(57)【要約】      （修正有）【課題】演算能力をもつ組込みオペレーションシステムを有し、且つリアルタイム追跡の任務を実行できる動的追跡装置を提供する。【解決手段】コントローラは、画像取り込みモジュール、複数のセンサー及び旋回モジュールと接続されており、コントローラはリモートシステムを経ることなく、画像を比較対照させ、カメラの回転方向を決定し、スタンドアロン型の動的追跡装置を実現する。さらにコントローラは、複数のセンサーのうち、一個以上のセンサーが提供するフィードバック検知情報の結果に応じて、画像取り込みモジュールの旋回方向を設定する。いずれかのセンサーが動きを検知したとき、コントローラはその検知結果に基づき、旋回モジュールを、動きを検知したセンサーの位置まで旋回させる。このスタンドアロン型追跡装置は、センサーからフィードバックされた検知情報を通して、監視環境における動的追跡を可能とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動的追跡装置で、
画像取り込みモジュール、
複数のセンサー、及び
コントローラを含み、
コントローラはスタンドアロン型で、演算能力をもつ組込みオペレーションシステムを備えており、コントローラは、画像取り込みモジュール及びセンサーと接続されており、コントローラは、取り込み画像の画素の変化を比較対照して追跡の方向を判断して能動的客体を追跡し、コントローラが追跡任務を実行し、その追跡任務とは一個以上のセンサーが提供する検知の結果に応じて、画像取り込みモジュールの旋回方向を設定することを特徴とする、
動的追跡装置。
【請求項２】
さらに旋回モジュールを含んでおり、旋回モジュールはコントローラと接続されており、コントローラが旋回方向に従って、この旋回モジュールを旋回させるべくコマンドを発することを特徴とする、
請求項1記載の動的追跡装置。
【請求項３】
旋回モジュールは動的追跡装置本体に可動式に組み込まれており、旋回モジュールが本体を回転させて画像取り込みモジュールの旋回方向を調整する仕組みになっていることを特徴とする、
請求項2記載の動的追跡装置。
【請求項４】
さらに旋回装置を含んでおり、この旋回装置は画像取り込みモジュールに組み込まれており、この旋回装置が画像取り込みモジュールを回転させることを特徴とする、
請求項1記載の動的追跡装置。
【請求項５】
動的追跡装置のおのおののサイドは少なくとも一個以上のセンサーを備え、検知機能が付与されていることを特徴とする、
請求項1から4のいずれかに記載の動的追跡装置。
【請求項６】
前記のセンサーのうち一個以上が、画像取り込みモジュールのひとつのサイドに設けられていることを特徴とする、
請求項1記載の動的追跡装置。
【請求項７】
動的追跡装置本体が曲面構造を有し、一個以上のセンサーがこの曲面上に設けられていることを特徴とする、
請求項5記載の動的追跡装置。
【請求項８】
動的追跡装置本体が多平面構造を有し、一個以上のセンサーがこの多平面構造上に設けられていることを特徴とする、
請求項5記載の動的追跡装置。
【請求項９】
センサー検知範囲が一次元以上であることを特徴とする、
請求項5記載の動的追跡装置。
【請求項１０】
センサーが、赤外線センサー、煙センサー、音声センサーまたは高周波センサーであることを特徴とする、
請求項1記載の動的追跡装置。
【請求項１１】
センサーが音声センサーで、コントローラがセンサーによる周囲の検知結果を分析して音源の方向を割り出して、旋回方向を設定することを特徴とする、
請求項1記載の動的追跡装置。
【請求項１２】
センサーが煙センサーで、コントローラが検知結果を分析して、監視環境において煙が来る方向を割り出し、旋回方向を設定することを特徴とする、
請求項1記載の動的追跡装置。
【請求項１３】
コントローラが画像取り込みモジュールを通して目標が映った画像を取得し、コントローラがこの検知結果を分析することで、目標の新しい位置を割り出し、旋回モジュールに旋回動作のコマンドを発して、目標を追跡することを特徴とする、
請求項1、11または12に記載の動的追跡装置。
【請求項１４】
コントローラが画像中における目標の特定部分を識別して、旋回モジュールの調整が必要か否かを判断し、目標を動的に追跡することを特徴とする、
請求項13記載の動的追跡装置。
【請求項１５】
コントローラが画像取り込みモジュールを調整して、自動的にその目標の特定部分に焦点を絞って撮影し、フォーカス変更後の画像を提供することができることを特徴とする、
