と、対象物（被写体）から広角レンズ部１０４までの距離を測定する距離測定部１０６と、モニタリングシステム１０３との通信を行うデータ通信部１０７と、広角レンズ部１０４、距離測定部１０６、データ通信部１０７を制御する制御部１０５とからなる。
【００１１】
ズームレンズカメラシステム１０２は、ズームレンズ部１０８と、モニタリングシステム１０３との通信を行うデータ通信部１１０と、ズームレンズ部１０８を垂直方向及び水平方向へ旋回させる水平／垂直旋回部１１１と、機械的なパン、チルト、ズーム機能を有し、ズームレンズ部１０８、データ通信部１１０、水平／垂直旋回部１１１を制御する制御部１０９とからなる。例えば図２に示すように、ズームレンズカメラ３０１はカメラ、ズームレンズ３０２、高速回転台をコンパクトに一体化したドーム型コンビネーションカメラであれば、広角レンズカメラと同じように、水平３６０度、垂直１８０度の全方位をカバーすることができる。また、２つのカメラシステム１０１、１０２は、図３に示すように広角レンズカメラ４０１とズームレンズカメラ３０１を天井４０２などに並んで設置することとする。
【００１２】
モニタリングシステム１０３は、２つのカメラシステム１０１、１０２からのカメラ画像を表示するモニタリング部１１３と、モニタリング部１１３によって表示される、広角レンズカメラ４０１の画像上にある特定箇所を指定する拡大位置入力部１１４と、拡大位置入力部１１４による指定箇所が示す球座標を求める座標解析部１１６と、拡大位置入力部１１４による特定箇所をズームレンズカメラ３０１で撮影するために前記球座標からズームレンズカメラ３０１の向きを算出する向き算出部１１７と、データ通信部１１８を用いてズームレンズカメラ３０１の向きなどをマニュアルで操作する遠隔操作部１１５と、２つのカメラシステム１０１、１０２からの画像を記録する記録部１１９と、２つのカメラシステム１０１、１０２と画像データ及び座標などの情報データを通信するためのデータ通信部１１８と、モニタリングシステム１０３における上記各々の機能を制御する制御部１１２からなる。
【００１３】
なお、モニタリングシステム１０３にあるデータ通信部１１８は、２つのカメラシステム１０１、１０２との通信手段が専用線によるものであった場合においても、専用線の他にＬＡＮ接続機能及びモデム機能を追加することで、ネットワークに接続可能な端末及び携帯電話／ＰＨＳなどと容易に接続することが可能となり、モニタリングシステム１０３からこれらの外部装置へ画像データを配信することが可能となるのみならず、モニタリングシステム１０３に対する外部装置からの遠隔操作を行うことが可能となる。
【００１４】
これらの機能を有した本発明の監視カメラシステムを用いることで、広角レンズカメラ４０１の画像をモニタリングシステム１０３によって常時モニタリングし、異常などがあった場合などにおいては、広角レンズカメラ４０１の画像をソフト処理した精度の低い拡大画像ではなく、ズームレンズカメラ３０１によって機械的に拡大した、より精度の高い拡大画像が得られる。
【００１５】
図４は広角レンズカメラ４０１とズームレンズカメラ３０１を監視カメラとして用いた場合の実施の形態での処理を示すフローチャートである。広角レンズ部１０４は視野角が広く、全方位の様子を把握することができる。よって、広角レンズ部１０４を搭載した広角レンズカメラ４０１で撮影された画像データは常に、専用線やネットワークなどの通信手段を経由して、モニタリングする監視人などが所有するモニタリングシステム１０３ヘ配信されており、監視人などは全方位の様子を監視することができる。
【００１６】
