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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kameraverbundsystem,
in dem mehrere Kameras verknüpft
sind, um das gleiche Objekt zu filmen.
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Hintergrund
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Auf
dem Gebiet der Überwachungskameras wird
herkömmlicherweise
ein Kameraverbundsystem vorgeschlagen. Im Kameraverbundsystem sind
mehrere Kameras voneinander beabstandet angeordnet. Diese multiplen
Kameras ändern
ihre Richtungen über
einen einzigen Auslöser,
um das gleiche Objekt zu filmen.
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In
einem solchen herkömmlichen
Kameraverbundsystem wird die Aufnahmerichtung bei Verbundbetrieb
in jeder der Kameras in Voraus eingestellt. Wenn Verbundbetrieb
angewiesen wird, drehen sich die Kameras dann in die im Voraus eingestellten
Richtungen. Dementsprechend filmen multiple Kameras das gleiche
Objekt.
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Im
herkömmlichen
System wird eine Verbundfunktion nur in der im Voraus eingestellten
Richtung erreicht. Im Unterschied zu diesem herkömmlichen System ist konventionell
ein System vorgeschlagen worden, bei dem die Verbundfunktion ohne eine
Voreinstellung erreicht werden kann. Ein System dieses Typs ist
mit einer Masterkamera und einer Slavekamera konfiguriert. Wenn
die Masterkamera gedreht wird, wird die Richtung der Masterkamera
zu einer übergeordneten
Steuervorrichtung geschickt. Die Steuervorrichtung berechnet die
Richtung der Slavekamera, mit der diese der Masterkamera folgen muss,
d.h. die Richtung der Slavekamera, bei der sie das gleiche Objekt
wie die Masterkamera filmt. Danach gibt die Steuervorrichtung der
Slavekamera Anweisungen bezüglich
der Richtung, und die Slavekamera wird den Anweisungen gemäss gedreht.
Wenn multiple Slavekameras vorhanden sind, werden die Richtungen
der multiplen Slavekameras nacheinander berechnet und angewiesen.
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In
einem in JP-A-2003-284 050 offenbarten Kameraverbundsystem wird
des Weiteren bei Drehung einer Masterkamera die Richtung der Masterkamera
an die Slavekameras geschickt. Dann werden die Richtungen der Slavekameras,
mit denen diese der Masterkamera folgen müssen, berechnet, und sie werden
so gedreht, dass sie die berechnete Richtung einschlagen.
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In
dem oben beschriebenen, konventionellen Kameraverbundsystem werden
eine Reihe von Prozessen ausgeführt,
in denen eine Masterkamera bewegt wird, die Master kamera dann ihre
Richtung an eine Steuervorrichtung schickt, die Steuervorrichtung die
Richtungen der Slavekameras berechnet, um die Slavekameras bezüglich der
Richtungen anzuweisen, und die Slavekameras bewegt werden. Eine ähnliche
Reihe von Prozessen ist in der Konfiguration erforderlich, in der
Slavekameras die Berechnungen ausführen. Da eine solche Reihe
von Prozessen Zeit erfordert, ist es wahrscheinlich, dass sich die
zeitliche Verzögerung
zwischen den Operationen der Masterkamera und der Slavekamera vergrössert.
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Es
kann auf EP-A-0 529 317 Bezug genommen werden, in der die Merkmale
des Oberbegriffs der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
Es kann ferner auf US-A-2003/210
329 und US-A-2002/118 969 Bezug genommen werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wird in den Ansprüchen definiert.
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Die
Erfindung wurde vor dem Hintergrund gemacht. Ein Vorteil der Erfindung
besteht darin, dass sie ein Kameraverbundsystem zur Verfügung stellen
kann, in der eine Slavekamera einer Masterkamera schnell folgen
kann.