請求項14記載の動的追跡装置。
【請求項１６】
その特定部分が顔であることを特徴とする、
請求項14記載の動的追跡装置。
【請求項１７】
コントローラがこの特定部分に基づいて身分を識別し、識別の結果により、それに対応する動的追跡体制を実施できることを特徴とする、
請求項14記載の動的追跡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一種のスタンドアロン型の動的追跡装置、特に演算能力をもつ組込みオペレーションシステムを有し、取り込んだ画像間の画素の変化、及び備え付けセンサーの検知結果の分析を通して、リモートPCの助けを借りることなく、客体の動きを追跡できる動的追跡装置を提供する。
【背景技術】
【０００２】
職場環境をリアルタイムで監視するため、現行の画像追跡システムのほとんどが、次のような方法で、能動的客体をリアルタイムに追跡するという目的を達している。
方法1：監視装置の最大撮影範囲に従って、職場環境に必要とされる監視装置の数量を計算して配置し、監視の盲点がないよう、全範囲をカバーする。この方法は、オフィスビル、公共施設、公共交通機関、事務所及び一部の住宅でよく見受けられるが、ハードウェア方面において、設備費用とメンテナンス費用がかさむのに加えて、大量のビデオを録画するので、大量のビデオ情報がたまり、しかも複雑な配線作業が必要で、しかも監視センターではスタッフがリアルタイム追跡作業を行わなければならない。
【０００３】
方法2：もうひとつの解決方法は、前記の監視装置をスーパーコンピュータに接続し、スーパーコンピュータが画像の輪郭を比較し、監視装置が録画した画像の画素の変化を判断し、画素の変化があったとき、スーパーコンピュータが分析して方向転換のコマンドを発して、移動する客体を監視装置に追跡させる。この方法は、監視装置の台数が増加するにつれてスーパーコンピュータの費用がかさみ、監視システムそのものが非常に高価になって、負担しきれなくなる。この自動追跡方法は、スーパーコンピュータを用いて複数の監視装置が提供する画像を分析するものだが、設置コストを考慮すると住宅での監視には不適合である。
【０００４】
前記の方法によると、現行の技術では、リアルタイムで動的に追跡する目的を達するには、膨大な人的資源と設備を投入しなければならない。よって、目標を動的にリアルタイムで追跡できる技術を提供することが、この分野において解決が待たれている技術的な問題である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記の問題を解決するため、本発明の目的は、演算能力をもつ組込みオペレーションシステムを有し、且つリアルタイム追跡の任務を実行できる動的追跡装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するため、本発明は動的追跡装置を提供する。これは、画像取り込みモジュール、複数のセンサー、及びコントローラを含んでいる。コントローラは、画像取り込みモジュール及びセンサーと接続されており、コントローラは分析を進め、方向転換コマンドを発して、旋回モジュールを指定の方向に回転させるが、この動作はセンサー検知情報による。このセンサー検知情報は、音声検知情報、光検知情報、体温検知情報、煙霧検知情報、化学物質検知情報などがある。この動的追跡装置は、赤外線（IR）LED光源ユニットを選択すれば、リアルタイム夜間追跡の機能を果たすことができる。このセンサーは装置のサイドまたは後ろ側に設けられ、検知情報をコントローラに送るが、後方に動きや音を検知したときは、この装置は後方に向けて旋回して、録画を行う。
【０００７】
以上を総合すると、従来式の場合、人為的な操作またはスーパーコンピュータの画像識別によってカメラの方向を調整していたが、本発明の動的追跡装置は、センサーから送られてくる検知の結果に基づいて分析し、動的にカメラの方向を調整して、リアルタイム追跡の目的を達成する。この動的追跡装置は、管理スタッフが肉眼で監視するという不確かな方法に置き換わるものであり、大量の画像の画素を分析するスーパーコンピュータほどは設置コストがかからない。センサーは周囲をめぐるように設置されており、画像取り込みユニットがその後方にいる目標を追跡するので、低コストの画像取り込みユニットとそれと連動するセンサーが、リアルタイム、且つ360度の追跡作業を実現する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明第一実施例の動的追跡装置ブロック図