モニタリングシステム１０３上に表示された広角レンズカメラ４０１の画像において、監視人などが異常を感じたり、その他の理由で画像を拡大したい箇所を、モニタリングシステム１０３に付属されたマウスなどによって指定すると（ステップ２０１でＹＥＳ、ステップ２０２でＮＯ）、モニタリングシステム１０３は、広角レンズカメラ４０１の画像上の指定箇所座標を検出し（ステップ２０３）、モニタリングシステム１０３が持つソフト的なズーム機能を用いて拡大処理を行い、モニタリングシステム１０３上（モニタリング部１１３）に表示する（ステップ２０４）。これは、ズームレンズカメラ３０１をその方向に向けるために行う処理が完了するよりも、まずはソフト的にズーム処理する方が速いからである。続いて、既に検出した座標データを基に、広角レンズカメラ４０１から被写体までの距離を測定するため、広角レンズカメラシステム１０１へ赤外光による距離測定を依頼する（ステップ２０５）。
【００１７】
距離測定の依頼を受けた広角レンズカメラシステム１０１は（ステップ２１３でＹＥＳ）、広角レンズカメラ４０１に付けられた赤外線発光素子（不図示）から赤外光を出して反射した赤外光から距離を測定し（ステップ２１４）、その測定結果を依頼元であるモニタリングシステム１０３へ送信する（ステップ２１５）。
【００１８】
測定結果を受け取ったモニタリングシステム１０３は（ステップ２０６でＹＥＳ）、次にズームレンズカメラ３０１の向きを算出し（ステップ２０７）、向き情報をデータ通信部１１８によってズームレンズカメラシステム１０２へ送信する（ステップ２０８）。
【００１９】
向き情報を受信したズームレンズカメラシステム１０２は（ステップ２０９でＹＥＳ）、向き情報の内容からパン・チルト処理を行い（ステップ２１０）、広角レンズカメラ４０１の画像上で指定された箇所にズームレンズカメラ３０１の向きを合わせる。次に、ズームレンズカメラ３０１に搭載された光学ズーム機能（ズームレンズ部１０８）を用いて、あらかじめユーザによって設定されているズーム率に合わせて光学ズーム処理を行う（ステップ２１１）。その後、ズームレンズカメラシステム１０２に備えられたオートフォーカス機能によって焦点を合わせ、モニタリングシステム１０３ヘ画像データを送信する（ステップ２１２）。
【００２０】
そして、ズームレンズカメラ３０１からの拡大画像を受信したモニタリングシステム１０３上では、監視人などが異常を感じた部分などを精度の高い画像にて監視、確認することができる。また、当然ながらそれらの精度の高い画像をモニタリングシステム１０３が持つメモリ領域（記録部１１９）へ記録することが可能となっている。
【００２１】
また、モニタリングシステム１０３からズームレンズカメラシステム１０２を遠隔操作することも可能となっている。この場合には、まず、モニタリングシステム１０３上に表示されたズームイン・アウト、レンズの向きなどのボタンを同システムに備えられたマウスなどによって操作することで（ステップ２０２でＹＥＳ）、それらの情報が専用線やネットワークなどの通信手段を経由してズームレンズカメラシステム１０２へ送られる（ステップ２０９でＹＥＳ）。それらの情報を受け取ったズームレンズカメラシステム１０２は、前記情報に含まれる指示通りにパン・チルト処理（ステップ２１０）や光学ズーム処理（ステップ２１１）を行い、それらの処理が施された画像データをモニタリングシステム１０３へ送信する（ステップ２１２）。
【００２２】
なお、機械的にパン、チルト、ズームができるズームレンズカメラシステム１０２は、異常が見つかるまで動作する必要はない。しかしながら、監視を行う場所によっては異常が起こる可能性の一番高い入口付近や、いたずらをされやすいモニュメント付近を常に精度の高いズームレンズカメラ３０１で監視することが好ましい。そのような場合には、マニュアル操作若しくは前述した方法によって、ある特定の場所にあらかじめズームレンズカメラ３０１の向きを合わせ、ズームレンズカメラ３０１の画像も常にモニタリングシステム１０３へ配信することが望ましい。そうすることで、異常が起きた場合により速く対処することが可能となる。
【００２３】