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Eine
Ausführungsform
der in den Ansprüchen
definierten Erfindung kann ein Kameraverbundsystem umfassen. Zum
Kameraverbundsystem gehören:
eine Mehrzahl von drehbaren Kameravorrichtungen; und eine mit der
Mehrzahl von Kameravorrichtungen verbundene Steuervorrichtung, worin
die Steuervorrichtung Masterkamera-Richtungsinformation zur Verfügung stellt,
die die Mehrzahl von Kameravorrichtungen einschliesslich der Masterkamera über die
Richtung einer aus der Mehrzahl von Kameravorrichtungen ausgewählten Masterkamera
unterrichtet, und jede gegebene Kameravorrichtung aus der Mehrzahl
von Kameravorrichtungen enthält:
einen Speichermodul für
relative Positionsdaten, der relative Positionsdaten für diese
gegebene Kameravorrichtung sowie für die eine oder mehr als eine
weitere, nicht diese gegebene Kameravorrichtung darstellende Kameravorrichtung
speichert; einen Richtungsinformations-Umwandlungsmodul, der die
Masterkamera-Richtungsinformation in Slavekamera-Richtungsinformation
umwandelt, die es jeder gegebenen Kameravorrichtung ermöglicht,
der Masterkamera auf der Grundlage der relativen Positionsdaten
als Slavekamera zu folgen, wenn von der einen oder mehr als einen
anderen Kameravorrichtung eine die Masterkamera ist; sowie einen
Drehsteuermodul, der den Drehmechanismus der gegebenen Kameravorrichtung
in Übereinstimmung
mit der Masterkamera-Richtungsinformation steuert, wenn die gegebene
Kameravorrichtung die Masterkamera ist, und der den Drehmechanismus
der gegebenen Kameravorrichtung in Übereinstimmung mit der Slavekamera-Richtungsinformation
steuert, wenn die gegebene Kameravorrichtung nicht die Masterkamera ist.
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Konfigurationsgemäss liefert
die Steuervorrichtung die Masterkamera-Richtungsinformation an die
Mehrzahl der Kameras. Jede gegebene Kamera wird in Übereinstimmung
mit der Masterkamera-Richtungsinformation gedreht, wenn sie als
Masterkamera funktioniert. Des Weiteren wandelt jede gegebene Kamera
die Masterkamera-Richtungsinformation auf der Basis der relativen
Positionsdaten in Slavekamera-Richtungsinformation um, wenn sie als
Slavekamera funktioniert, und wird in Übereinstimmung mit der Slavekamera-Richtungsinformation
gedreht. Auf diese Weise wird die gleiche Masterkamera-Richtungsinformation
an die Mehrzahl von Kameras geschickt, und die Operationen der Masterkamera
und der Slavekamera erfolgen gleichzeitig. Somit wird die zeitliche
Verzögerung
zwischen den Operationen der Masterkamera und der Slavekamera (die
Verzögerung
der Slavekamera) verringert.
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Eine
weitere Ausführungsform
der in den Ansprüchen
definierten Erfindung umfasst eine Kameravorrichtung. Die Kameravorrichtung
enthält:
einen Speichermodul für
relative Positionsdaten, der relative Positionsdaten für die Kameravorrichtung
sowie für
die eine oder mehr als eine weitere, nicht die Kameravorrichtung
darstellende Kameravorrichtung speichert; einen Kommunikationsmodul,
der zusammen mit der einen oder mehr als einen weiteren Kameravorrichtung
an eine Steuervorrichtung angeschlossen ist und Masterkamera-Richtungsinformation
empfängt,
die die Richtung einer aus einer Mehrzahl von Kameravorrichtungen
einschliesslich der Kameravorrichtung sowie der einen oder mehr
als einen weiteren Kameravorrichtung ausgewählten Masterkamera anweist;
einen Richtungsinformations-Umwandlungsmodul, der die Masterkamera-Richtungsinformation
in Slavekamera-Richtungsinformation umwandelt, die es der Kameravorrichtung
ermöglicht,
auf der Grundlage der relativen Positionsdaten der Masterkamera
zu folgen, wenn eine von der einen oder mehr als einen weiteren
Kameravorrichtung die Masterkamera ist; und einen Drehsteuermodul,
der einen Drehmechanismus der Kameravorrichtung in Übereinstimmung
mit der Masterkamera-Richtungsinformation steuert, wenn die Kameravorrichtung
die Masterkamera ist, und der den Drehmechanismus der Kameravorrichtung
in Überinstimmung
mit der Slavekamera-Richtungsinformation steuert, wenn die Kameravorrichtung
nicht die Masterkamera ist. Konfigurationsgemäss kann ähnlich dem Aspekt des Kameraverbundsystems
die zeitliche Verzögerung
zwischen den Operationen der Masterkamera und der Slavekamera verringert
werden.