【図２】本発明第二実施例の動的追跡装置ブロック図
【図３】本発明第二実施例の動的追跡装置立体図
【図４】本発明第二実施例の動的追跡装置を左から見たときの立体図
【図５】本発明第二実施例の動的追跡装置を右から見たときの立体図
【図６】本発明第二実施例の動的追跡装置、センサーの検知範囲及び方向を示す図
【図７】本発明第二実施例を示す図
【図８】本発明第三実施例の監視環境を示す図
【図９】本発明第四実施例の撮影画像を示す図
【図１０】本発明第五実施例の撮影画像を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に具体的な実施例を挙げて本発明の実施形態を説明するが、これは本発明の請求項範囲に制限を加えるものではない。
図1は、本発明である動的追跡装置の第一実施例のブロック図である。この動的追跡装置1は、本体10、画像取り込み（video recording）モジュール11、複数のセンサー12、及びコントローラ13を含む。コントローラ13は、スタンドアロン（standalone）型で、演算能力をもつ組込みオペレーションシステム（embedded operation system with computer power）を備えており、画像取り込みモジュール11及びセンサー12と接続されている。コントローラ13は一個以上のセンサーが提供する検知の結果に応じて、追跡の任務を実行するが、その追跡任務とは、画像取り込みモジュール11を旋回させて、方向を転換させる（rotation direction）ことである。このコントローラ13は、プログラム可能なデジタルチップ、マイクロプロセッサチップで、これを実現する。この画像取り込みモジュール13は、カメラ（camera）及びその駆動回路（driver）を含む。
【００１０】
図2は、本発明である動的追跡装置の第二実施例のブロック図である。第二実施例は第一実施例と似ているが、第二実施例はさらに旋回モジュール14を含んでいる。旋回モジュール14はコントローラ13と接続されており、コントローラ13は旋回モジュール14を回転させて、カメラを調整したい方向に調整する。この実施例においては、画像取り込みモジュール11は本体10に固定されて動かすことができず、旋回モジュール14は本体10に可動式に組み込まれており、旋回のコマンドが実行される段になって、旋回モジュール14が本体10と画像取り込みモジュール11を回転させる仕組みになっている。
【００１１】
本発明のもうひとつの実施例は、第一実施例と似ているが、この実施例はさらに旋回装置を含んでおり、この旋回装置は画像取り込みモジュール11に可動式に組み込まれており、コントローラ13が旋回方向により画像取り込みモジュール11を回転させて、カメラの方向を調整する。
本発明のまた別の実施例は、第一実施例と似ているが、この実施例はさらに旋回装置を含んでおり、この旋回装置は、画像取り込みモジュール11に固定されて動かすことができず、且つ本体10に可動式に組み込まれており、コントローラ13が旋回方向により本体10を回転させて本体10に固定された画像取り込みモジュール11を調整して、カメラの方向を調整する。
【００１２】
前記のセンサー12には、赤外線センサー、超音波センサー、高周波センサー、音声センサー（例：マイクロホン）、温度センサー、煙センサーなどがあるが、この限りではない。本体10の構造は、球形に近い構造、円柱に近い構造、多面体構造などが考えられ、一面以上のセンサー設置面があり、おのおのの設置面は少なくともひとつ以上の方向に向いており、設置面に設置されたセンサー12に一次元以上の検知範囲及び検知の方向を与えることとするが、前記の本体10の構造はこの限りではない。
【００１３】
図3は、本発明である動的追跡装置の第二実施例の立体図である。この実施例においては、前記のセンサー12が本体10に組み込まれており、本体10は球形に近い構造で、旋回モジュール14が本体10の一端に設けられ、一次元（上下左右の回転）以上の回転ができるようになっている。本体10の一部は平面で、この平面上に画像取り込みモジュール11が組み込まれている。センサー12は検知のニーズに従って、球形に近い構造の曲面上、またはこの平面上に組み込まれている。前記の旋回モジュール14はモーター駆動である。
【００１４】
