(57)【要約】【課題】  処理を複雑化せずに画像内の対象物を追尾可能な自動追尾方法及び自動追尾雲台を提供する。  【解決手段】  撮像装置１０で撮像されている対象物を自動的に追尾する方法であって、画像内の対象物を検出するステップと、検出された対象物を画像中心に移動させるように、撮像装置１０をパン方向又はチルト方向に対してそれぞれ別個に動作させるステップと、を含み、該パン方向又はチルト方向に対してそれぞれ別個に動作させるステップにおいては、対象物が画像中心に近いほど移動速度又は移動加速度が小さくなるようにパン方向又はチルト方向へ移動させる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置で撮像されている対象物を自動的に追尾する方法であって、
画像内の対象物を検出するステップと、
検出された対象物を画像中心に移動させるように、撮像装置をパン方向又はチルト方向に対してそれぞれ別個に動作させるステップと、を含み、
該パン方向又はチルト方向に対してそれぞれ別個に動作させるステップにおいては、
対象物が画像中心に近いほど移動速度又は移動加速度が小さくなるようにパン方向又はチルト方向へ移動させることを特徴とする自動追尾方法。
【請求項２】
チルト方向への移動速度又は移動加速度は、パン方向への移動速度及び移動加速度と比較して小さいことを特徴とする請求項１記載の自動追尾方法。
【請求項３】
前記画像内の対象物を検出するステップには、対象物の重心を検出することを含み、
前記撮像装置をパン方向又はチルト方向に対してそれぞれ別個に動作させるステップには、検出された対象物の重心を画像中心に移動させることを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の自動追尾方法。
【請求項４】
撮像装置を装着可能な雲台において、
装着される撮像装置をチルト方向に移動させるチルト移動手段と、
装着される撮像装置をパン方向に移動させるパン移動手段と、
チルト移動手段を動作させる第１の電動機と、
パン移動手段を動作させる第２の電動機と、
撮像装置で撮像された画像データが入力され、画像データ内の対象物を検出し、前記第１の電動機及び前記第２の電動機の動作制御を実行して撮像装置をチルト方向及び／又はパン方向へ移動させ、検出した対象物を画像中心に移動させるように制御する制御部と、を具備し、
前記制御部は、
検出した対象物を画像中心に移動させるように前記第１の電動機及び前記第２の電動機の動作制御をそれぞれ別個に実行し、
対象物が画像中心に近いほど移動速度又は移動加速度が小さくなるように動作制御を実行することを特徴とする自動追尾雲台。
【請求項５】
前記制御部は、
チルト方向への移動速度又は移動加速度は、パン方向への移動速度及び移動加速度と比較して小さくなるように移動制御を実行することを特徴とする請求項４記載の自動追尾雲台。
【請求項６】
前記制御部は、
対象物の重心を検出し、検出された対象物の重心を画像中心に移動させるように前記第１の電動機及び前記第２の電動機の動作制御を実行することを特徴とする請求項４または請求項５記載の自動追尾雲台。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置の画像内の対象物を自動的に追尾する方法及び雲台に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、監視システムにおいて、撮像される画像内の対象物を追尾する方法が開示されている。特許文献１の方法によると、対象物の検出は差分法で行い、テンプレートマッチング法により対象物の移動量の検出を行っている。そして、対象物の移動量に基づいて撮像レンズのズーム倍率を制御している。
【０００３】
特許文献２には、ビデオ画像内の動く対象物を検出し、この対象物の動く目標値を予測し、予測された目標値に基づいてカメラをパン方向及びチルト方向に移動させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−４５３８３号公報
【特許文献２】特開２００７−２７４７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１及び特許文献２のような従来の自動追尾方法によると、画面上の対象物の動きを予測して追尾するようにしているので、カメラ内でのプロセッサにおける処理がきわめて複雑になる。したがって、プロセッサ資源がより多く必要となるという課題がある。
【０００６】
