(57)【要約】【課題】夜間等の周辺が暗い状況において、通常撮影と自動追尾撮影を切り替えて使用する際にも、適した映像に自動で切り替える自動追尾装置を提供すること。【解決手段】ズーム・チルト・パンの少なくともいずれか一つを動作させ、追尾すべき被写体を自動で追尾する自動追尾装置において、自動追尾を行う自動追尾撮影モードと自動追尾を行わない通常撮影モードを切り替える手段と、赤外カットフィルタを挿抜する手段と、周囲の明るさを検出する光量検出手段と、前記光量検出手段の結果と、赤外カットフィルタの挿抜を判断するための閾値を比較し、光量が閾値より少ない場合には赤外カットフィルタを取りはずし、大きい場合には取り付けるようにする挿抜判定手段を有し、前記撮影モードに応じて、前記閾値を自動で変更することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ズーム・チルト・パンの少なくともいずれか一つを動作させ、追尾すべき被写体を自動で追尾する自動追尾装置において、
自動追尾を行う自動追尾撮影モードと自動追尾を行わない通常撮影モードを切り替える手段と、
赤外カットフィルタを挿抜する手段と、
周囲の明るさを検出する光量検出手段と、
前記光量検出手段の結果と、赤外カットフィルタの挿抜を判断するための閾値を比較し、光量が閾値より少ない場合には赤外カットフィルタを取りはずし、大きい場合には取り付けるようにする挿抜判定手段を有し、
前記撮影モードに応じて、前記閾値を自動で変更することを特徴とする自動追尾装置。
【請求項２】
前記自動追尾装置は、前記自動追尾モードの場合は、前記通常撮影モードよりも光量の多い状況で、前記赤外カットフィルタを取り外すように前記閾値を設定することを特徴とする請求項１に記載の自動追尾装置。
【請求項３】
前記自動追尾装置は、撮像素子の露光時間を通常よりも長くすることで感度を増加させるスローシャッタ機能を有し、前記自動追尾モードの場合は、スローシャッタ機能が働く前に前記赤外カットフィルタを取り外すように前記閾値を設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動追尾装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動追尾装置に関し、特に赤外カットフィルタの挿抜機能が付加された自動追尾装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ズーム・チルト・パンを動作させることで、特定の被写体を自動で追尾する自動追尾装置が知られている。自動追尾装置は、まず追尾すべき被写体を認識することで自動追尾を開始し、被写体が画面内のある領域もしくは大きさにとどまるようにズーム・チルト・パンを制御するものである。特許文献１には、画面内のある領域において、あらかじめ保存されているテンプレートと比較し、類似率が閾値以上である場合には、被写体と認識し自動追尾動作を行う例が開示されている。
【０００３】
また、映像の明るさを補正する方法として、絞りやカメラゲインの調節に加えて、入射光量に応じて赤外カットフィルタを挿抜する機能を有する撮像装置が知られている。これらの撮像装置では、通常の環境下においては赤外カットフィルタを取り付けて撮影するのに対し、夜間のような入射光量が少ない環境下においては、赤外カットフィルタを取り外して撮影する。赤外カットフィルタを取り外すと、近赤外領域の光線が通過され入射光量が増えるために、より明るい映像を取得できるが、色のバランスは崩れてしまう。
【０００４】
このため、赤外カットフィルタの挿抜に応じて、カラー映像と白黒映像を切り替える撮像装置が一般的である。特許文献２には、赤外カットフィルタを取り付けるモード（デイモード）と取り外すモード（ナイトモード）を切り替える際の、入射光量の条件を変更する例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許０４７４５７６９号公報