図4〜図6について説明する。図4は動的追跡装置1を左から見たときの立体図であり、図5は動的追跡装置1を右から見たときの立体図である。第二実施例において、センサー12はそれぞれ、画像取り込みモジュール11の第一サイド（図4）及び第二サイド（図5）に設け、センサー12は設置位置により、S1、S2、S3（図3参照）、S4、S5、及びS6とコード番号が振られている。図6にセンサー12の検知範囲と方向を示す。検知範囲のコードは、R1、R12、R2、R23、R3、R34、R4、R45、R5、R56、R6、R16（二次元）で、おのおのの範囲に対応している方向を、D1、D12、D2、D23、D3、D34、D4、D45、D5、D56、D6、D16で示してある。コントローラ13が、各センサー12が送信した検知の結果を受信して判断した後、目標2がその範囲内にあることを知り、旋回モジュール14に対して旋回するようコマンドを発し、画像取り込みモジュール11の旋回方向を調整する。たとえば、コントローラ13が、検知範囲R1及びR6に目標2があると知ったときは、旋回モジュール14を駆動させて、D1とD6の間のD16に調整する。このコントローラ13動作の判断の基準を表1に示す。
【００１５】
【表１】
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センサー12は、動的追跡装置1の各設置面に設置して三次元の検知範囲を形成させてもよいが、センサー12を設置する位置、次元、検知範囲は、この限りではない。
【００１６】
コントローラ13は通信インターフェースを含み、この通信インターフェースを通して画像、センサー12が検知した情報を管理側に送信する。前記の通信インターフェースは、有線（銅軸ケーブル、電話回線、ネットワーク回線、光ファイバー回線など）でも無線（各種のモバイル通信ネットワーク）でもよい。
図7は第二実施例を示す図である。動的追跡装置1における画像取り込みモジュール11に設定されている旋回方向はD3である。目標2が動的追跡装置1の検知範囲に入った後、コントローラ13が、S4及びS5のセンサー12から送られてきた検知結果を受信し、目標2がD45の方向にあることを知った後、コントローラ13は旋回モジュール14にコマンドを発して回転させ、画像取り込みモジュール11の旋回方向をD45に向けて、目標2を撮影する。別の実施例において、目標2が複数存在するときは、コントローラは時間的に先に出現した目標2を優先的に選択して、旋回方向を設定する。
【００１７】
次に、コントローラ13は、目標2が動作を停止するか、或いは画面から消失するまで、目標2を追跡する。目標2に動きがないとき、コントローラ13はセンサー12からのフィードバック情報をもとに、第二の目標2を探し出したことを知ると、旋回モジュール14を旋回させて、画像取り込み装置11を新しい位置にセットする。
本発明の第三実施例を示す。本発明の第三実施例は、第二実施例と似ているが、第三の実施例はさらに、コントローラ13に画像の中の特定部分に対して特徴を識別できる点に違いがあり、目標2の種類（例：人、ペット、揺れ動く背景）を判断し、目標2のタイプを識別して動的追跡を実行するかどうかを選択できる。図8のように、動的監視の対象となる環境に、人21、ペット22がいて、窓の外に風に揺れる樹木23があり、且つ、コントローラ13の設定が人の監視、特定部分が顔の特徴とされている場合、コントローラ13が画像の情報を取得した後、顔の識別（人の顔の特徴211、ペットの顔の特徴221、樹木の特徴231は顔の特徴に適合しない）を行い、人21が人の顔の特徴211を有していることを判断した後、人21に対してのみ動的監視を行い、動的監視の作業が背景のノイズ（ペット22、揺れ動く樹木23）に妨げられないようにする。
【００１８】
本発明の第四実施例を示す。第四実施例は、第三実施例と似ているが、通信インターフェースを通して、特定部分の画像をホストデータベースまたは遠隔地データベースに送信して身分を識別し、この身分識別情報がフィードバックされて、さらにコントローラ13がそのフィードバック身分識別情報を判断した後、動的監視を設定できる、という点で異なる。
【００１９】
より詳細に説明すると、コントローラ13は、ホストデバイスやリモートデバイスを通して動的監視リスト及び動的管理体制を設定することができ、その動的管理体制の例を表2に示すが、動的管理体制はこの限りではない。
【００２０】
【表２】