そこで、本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、処理を複雑化せずに画像内の対象物を追尾可能な自動追尾方法及び自動追尾雲台を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる自動追尾方法によれば、撮像装置で撮像されている対象物を自動的に追尾する方法であって、画像内の対象物を検出するステップと、検出された対象物を画像中心に移動させるように、撮像装置をパン方向又はチルト方向に対してそれぞれ別個に動作させるステップと、を含み、該パン方向又はチルト方向に対してそれぞれ別個に動作させるステップにおいては、対象物が画像中心に近いほど移動速度又は移動加速度が小さくなるようにパン方向又はチルト方向へ移動させることを特徴としている。
この方法を採用することによって、対象物の動きを予測せずに、対象物を画像中心に移動するようにだけ制御する。そして、対象物が画像中心に近づくほど動きがゆっくりとなり、対象物が画像中心にあるときには動作が停止する。また、対象物が画像中心から離れたときは、画像中心に戻す動作が早くなる。このため、複雑な処理をせずに、対象物が画像内から消えてしまうフレームアウトをしにくくすることができる。
【０００８】
また、チルト方向への移動速度又は移動加速度は、パン方向への移動速度及び移動加速度と比較して小さいことを特徴としてもよい。
この方法によれば、通常はチルト方向の動きはパン方向の動きより小さいので、チルト方向への移動速度又は移動加速度を小さくすることにより、スムーズな移動動作を実行させることができる。
【０００９】
また、前記画像内の対象物を検出するステップには、対象物の重心を検出することを含み、前記撮像装置をパン方向又はチルト方向に対してそれぞれ別個に動作させるステップには、検出された対象物の重心を画像中心に移動させることを含むことを特徴としてもよい。
この方法によれば、対象物の重心のみを追尾するため、画像処理の負荷を軽減することができる。
【００１０】
本発明にかかる自動追尾雲台によれば、撮像装置を装着可能な雲台において、装着される撮像装置をチルト方向に移動させるチルト移動手段と、装着される撮像装置をパン方向に移動させるパン移動手段と、チルト移動手段を動作させる第１の電動機と、パン移動手段を動作させる第２の電動機と、撮像装置で撮像された画像データが入力され、画像データ内の対象物を検出し、前記第１の電動機及び前記第２の電動機の動作制御を実行して撮像装置をチルト方向及び／又はパン方向へ移動させ、検出した対象物を画像中心に移動させるように制御する制御部と、を具備し、前記制御部は、検出した対象物を画像中心に移動させるように前記第１の電動機及び前記第２の電動機の動作制御をそれぞれ別個に実行し、対象物が画像中心に近いほど移動速度又は移動加速度が小さくなるように動作制御を実行することを特徴としている。
この構成を採用することによって、撮像装置自体ではチルト方向、パン方向への移動制御を実行しないので、撮像装置内のデータ処理を軽減でき、解像度や画質の低下を防止することができる。また、対象物の動きを予測せずに、対象物を画像中心に移動するようにだけ制御する。そして、対象物が画像中心に近づくほど動きがゆっくりとなり、対象物が画像中心にあるときには動作が停止する。また、対象物が画像中心から離れたときは、画像中心に戻す動作が早くなる。このため、複雑な処理をせずに、対象物が画像内から消えてしまうフレームアウトをしにくくすることができる。
【００１１】
また、前記制御部は、チルト方向への移動速度又は移動加速度は、パン方向への移動速度及び移動加速度と比較して小さくなるように移動制御を実行することを特徴としてもよい。
この構成によれば、通常はチルト方向の動きはパン方向の動きより小さいので、チルト方向への移動速度又は移動加速度を小さくすることにより、スムーズな移動動作を実行させることができる。
【００１２】
また、前記制御部は、対象物の重心を検出し、検出された対象物の重心を画像中心に移動させるように前記第１の電動機及び前記第２の電動機の動作制御を実行することを特徴としてもよい。
この構成によれば、対象物の重心のみを追尾するため、画像処理の負荷を軽減することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明にかかる自動追尾方法及び自動追尾雲台によれば、処理を複雑化せずに画像内の対象物を追尾することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】自動追尾雲台の概略構成を示す説明図である。
【図２】自動追尾制御方法を説明する説明図である。
【図３】制御テーブルの例を示す説明図である。