【特許文献２】特開２００４−１２０２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、夜間のような暗い状況においては光量が足らず、被写体を認識することができないため、自動追尾動作を開始することができない。特許文献２に開示された従来技術は、赤外カットフィルタを切り替えることで光量を調節することができるため、自動追尾と組み合わせることで、より暗い状況においても追尾が可能となるが、赤外カットフィルタを取り外すと、映像は白黒になってしまう。
【０００７】
特に、自動追尾における被写体認識は、実際に人間が視認可能な状況よりも多くの光量が求められるため、より明るい状況で赤外カットフィルタを取り外すことが必要となる。このため、通常撮影と自動追尾撮影を切り替えて使用するような状況においては、自動追尾撮影に合わせてしまうと、通常撮影時にカラー映像を取得したい状況においても、白黒映像になってしまうことがある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、夜間等の周辺が暗い状況において、通常撮影と自動追尾撮影を切り替えて使用する際にも、適した映像に自動で切り替える自動追尾装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明に係る自動追尾装置は、
ズーム・チルト・パンの少なくともいずれか一つを動作させ、追尾すべき被写体を自動で追尾する自動追尾装置において、自動追尾を行う自動追尾撮影モードと自動追尾を行わない通常撮影モードを切り替える手段と、赤外カットフィルタを挿抜する手段と、周囲の明るさを検出する光量検出手段と、前記光量検出手段の結果と、赤外カットフィルタの挿抜を判断するための閾値を比較し、光量が閾値より少ない場合には赤外カットフィルタを取りはずし、大きい場合には取り付けるようにする挿抜判定手段を有し、前記撮影モードに応じて、前記閾値を自動で変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、夜間等の周辺が暗い状況において、通常撮影と自動追尾撮影を切り替えて使用する際にも、適した映像に自動で切り替える自動追尾装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１のブロック図である
【図２】実施例１のレンズ側からカメラを見た際の図である
【図３】実施例１の基準画像の例である
【図４】実施例１の取得映像の例である
【図５】実施例１の追尾処理ＣＰＵの処理のフローチャートである
【図６】実施例１の追尾処理のフローチャートである
【図７】実施例１の追尾動作禁止領域の例である
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の実施形態にかかわる追尾システムのブロック図である。
【００１３】
［実施例１］
以下、図１を参照して、本発明の第１の実施例による構成について説明する。
【００１４】
本実施例の追尾システムは、操作器１、雲台１０、カメラ２０、レンズ３０および追尾処理装置４０から構成される。
【００１５】
雲台１０は雲台ＣＰＵ１１、追尾処理装置間通信部１２、パン制御部１３ａ、チルト制御部１３ｂ、パンモータ１４ａ、チルトモータ１４ｂ、レンズ制御部１５、カメラ制御部１６から構成される。
【００１６】
雲台は、まず追尾処理装置間通信部で追尾処理装置からの操作信号を受信する。受信した操作信号を雲台ＣＰＵが解釈し、操作信号に適した動作を行う。操作信号がパン・チルトの駆動命令であった場合には、パン・チルト制御部を制御することによって、パン・チルトモータを駆動させる。ズーム・フォーカスの駆動命令であった場合には、レンズ制御部を制御することによって、レンズを駆動させる。各種カメラの制御命令であった場合には、カメラ制御部を制御し、カメラを制御する。
【００１７】
追尾処理装置４０は、画像処理部４１、画像処理メモリ４２、画像処理プロセッサ４３、テンプレートメモリ４４、追尾処理装置ＣＰＵ４５、操作器間通信部４６、雲台間通信部４７から構成される。
【００１８】
追尾処理装置は、まずカメラから受信した映像信号を画像処理部が１フレームごとの画像データに変換し画像処理メモリに保存する。画像処理プロセッサは、テンプレートメモリに保存されている画像を基準画像とし、画像処理メモリに保存されている画像に対して輝度パターンによるテンプレートマッチングを行うことで、被写体の有無を判定する。