ここで、上記システムにおいて、広角レンズカメラ４０１と、それとは別に設置するズームレンズカメラ３０１の設置場所は少し離れるために光軸が異なり、対象が近ければ近いほどソフト処理で見ている角度とズームレンズカメラ３０１を向ける角度は違ってくる。以下に、この課題解決のための実施例を説明する。まず、図５に示す広角レンズカメラ４０１で撮影された半球状の画像５０１をモニタリングシステム１０３上で表示させた場合、図６に示すような円形の平面画像６０１となる。例えば図３にて説明したように、広角レンズ部１０４を搭載した広角レンズカメラ４０１が天井に取り付けられていた場合には、図５に示す位置５０２と図６に示す位置６０２が真下を示す位置ということになる。位置６０２に書かれている（０，９０）は、画像の中心から計測できる角度を表している。
【００２４】
すなわち、真下方向ということは、水平方向には角度がなく（０°）、垂直方向は９０゜を指しているということになる。例えば被写体が図５に示す位置５０３に映っていたのであれば、それはモニタリングシステム１０３上の平面図で見たときには図６に示す位置６０３に表示される。それは、水平方向は右に４５°、垂直方向に２０゜傾いた向きにあるということである。ここで得られた角度の情報を用いて、ズームレンズカメラ３０１の正しい向き情報を算出する。求めたい角度は、ズームレンズカメラ３０１の中心に被写体を映し出すためのズームレンズカメラ３０１の垂直方向及び水平方向の角度である。
【００２５】
まず、垂直方向の角度算出方法について図７を用いて説明する。ここで求める角度は、ズームレンズカメラ３０１が被写体（対象物）７０１（ｘ，ｙ，ｚ）を中心に捕らえるために必要な垂直方向の角度βである。広角レンズカメラ４０１と被写体７０１との角度αはモニタリング平面図によってあらかじめ求められている。次に、広角レンズカメラ４０１と被写体（ｘ，ｙ，ｚ）との距離ａを求めるために、広角レンズカメラ４０１の先端に付けられた赤外線発光素子から赤外光を出し、反射した赤外光を広角レンズカメラ４０１で受光して対象物との距離ａを測定する。ただし、この距離ａの測定に限っては他の方法を用いて測定しても構わない。
【００２６】
次に、広角レンズカメラ４０１と被写体７０１との距離ａと角度αから垂直方向ｚの距離ｃを測定する。なお、広角レンズカメラ４０１とズームレンズカメラ３０１は天井４０２などに並んで設置されており、２つのカメラ３０１、４０１の水平方向（ｘｙ方向）の距離ｂは一定とする。よって、ｂは固定値（幅）とする。これらの関係から、下記の式（１）、（２）が成り立ち、ズームレンズカメラ３０１と被写体７０１との垂直方向ｚの距離ｃと、広角レンズカメラ４０１と被写体７０１との水平方向距離ｄが求められる。
【００２７】
【数１】
ｃ＝ａ・ｃｏｓα          ・・・  （１）
ｄ＝ａ・ｓｉｎα          ・・・  （２）
【００２８】
すなわち、上記２つの式の結果から、下記によって垂直方向ｚの角度βが求められる。
【００２９】
【数２】
β＝ｔａｎ−１（ｄ＋ｂ）／ｃ          ・・・  （３）
【００３０】
次に図８を参照して、ズームレンズカメラ３０１が被写体７０１を中心に捕らえるために必要な水平方向（ｘｙ方向）の角度δについて説明する。図７にて説明した通り、ズームレンズカメラ３０１、広角レンズカメラ４０１の水平方向距離ｂは固定値であり、図８における広角レンズカメラ４０１と被写体７０１との水平方向（ｘｙ方向）の距離は、図７にて求めた距離ｄである。また、広角レンズカメラ４０１と被写体７０１との角度γはモニタリング平面図によって既に求められた角度である。よって、まず、広角レンズカメラ４０１と被写体７０１との水平方向距離ｅと、広角レンズカメラ４０１と被写体７０１との垂直方向距離ｆを求める。
【００３１】
【数３】
ｅ＝ｄ・ｃｏｓγ          ・・・  （４）
ｆ＝ｄ・ｓｉｎγ          ・・・  （５）
【００３２】
すなわち、上記２つの式（４）、（５）の結果から、下記によって水平方向の角度δが求められる。