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Daneben
kann die Kameravorrichtung enthalten: einen Master-Slave-Bestimmungsmodul,
der auf der Grundlage der durch die Steuervorrichtung gelieferten
Master kamera-Richtungsinformation feststellt, ob die Kameravorrichtung
die Masterkamera ist; und einen Masterkamera-Identifiziermodul,
der eine Masterkamera unter den anderen Kameravorrichtungen identifiziert,
wenn die Kameravorrichtung nicht die Masterkamera ist, worin der
Richtungsinformations-Umwandlungsmodul auf der Grundlage der relativen
Positionsdaten für
eine der anderen Kameravorrichtungen, die durch den Masterkamera-Identifiziermodul
in den relativen Positionsdaten für die anderen Kameravorrichtungen
identifiziert worden ist, die im Speichermodul für relative Positionsdaten gespeichert
sind, die Masterkamera-Richtungsinformation in Slavekamera-Richtungsinformation
umwandeln kann. Konfigurationsgemäss kann die Kameravorrichtung
der unter der Mehrzahl anderer Kameras identifizierten Masterkamera
folgen. Daher kann eine bevorzugte Verbundfunktion erhalten werden,
obwohl die Anzahl von Kameras gross ist.
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Des
Weiteren kann in der Kameravorrichtung der Kommunikationsmodul die
Masterkamera-Richtungsinformation ungeachtet dessen hereinnehmen, ob
eine Bestimmungsadresse für
die Kameravorrichtung oder für
eine von der einen oder mehreren weiteren Kameravorrichtungen vorgegeben
wird; und der Master-Slave-Bestimmungsmodul
und der Masterkamera-Identifiziermodul können auf der Grundlage der
Adressinformation in der Masterkamera-Richtungsinformation einen
Bestimmungsprozess und einen Identifizierungsprozess ausführen. Konfigurationsgemäss kann
eine bevorzugte Verbundfunktion durch eine einfache Konfiguration
gewonnen werden, in der für
die andere Kamera bestimmte Information durch Kommunikationen hereingenommen wird.
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Wie
oben beschrieben, kann in der Erfindung die Slavekamera der Masterkamera
rasch folgen, und die zeitliche Verzögerung zwischen den Operationen
der Masterkamera und der Slavekamera kann verringert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Die
beigefügten
Zeichnungen sind dieser Beschreibung einverleibt und bilden einen
Teil von ihr. Die Zeichnungen exemplifizieren bestimmte Aspekte
der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, einige
Prinzipien der Erfindung zu erläutern.
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1 ist
ein Blockdiagramm, das ein Kameraverbundsystem einer erfindungsgemässen Ausführungsform
veranschaulicht;
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2 ist
ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Kameravorrichtung
veranschaulicht;
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3 ist
ein Diagramm, das eine beispielhafte Positionsdatentabelle veranschaulicht;
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4 ist
ein Diagramm, das einen Umwandlungsprozess von Masterkamerarichtung
zu Slavekamerarichtung veranschaulicht;
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5 ist
ein Diagramm, das einen Umwandlungsprozess von Masterkamerarichtung
zu Slavekamerarichtung veranschaulicht; und
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6 ist
ein Ablaufdiagramm, das die Arbeit des Kameraverbundsystems veranschaulicht.
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EINGEHENDE BESCHREIBUNG
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Die
folgende eingehende Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen.
Obwohl die Beschreibung beispielhafte Implementierungen enthält, sind
andere Implementierungen möglich,
und Änderungen
können
an den beschriebenen Implementierungen angebracht werden, ohne den
Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die folgende eingehende Beschreibung
und die beigefügten
Zeichnungen schränken
die Erfindung nicht ein. Stattdessen wird der Rahmen der Erfindung
durch die beigefügten
Ansprüche
definiert.
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Hierunter
wird ein Kameraverbundsystem einer erfindungsgemässen Ausführungsform unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 illustriert
ein Kameraverbundsystem der Ausführungsform.
In 1 hat ein Kameraverbundsystem 10 vier
Kameravorrichtungen 12. Die Kameravorrichtung 12 ist
eine Überwachungskameravorrichtung,
die an einer Decke hängend
angeordnet ist. Die (nicht gezeigten) vier Überwachungskameravorrichtungen
sind voneinander beabstandet angeordnet. Die Kameravorrichtung 12 hat
einen Drehtisch oder -vorsatz, der in einer Schwenkrichtung und
einer Neigerichtung gedreht werden kann.
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Vier Überwachungskameras 12 sind
mit einer Vier-Bildschirm-Einheit 14 verbunden, und die Vier-Bildschirm-Einheit 14 ist
mit einem Mastermonitor 16 verbunden. Weiter sind die vier Überwachungskameras 12 über eine
Schnittstelle 18 vom Typ RS232C oder RS485 an einen Personalcomputer 20 angeschlossen.
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In
dem in 1 gezeigten Kameraverbundsystem 10 schicken
die vier Kameravorrichtungen 12 Videosignale an die Vier-Bildschirm-Einheit 14.