【００１９】
画像処理メモリの中に基準画像との類似度が、あらかじめ設定されている被写体認識の閾値THobjを上回る領域がある場合には、被写体が存在すると判定する。被写体が存在する場合には、その画面内における被写体の重心座標(Xobj, Yobj)を計算し、これらの抽出した被写体情報を追尾処理装置ＣＰＵに送る。一方、閾値THobjを超える領域が存在しない場合には、被写体が存在しないものとし、その結果を追尾処理装置ＣＰＵに送る。
【００２０】
例えば、追尾の初期段階で使用する基準画像としてテンプレートメモリに図２のような画像データが保存されているものとする。その際に、図３(a)のような映像が取得された際には、被写体が存在するという情報に加え、画面内における被写体の重心座標（Xobj, Yobj）を追尾処理装置ＣＰＵに送信する。一方、図３(b)のような映像が取得された際には、基準画像と一致する領域が無いため、被写体が存在しないという情報を追尾処理装置ＣＰＵに送信する。
【００２１】
また、図４にレンズ側からカメラ内部の撮像素子２１をみた場合の概略図を示す。カメラはレンズと撮像素子の間に赤外カットフィルタユニット２２が構成されており、通常のカラー撮影時には図４(a)のように、撮像素子の前に赤外カットフィルタ２２１が取り付けられている状態にしておく。一方、夜間等の暗い状況を撮影する際には、図４(b)のように、赤外カットフィルタを取り外し、かわりに赤外カットフィルタと屈折率が等しいダミーガラス２２２が取り付けられ、カメラから白黒映像が出力されている状態とする。
【００２２】
以下に、追尾処理装置ＣＰＵの処理の流れについて、図５のフローチャートをもとに説明する。
【００２３】
まず、操作器間通信部から操作器からの操作命令があるかを判定し（Ｓ１１）、操作命令がある場合には、雲台へ操作信号を送信する（Ｓ１２）。次に、現在追尾中かどうかを判定し（Ｓ１３）、追尾中でない場合には、追尾を開始するかの判定を行う（Ｓ１４）。操作器から追尾開始命令を受信した際のように、追尾開始条件を満たした場合には、雲台のパン・チルト位置およびカメラの状態が初期状態になるように、雲台へ動作コマンドを送信する（Ｓ１５）。次に赤外カットフィルタを挿抜するための明るさの閾値THfilterを追尾中の値であるTHtrackingに変更するよう、雲台へコマンドを送信する（Ｓ１６）。
【００２４】
追尾中ではなく、追尾開始条件も満たしていない場合には、Ｓ１１の操作信号の受信処理に戻る。その後、追尾中であった場合には、後述の追尾処理を行う（Ｓ１７）。最後に追尾終了の判定を行い（Ｓ１８）、操作器から追尾終了命令を受信する、または追尾すべき被写体が画面外に移動してしまった場合のように、追尾終了条件を満たした場合には、THfilterを通常撮影時の値であるTHnormalに変更し（Ｓ１９）、追尾停止中へ移行する。以上のＳ１１〜Ｓ１９の処理を繰り返すことで、被写体の追尾動作を行う。
【００２５】
次に、追尾処理Ｓ１６の詳細について、図６のフローチャートをもとに説明する。追尾処理装置ＣＰＵは追尾処理のはじめに、前述の画像処理プロセッサから被写体情報を受信し、画面内に被写体が存在するか、存在する場合にはその位置情報を受信する（Ｓ３１）。受信された被写体の情報から、画面内に被写体が存在するかの判定を行い（Ｓ３２）、画面内に被写体が存在する場合には、テンプレート画像を更新した後（Ｓ３３）、予め設定されている追尾動作禁止領域内かを判定する（Ｓ３４）。
【００２６】
被写体の位置が追尾動作禁止領域外の場合は、雲台をパン・チルト動作させる速度vの再計算を行い（Ｓ３５）、領域内の場合は速度の再計算を行わないようにする。例えば、図７(a)のように、追尾動作禁止領域Ｒ（Xmin, Xmax, Ymin, Ymax）に対して被写体位置（Xobj, Yobj）が内側にある場合には、速度ｖの再計算を行わない。
【００２７】