【００３３】
【数４】
δ＝ｔａｎ−１ｆ／（ｂ＋ｅ）          ・・・  （６）
【００３４】
上記にて求めたズームレンズカメラ３０１から被写体７０１への垂直方向の角度βと、水平方向の角度δの情報をズームレンズカメラシステム１０２へ送ることによって、ズームレンズカメラシステム１０２は直ちに得た方向へと向きを変えることが可能である。また、ここでズームレンズカメラシステム１０２に備えられているズーム機能を用いて、あらかじめユーザによって設定されたズーム率に合わせてズーム処理を行った後、ズームレンズカメラシステム１０２に備えられているオートフォーカス機能を用いて焦点を合わすことで、より高い精度を持つ拡大画像を得ることができる。
【００３５】
なお、先に算出した値を基にズームレンズカメラ３０１と被写体７０１の距離ｇを求め、その距離ｇを基にフォーカスを行うことも可能である。
【００３６】
【数５】
ｇ＝ｆ／ｓｉｎδ          ・・・  （７）
【００３７】
この後、モニタリングシステム１０３上から遠隔操作することによって、ズームレンズカメラ３０１の微調整など行い、より拡大した画像や少し縮小させた画像など、このシステムを利用する監視人などがより見やすい画像を表示させることが可能となる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、広角レンズカメラシステムにより撮像された半球状の画像の任意の撮像位置が指定された場合に、半球状の画像の指定位置を指定位置との距離と、静止カメラ及びズームレンズカメラシステムの配置位置に応じて平面画像の位置に補正し、その位置にズームレンズカメラシステムを向けるようにしたので、ズームレンズカメラシステムを指定位置に正確に向けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る監視カメラシステムの一実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係るズームレンズカメラを示す構成図である。
【図３】本発明に係る広角レンズカメラとズームレンズカメラの設置例を示す説明図である。
【図４】図１の監視カメラシステムの処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明に係る広角レンズと垂直方向の関係を示す説明図である。
【図６】本発明に係る広角レンズカメラで撮った画像を平面化した説明図（モニタリング平面図）である。
【図７】本発明に係る垂直方向の角度算出方法を示す説明図である。
【図８】本発明に係る水平方向の角度算出方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１０１  広角レンズカメラシステム
１０２  ズームレンズカメラシステム
１０３  モニタリングシステム
１０４  広角レンズ部
１０５、１０９、１１２  制御部
１０６  距離測定部
１０７、１１０、１１８  データ通信部
１０８  ズームレンズ部
１１１  水平／垂直旋回部
１１３  モニタリング部
１１４  拡大位置入力部
１１５  遠隔操作部
１１６  座標解析部
１１７  向き算出部
１１９  記録部
３０１  ズームレンズカメラ
３０２  ズームレンズ
４０１  広角レンズカメラ
４０２  天井
５０１  半球状の画像
６０１  円形の平面画像
７０１  被写体（対象物）
【図１】
2004320175.tif 000003
【図２】
2004320175.tif 000004
【図３】
2004320175.tif 000005
【図４】
2004320175.tif 000006
【図５】
2004320175.tif 000007
【図６】
2004320175.tif 000008
【図７】
2004320175.tif 000009
【図８】
2004320175.tif 000010