【図４】他の自動追尾制御方法を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１に、本実施形態の自動追尾雲台及び撮像装置の概略構成を示す。
本実施形態として、特にスポーツ時において選手自身が自らの動作を記録する場合を想定している。補助者なしで自らを撮影する際には、カメラを雲台に取り付け、撮影中は誰もカメラを操作してくれない。したがって、動きによっては画像から外れてしまうことがあるので、これを防止するのが本実施形態における目的である。
撮像装置１０としては所定周期で動画撮影できるカメラが用いられる。以下、撮像装置をカメラと称して説明する。
【００１６】
本実施形態の自動追尾雲台２０は、カメラ１０を取り付ける取付部２２が設けられており、少なくともパン方向（鉛直軸を中心として回転する方向）と、チルト方向（水平軸を中心として回転する方向）に取付部２２に回転可能となるように設けられている。
図１では取付部２２を単純化した一例を示している。取付部２２は、カメラ１０が固定される固定部２２ａ、固定部２２ａの下方に位置する基部２２ｂと、基部２２ｂに対して固定部２２ａをチルト方向に動作させる回動部２２ｃとを有している。
【００１７】
取付部２２の基部２２ｂには、取付部２２をパン方向に回転駆動させる第１の電動機２４が取り付けられ、取付部２２の回動部２２ｃには取付部２２の固定部２２ａをチルト方向に回転駆動させる第２の電動機２６が設けられている。
第１の電動機２４及び第２の電動機２６は、制御部３０から出力される制御信号によって制御される。
【００１８】
自動追尾雲台２０には、カメラ１０をパン方向及び／又はチルト方向に回転制御するための制御部３０が設けられている。この制御部３０は、自動追尾雲台２０の構成として一体に構成されていることが好ましいが、説明のために図１では取付部２２とは別体となるように図示している。
【００１９】
続いて、制御部３０の構成及び概略動作について説明する。
制御部３０は、ＣＰＵ、メモリ等から構成され、予め設定された動作プログラムによって動作し、第１の電動機２４及び第２の電動機２６の回転動作を制御する。
【００２０】
カメラ１０から出力された画像データは、撮影された所定周期ごとに制御部３０に入力される。
制御部３０では、対象物算出部３２が、撮影された画像データから対象物を算出する。ここで対象物は、予め設定された顔データと比較することによって算出する顔認識、服の色で算出する色認識、又は人物を特定した後にそれを追跡するパーティクルフィルタなどの方法を採用することができる。
【００２１】
続いて、制御部３０では、重心算出部３４が対象物の重心を算出する。重心の算出方法としては、画像上における対象物のＸ座標（パン方向の座標）の平均とＹ座標（チルト方向の座標）の平均を出すことで算出できる。
そして、制御部３０の位置比較部３６では、対象物の重心と、画像中心の位置を比較し、対象物の重心と画像中心との間の距離を算出する。距離は、画面上でパン方向、チルト方向のそれぞれの距離を算出する。
【００２２】
制御部３０の制御信号出力部３８は、位置比較部３６で算出された、対象物の重心と画像中心との距離に基づいて、第１の電動機２４及び第２の電動機２６へ制御信号を出力する。
制御信号出力部３８は、対象物の重心と画像中心との間のパン方向の距離に基づいて、第１の電動機２４へ制御信号を出力し、対象物の重心と画像中心との間のチルト方向の距離に基づいて、第２の電動機２６へ制御信号を出力する。
【００２３】
制御信号出力部３８では、対象物の重心が画像中心に近いほど移動速度又は移動加速度が小さくなり、対象物の重心が画像中心から遠いほど移動速度又は移動加速度が大きくなるように、第１の電動機２４及び第２の電動機２６へ制御信号を出力する。
【００２４】
また、特に本実施形態のようにスポーツ時における自らの動作を撮影する場合、画像内での動きとしてパン方向の動きよりもチルト方向の動きは小さいことが多い。
そこで制御信号出力部３８は、チルト方向への移動速度又は移動加速度は、パン方向への移動速度及び移動加速度と比較して小さくなるように第１の電動機２４及び第２の電動機２６へ制御信号を出力する。
【００２５】
以下、制御部３０における制御動作の詳細を説明する。
図２〜図３に、予め設定した制御テーブルに基づいた制御動作の例を示す。
本実施形態では、対象物の重心と画像中心とのパン方向の距離を、画像中心と画像外枠とのパン方向の距離で除算した数値をＰｘ、対象物の重心と画像中心とのチルト方向の距離を、画像中心と画像外枠とのチルト方向の距離で除算した数値をＴｘとする。
すなわち、Ｐｘ及びＴｘは、画像中心と画像外枠とのパン方向及びチルト方向の距離Ｐｍａｘ及びＴｍａｘを１として、正規化して無次元量化したものである。
