(57)【要約】【課題】被写体を誤検出することなく追尾することを可能にした追尾機能付き撮影装置を提供すること。【解決手段】アイリス及びフォーカス調整機能を有するレンズ装置と、該レンズ装置と接続し撮像素子を有しＮＤフィルタを挿入する機能を持った撮像装置と、を含む、追尾機能付き撮影装置であって、撮影画面内における該追尾対象の有無を検出する手段と、該検出手段によって検出された該追尾対象の有無に応じて該ＮＤフィルタ値を変更するＮＤフィルタ制御手段と、を有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】
アイリス及びフォーカス調整機能を有するレンズ装置と、該レンズ装置と接続し撮像素子を有しＮＤフィルタを挿入する機能を持った撮像装置と、を含む、追尾機能付き撮影装置であって、撮影画面内における該追尾対象の有無を検出する検出手段と、該検出手段によって検出された該追尾対象の有無に応じて該ＮＤフィルタ値を変更するＮＤフィルタ制御手段と、を有することを特徴とする追尾機能付き撮影装置。 
【請求項２】
前記ＮＤフィルタ制御手段は、前記検出手段によって追尾対象が有ると検出された場合は、前記ＮＤフィルタを適切な値に設定することによってアイリスを開く制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の追尾機能付き撮影装置。
【請求項３】
前記ＮＤフィルタ制御手段は、前記検出手段によって追尾対象が無いと検出された場合は、前記ＮＤフィルタを適切な値に設定することによってアイリスを絞る制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の追尾機能付き撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体の動きに追従して映像を撮影するための追尾機能付き撮影装置及び追尾撮影方法に関する。
【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検出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にとどまるよう若しくは同等の大きさに表示されるようにズーム・チルト・パンを制御するものである。対象被写体の検出には、被写体の特徴を抽出してテンプレート化し、撮影した画像とテンプレートとを照合することで、特定の被写体の画像内での位置を検出する手法が知られている。
【０００３】
しかし、似かよった被写体や背景が画面内に存在する場合、誤った位置を検出することや、検出精度を上げるための照合処理に時間がかかってしまい速い被写体の動きに対応できないことがあった。また、被写体の特徴点の抽出や照合をする時には撮影画像が鮮鋭であるほうがテンプレート作成や画像比較のためには望ましいため、追尾する被写体に対するフォーカス調整が正確に行われている必要がある。
【０００４】
特許文献１には、アイリスを絞って被写界深度を深くした状態にて複数の被写体の特徴を算出した後、アイリスを開いて被写界深度を浅くして、所望の被写体にのみ合焦するオートフォーカス（ＡＦ）の手法が開示されている。また、特許文献２には、追尾中の目標から過大光が照射された場合においても、フィルタを切り替えることで光量を調節し、追尾を継続することができ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】特開昭６２−２５１７０８号公報
【特許文献２】特開平１１−２９５４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された従来技術は、被写界深度の調整により所望の被写体にのみ合焦することを目的とするものであり、特定の被写体を検出して撮影する場合においては、被写体の前後に撮影対象以外の物体が存在しているとき、被写体の誤判定防止に有効である。
【０００７】
しかしながら、通常、被写体が静止している状態の撮影では、被写界深度（背景のボケ具合）は撮影者の意図する映像づくりによって決定されるもので、ＡＦ精度のために被写界深度が設定されることは少ない。
【０００８】
特許文献２に開示された従来技術では、フィルタを切り替えることで光量を調節することはできるが、似かよった被写体や背景が画面内に存在する場合、正しい被写体の位置を検出することが出来ないため、被写体を誤追尾することがある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、被写体の有無に連動して、ＮＤフィルタ値を適切に制御することによって、被写体を誤検出することなく追尾することを可能にした追尾機能付き撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明に係る追尾機能付き撮影装置は、
アイリス及びフォーカス調整機能を有するレンズ装置と、該レンズ装置と接続し撮像素子を有しＮＤフィルタを挿入する機能を持った撮像装置と、を含む、追尾機能付き撮影装置であって、撮影画面内における該追尾対象の有無を検出する手段と、該検出手段によって検出された該追尾対象の有無に応じて該ＮＤフィルタ値を変更するＮＤフィルタ制御手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、被写体を誤検出することなく追尾することを可能にした追尾機能付き撮影装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１の概略図である。
【図２】実施例１における基準画像の例である。
【図３】実施例１における取得映像の例である。
【図４】実施例1におけるカメラの概略図である。
【図５】実施例1におけるＮＤフィルタユニットの詳細図である。
【図６】実施例1におけるフローチャートである。
【図７】実施例1おける追尾処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
［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。
【００１５】
本実施例の追尾システムは、操作器１、雲台１０、カメラ２０および追尾処理装置５０から構成される。
【００１６】
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、カメラ制御部１５から構成される。雲台１０は、まず追尾処理装置間通信部１２で追尾処理装置５０からの操作信号を受信する。受信した操作信号を雲台ＣＰＵ１１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、パン制御部１３ａ、チルト制御部１３ｂを制御することによって、パンモータ１４ａ、チルトモータ１４ｂを駆動させる。ズーム、フォーカス、ＮＤフィルタ挿入などの各種カメラの制御命令であった場合には、カメラ制御部１５を制御し、カメラ２０を制御する。
【００１７】
追尾処理装置５０は、画像処理部５１、画像処理メモリ５２、画像処理プロセッサ５３、テンプレートメモリ５４、追尾処理装置ＣＰＵ５５、操作器間通信部５６、雲台間通信部５７から構成される。
【００１８】