一方、図７(b)のように、被写体位置が追尾動作禁止領域外の場合には、速度ｖの再計算を行う。被写体が追尾動作禁止領域内に入るよう、被写体位置Xobjと追尾動作禁止領域の中心(Xmax-Xmin)/2との差が大きいほど、現在の速度ｖとの相対速度の差が大きくなるように速度ｖの値を更新する。また、画面内に被写体が存在しない場合には、雲台を停止させるようにv = 0とし、追尾終了条件フラグをＯＮとする（Ｓ３６）。決定した速度で動作するように雲台へ操作信号を送信することで、自動追尾動作を行う（Ｓ３７）。
【００２８】
以上のように、追尾中と通常時で、赤外カットフィルタの挿抜を判断するための閾値THfilterの値を変更し、制御する。好ましくは、追尾中の閾値THtrackingは通常時の閾値THnormalと比較し、より明るい状況に設定する。追尾中は通常時よりも明るい状況で赤外カットフィルタが取り除かれるように制御することで、追尾撮影中は被写体を認識しやすくなり、通常撮影時はカラー映像が優先されるようになる。
【００２９】
本実施例の派生するシステムとして、上記では被写体の位置情報からパン・チルトを動作させる場合について説明しているが、被写体の大きさ情報からズームを動作させ、被写体の大きさを一定に保つような追尾動作を行ってもよい。また、雲台の構成において、操作信号受信部、パン・チルト制御部、レンズ制御部、カメラ制御部と雲台ＣＰＵを別のものとしているが、いずれかもしくは全てをひとつのＣＰＵで処理してもよい。
【００３０】
同様に、追尾処理装置の構成において、画像処理プロセッサ、操作信号送信部と追尾処理装置ＣＰＵを別のものとしているが、ひとつのＣＰＵで処理してもよいし、テンプレートメモリについては、ＣＰＵの内蔵のメモリを使用してもよい。さらに、雲台内部に追尾処理装置の機能を組み込んでもよい。また、実施例では追尾すべき被写体の認識方法に輝度パターンによるテンプレートマッチングのみを用いた例としたが、移動体を検出することで被写体認識を行う手法と組み合わせてもよい。
【００３１】
［実施例２］
以下、本発明の第２の実施例について説明する。構成および追尾処理ＣＰＵの処理の流れは図１、図５に示した実施例１と同様である。但し、カメラは撮像素子の露光時間を通常よりも長くすることにより感度を増加させるスローシャッタ機能を有するものとする。      
【００３２】
カメラは、まず絞りとカメラゲインによって明るさを調整し、絞りやカメラゲインでは調整できないほど暗い状況になると、スローシャッタ機能を有効にする。ここで、通常時の閾値THnormalは、スローシャッタ機能が有効になるほど光量が少ない状況に設定するのに対し、追尾中の閾値THtrackingは、スローシャッタ機能が有効になるよりも明るい状態に設定しておく。つまり、通常時は赤外カットフィルタが取り外されるよりも先にスローシャッタが機能することで、より暗い状況においても、カラー映像が出力されるようにしておく。
【００３３】
一方、追尾中にスローシャッタ機能が有効になっていると、通常よりも露光時間が長いために、被写体の更新周期が長くなり、追尾性能が低下する。このため、追尾中はスローシャッタよりも先に赤外カットフィルタが取り外されることで、より暗い状況においても、更新周期が早い映像が出力されるようにする。
【００３４】
以上のように制御することで、通常撮影時にはよりカラー映像が出力されるようにしつつ、追尾撮影時には、追尾性能を低下させることのない自動追尾装置を実現することができる。
【００３５】
本実施例の派生するシステムは、実施例１に記載の内容と同様である。加えて、THtrackingはスローシャッタ機能が有効になるよりも明るいとしたが、追尾性能が低下しない程度の露出時間までは、スローシャッタ機能を有効にするようにしてもよい。
【００３６】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１  操作器、
１０  雲台、２０  カメラ、２２  赤外カットフィルタユニット、
２２１  赤外カットフィルタ、２２２  ダミーガラス、３０  レンズ、
４０  追尾処理装置
【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】
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【図７】
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