【００２６】
図３に示す例では、対象物の重心のパン方向の位置が０≦Ｐｘ＜（１／３）Ｐｍａｘであれば、加速度はＡＰｂａｓｅ、速度はＳＰｂａｓｅ×（１／２）Ｐｘと設定されている。
すなわち、対象物の重心が画像中心からパン方向の画像外枠までの１／３の距離に位置している場合、移動加速度は基準パン方向加速度であって、移動速度は基準パン方向目標速度に対して（１／２）Ｐｘを乗算したものである。
なお、ＡＰｂａｓｅは基準パン方向加速度であって、雲台の構造や第１の電動機２４の仕様によって定まる。ＳＰｂａｓｅは基準パン方向目標速度であって、雲台の構造や第１の電動機２４の仕様によって定まる。
【００２７】
対象物の重心のパン方向の位置が（１／３）Ｐｍａｘ≦Ｐｘ＜（２／３）Ｐｍａｘであれば、加速度はＡＰｂａｓｅ、速度はＳＰｂａｓｅ×Ｐｘと設定されている。
すなわち、対象物の重心が画像中心からパン方向の画像外枠までの１／３〜２／３の距離に位置している場合、移動加速度は基準パン方向加速度であって、移動速度は基準パン方向目標速度に対してＰｘを乗算したものである。
【００２８】
対象物の重心のパン方向の位置が（２／３）Ｐｍａｘ≦Ｐｘ≦Ｐｍａｘであれば、加速度はＡＰｂａｓｅ＋ＡＰｋ×（Ｐｘ−（２／３）Ｐｍａｘ）、速度はＳＰｂａｓｅ×Ｐｘと設定されている。ＡＰｋはパン方向の加速度係数である。
すなわち、対象物の重心が画像中心からパン方向の画像外枠までの２／３の距離から画像外枠までに位置している場合、移動加速度は基準パン方向加速度に、所定加速度係数に距離に応じた係数を乗じたものを加算したものである。移動速度は、基準パン方向目標速度に対してＰｘを乗算したものである。
【００２９】
また、チルト方向については、対象物の重心のチルト方向の位置が０≦Ｔｘ＜（１／２）Ｔｍａｘであれば、加速度はＡＴｂａｓｅ、速度はＳＴｂａｓｅ×（２／３）Ｔｘと設定されている。
すなわち、対象物の重心が画像中心からチルト方向の画像外枠までの１／２の距離に位置している場合、移動加速度は基準チルト方向加速度であって、移動速度は基準チルト方向目標速度に対して（２／３）Ｔｘを乗算したものである。
なお、ＡＴｂａｓｅは基準チルト方向加速度であって、雲台の構造や第２の電動機２６の仕様によって定まる。ＳＴｂａｓｅは基準チルト方向目標速度であって、雲台の構造や第２の電動機２６の仕様によって定まる。
【００３０】
対象物の重心のチルト方向の位置が（１／２）Ｔｍａｘ≦Ｔｘ≦Ｔｍａｘであれば、加速度はＡＴｂａｓｅ、速度はＳＴｂａｓｅ×Ｔｘと設定されている。
すなわち、対象物の重心が画像中心からチルト方向の画像外枠までの１／２の距離から画像外枠までに位置している場合、移動加速度は基準チルト方向加速度であって、移動速度は、基準チルト方向目標速度に対してＴｘを乗算したものである。
【００３１】
つまり、対象物の重心の位置が、画像中心からパン方向又はチルト方向に離れている場合には、画像中心からの距離に応じた係数を基準加速度又は基準速度に乗算して、画像中心に近いほど移動加速度又は移動速度を遅くし、画像中心から離れるほど移動加速度又は移動速度を速くするようにしている。
【００３２】
なお、人間の移動として、垂直方向すなわち重力に逆らってフレームアウトするほど敏捷な移動の可能性は、水平方向に移動してフレームアウトする可能性よりも少ないと考えられる。
そこで、チルト方向の移動加速度及び移動速度は、パン方向の移動加速度及び移動速度よりも小さくなるように設定している。
【００３３】
なお、上述した制御テーブルの内容については上記の内容に限定するものではなく、異なる算出式を用いてもよい。
【００３４】
なお、上述したような算出式ではなく、図４に示すように、画像中心と画像外枠（フレーム）との距離をパン方向及びチルト方向でそれぞれ任意の所定数で分割してエリアを作成しておき、そのエリアにおけるパン方向の移動速度及び移動加速度、並びにチルト方向の移動速度及び移動加速度を設定してもよい。エリアごとに設定する移動速度及び移動加速度は、画像中心に近いエリアほど小さく、画像中心から離れたエリアほど大きくなるように設定する。
【符号の説明】
【００３５】
１０   撮像装置（カメラ）
２０   自動追尾雲台
２２   取付部
２２ａ 固定部
２２ｂ 基部
２２ｃ 回動部
２４   第１の電動機
２６   第２の電動機
３０   制御部
３２   対象物算出部
３４   重心算出部
３６   位置比較部
３８   制御信号出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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