追尾処理装置５０は、まずカメラから受信した映像信号を画像処理部５１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５２に保存する。画像処理プロセッサ５３は、テンプレートメモリ５４に保存されている画像を基準画像とし、画像処理メモリ５２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。画像処理メモリ５２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TH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。
【００１９】
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ＣＰＵ５５に送る。一方、閾値TH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ＣＰＵ５５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５４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ＣＰＵ５５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ＣＰＵ５５に送信する。また、図４はカメラ２０の概略図である。
【００２１】
図４において、２１は前面レンズ、２５はズームレンズ、２６はフォーカスレンズであり、被写体像を撮像面上に結像するための撮像光学系を構成する。２４は光軸である。２７は光束を受光し光電変換するCCDやCMOSなどの撮像素子である。２２はＮＤフィルタユニットであり、本実施例では円盤状のフィルタディスクとする。透過する可視光量を波長によらず均一に、1/2、1/4、1/8などに減衰させる。また減衰量0の透明フィルタも備える。ＮＤフィルタユニット２２について詳細は図５を用いて後述する。
【００２２】
３１はフィルタ駆動部でありステッピングモーターとギアで構成されている。３２はフィルタ制御部でありＣＰＵ３４に接続されている。フィルタ駆動部３１は、フィルタ制御部３２からのステッピングパルス数によって駆動量が決定される。フィルタ駆動部３１は、ＣＰＵ１４の指令信号によって所望のＮＤフィルタの概略中心が光軸２４上に配置されるように、ＮＤフィルタユニット２２を回転軸３０の周りに回転させる。
【００２３】
２３はアイリスであり、３３はアイリス制御部であり、ＣＰＵ３４に接続されている。撮像光学系を経由して撮像した被写体は、撮像素子２７上に結像し、画像信号処理部２８において画素単位に処理され、画像データとしてメモリ３５に一旦書き込まれ、信号処理のため必要に応じて読み出しが行われる。
【００２４】
演算処理回路(CPU)３４はメモリ制御や画像信号処理部の制御も行う。メモリ３５から読み出された画像データは、画像信号処理部２８において映像モニターで表示可能な出力フォーマットに変換され、映像出力端子２９から出力される。また、ＣＰＵ３４はさらに撮像光学系のズーム・フォーカス回路（図示せず）の制御も行う。さらに、ＣＰＵ３４はアイリス制御部３３の制御と、フィルタ制御部３２の制御を行う。
【００２５】
図５はＮＤフィルタユニット２２の詳細図である。３７はフィルタを保持するフィルタ枠である。フィルタ枠３７には４枚の光学部材であるフィルタ３８、フィルタ３９、フィルタ４０、フィルタ４１が実装されている。フィルタ４８は可視光量の減衰無しであり、フィルタ４９は1/2、フィルタ５０は1/4、フィルタ５１は1/8に可視光量を減衰させる。
【００２６】
以下に、追尾処理装置ＣＰＵ５５の処理の流れについて、図６のフローチャートをもとに説明する。
【００２７】
まず、操作器間通信部５６から操作器１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１０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１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、後述の追尾処理を行う（Ｓ１５）。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。
【００２８】
最後に追尾終了の判定を行い（Ｓ１６）、操作器１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、追尾停止中へ移行する（Ｓ１７）。以上のＳ１１〜Ｓ１７の処理を繰り返すことで、被写体の追尾動作を行う。
【００２９】
次に、追尾処理Ｓ１５の詳細について、図７のフローチャートをもとに説明する。
【００３０】
追尾処理装置ＣＰＵ５５は追尾開始処理のはじめに、雲台１０のパン・チルト位置およびカメラ２０の状態が初期状態になるように、雲台１０へ動作コマンドを送信する（Ｓ２１）。初期状態へ移行したら、ＮＤフィルタユニット２２を減衰量無しのフィルタ３８に設定し、その結果アイリス２３を絞り被写界深度を深い状態とする（Ｓ２２）。
【００３１】
その後、前述の画像処理プロセッサ５３から被写体情報を受信し、画面内に被写体が存在するかを判別する（Ｓ２３）。被写体が存在した場合には、すでにアイリス２３が開放かどうかを検出する（Ｓ２４）。アイリス２３が開放であれば、パンモータ１４ａ、チルトモータ１４ｂを駆動させ自動追尾動作を行う（Ｓ２６）。アイリス２３が開放でなければ、アイリス２３が開放になる値のＮＤフィルタ３９、４０、４１のいずれかを選択し挿入する（Ｓ２５）。
【００３２】
以上のように、追尾開始から最初に被写体を認識するまでの間は、ＮＤフィルタを減衰量無しに設定し、被写界深度が深い状態にしておく。これは、追尾開始時の被写体との距離範囲を出来るだけ大きくすることで、より被写体認識が容易になるようにするためである。一方、被写体認識後はＮＤフィルタを挿入することでアイリスを開放とし、被写界深度を浅くすることで、追尾対象以外にフォーカスが合いにくくなり、誤追尾を防ぐことが出来る。
【００３３】
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。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。
【００３４】
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形状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。また、カラー映像にした際の認識方法には、色相による判別手法を組み合わせてもよい。また、被写体認識の閾値THは固定としたが、ＮＤフィルタの挿抜前後等で値を変更してもよい。また、ＮＤフィルタを４つのフィルタのターレット式としたが、グラデーション式のＮＤフィルタを用いてもよい。
【００３５】
以上の構成及び動作により、被写体を誤検出することなく追尾することを可能にした追尾機能付き撮影装置を提供することができるという効果が得られる。
【００３６】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの値や実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形及び変更をすることができる。
【符号の説明】
【００３７】
1  操作器、10  雲台、20  カメラ、22  NDフィルタユニット、23  アイリス、
26  フォーカスレンズ、50  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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