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より詳細に説明すると、コントローラ13は、ホストデータベースまたはリモートシステムから身分識別情報を得た後、表2の記載内容に照らして読取りし、あらかじめ設定されている動作プログラムを実施する。
【００２１】
図9を用いてこれを説明する。人21を監視しているとき、コントローラ13は通信インターフェースを通して、その人の顔の画像または顔の特徴211をホストデータベースまたは遠隔地データベースに送信して、その人21の身分識別情報（内容：その他）、タイプ（内容：外来者）、及び追跡優先度が高い、といった情報を取得し、その動的管理体制情報に従って、旋回モジュール14（高速回転）及び画像取り込みモジュール11（高解像度撮影）にコマンドを発して監視作業を実行する。
【００２２】
本発明の第五実施例を示す。本発明の第五実施例は、第四実施例と似ているが、コントローラ13が目標2（例：人21）の特定部分（例：顔）を判断した後、画像取り込みモジュール11のフォーカスを自動的に変更できる点に違いがある。図9を用いてこれを説明する。コントローラ13が初期画像40を得た後、カメラの視野角が大きいため、初期画像40には人21及び家具の画像が含まれており、よりはっきりとした人21の顔の特徴を得るため、コントローラ13は画像で特定部分（顔）を識別してから、コントローラ13が選定された画像41にフォーカスを変更する（図10参照）。よって、フォーカス変更（re-focus）後、及び拡大（zoom in）された画像41は、人の顔の特徴211がよりはっきりと映っており、後続の画像識別作業に有利である。
【００２３】
本発明の第六実施例を示す。第六実施例と前記の実施例の違いは、センサー12が音声センサーである点である。第六実施例の動的追跡装置1は遠隔会議に用いられ、会議場に多くの人が出席しているとき、コントローラ13はセンサーによる周囲の検知結果を分析して音源を探知することで、現在の発言者の位置を割り出し、旋回モジュール14を旋回させるコマンドを出し、画像取り込みモジュール12を発言者の方向に向けて最良の収音効果をあげるとともに、遠隔地における会議出席者が発言者を見て、発言内容を聞けるようにする。
【００２４】
本発明の第七実施例を示す。第七実施例と前記の実施例の違いは、センサー12が煙センサーである点である。第七実施例の動的追跡装置1は煙警報に用いられる。監視環境に煙が発生した場合、コントローラ13が煙を検知した結果を分析して、監視環境において煙が来る方向を割り出し、旋回方向を煙が来る方向に設定して警報を発し、管理者がリアルタイムで事情を把握できるようにすることができる。
【００２５】
上述の詳細説明は本発明における実現可能な実施例の具体的説明であり、これらの実施例は本発明請求項に制限を加えるものではなく、本発明の趣旨に従い、適度な修飾や変化を加えることで同等の効果を得た場合は、本発明請求項の保護範囲内とする。
【符号の説明】
【００２６】
1            動的追跡装置
10           本体
101          第一サイド
102          第二サイド
11           画像取り込みモジュール
12           センサー
13           コントローラ
14           旋回モジュール
S1〜S6       センサーコード番号
R1〜R16      検知範囲コード番号
D1〜D16      旋回方向コード番号
2            目標
21           人
211          人の顔の特徴
22           ペット
221          ペットの顔の特徴
23           樹木
231          樹木の特徴
3            家具
40           初期撮影画像
41           フォーカス変更後の画像
【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】
2017046229.tif 000010
【図７】
2017046229.tif 000011
【図８】
2017046229.tif 000012
【図９】
2017046229.tif 000013
【図１０】
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