Die Vier-Bildschirm-Einheit 14 zeigt
die Bilder von den vier Kameravorrichtungen 12 auf dem
Mastermonitor 16 an. Wie in der Zeichnung gezeigt, ist
der Bildschirm des Mastermonitors 16 in vier Flächen unterteilt,
und vier Kamerabilder werden gleichzeitig angezeigt.
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Ausserdem
schickt der Personalcomputer 20 Steuerdaten an die vier
Kameravorrichtungen 12, die Anweisungen für Kameraoperationen
geben. Die vier Kameravorrichtungen 12 werden in Übereinstimmung
mit den Steuerdaten vom Personalcomputer 20 betrieben.
Die Steuerdaten werden in Gestalt von Befehlsketten geschickt, um
verschiedene Operationen anzuweisen. Die Befehlskette enthält auch
einen Befehl zur Kameradrehung.
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Was
den Befehl für
die Drehanweisung betrifft, so wählt
der Personalcomputer 20 aus den vier Kameravorrichtungen 12 eine
Masterkamera aus. Dann wird ein Befehl geschickt, der die Masterkamera-Richtungsinformation
anzeigt. Die Masterkamera-Richtungsinformation ist Information,
die eine Aufnahmerichtung der Masterkamera anzeigt. Die Masterkamera-Richtungsinformation
kann die absolute Richtung der Masterkamera sein. Die Masterkamera-Richtungsinformation
kann auch Information über die
Richtungsänderung
(den Drehwinkel) sein, z.B. welche Richtung zu wieviel Graden ausgerichtet
ist.
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Zum
Befehl der Masterkamera-Richtungsinformation wird eine Adresse der
aus den vier Kameravorrichtungen 12 ausgewählten Masterkamera
hinzugefügt.
Der Befehl wird dann an die Masterkamera geschickt. Die Masterkamera
empfängt
die Masterkamera-Richtungsinformation und wird in Übereinstimmung
mit der Masterkamera-Richtungsinformation
gedreht.
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Ausserdem
empfangen in der Ausführungsform
die drei übrigen
Slavekameras ebenfalls den Befehl der Masterkamera-Richtungsinformation. Eine
Slavekamera wandelt die Masterkamera-Richtungsinformation in Slavekamera-Richtungsinformation
um. Die Slavekamera-Richtungsinformation ist die Richtung der Kamera,
mit der sie als Slavekamera der Masterkamera folgen muss. Konkreter
ist die Slavekamera-Richtungsinformation die Richtung, die diese
Kamera einnehmen muss, um das gleiche Objekt wie die Masterkamera
zu filmen. Ähnlich
wie die Masterkamerarichtung kann die Slavekamerarichtung die absolute
Richtung der Kamera oder Information bezüglich der Richtungsänderung
(des Drehwinkels) sein, z.B. welche Richtung zu wieviel Graden ausgerichtet
ist. Die Slavekamera wird in Übereinstimmung
mit der umgewandelten Slavekamera-Richtungsinformation gedreht.
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Auf
diese Weise funktioniert in der Ausführungsform eine einzige Kameravorrichtung 12 als eine
Masterkamera, während
die übrigen
Kameravorrichtungen 12 als Slavekameras funktionieren.
In der Ausführungsform
ist die gleiche Kameravorrichtung 12 auch so konfiguriert,
dass sie als eine Masterkamera und eine Slavekamera funktioniert,
wie hierunter beschrieben.
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2 zeigt
ein Blockdiagramm, das die Konfiguration der Kameravorrichtung 12 veranschaulicht. Die
Kameravorrichtung 12 hat einen Steuermodul 30, einen
Abbildungsmodul 32, einen Drehmechanismus 34,
einen Videoausgangsmodul 36 und einen Kommunikationsmodul 38.
Der Steuermodul 30 ist als ein Rechner konfiguriert, der
die gesamte Kameravorrichtung 12 steuert. Der Steuermodul 30 kann
als mehrere Rechner konfiguriert sein, zum Beispiel als ein Rechner
für die
Steuerung der Abbildung oder der Bildaufnahme und ein Rechner für die Drehsteuerung.
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Der
Abbildungsmodul 32, der ein Objektiv und ein Abbildungselement
wie eine CCD enthält,
erzeugt ein Videosignal und liefert es an den Steuermodul 30.
Im Steuermodul 30 verarbeitet ein Abbildungssteuermodul 40 das
Videosignal. Dann steuert der Abbildungssteuermodul 40 den
Videoausgangsmodul 36 und schickt das Videosignal an die Vier-Bildschirm-Einheit 14.
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Der
Drehmechanismus 34 hat einen Schwenkmechanismus und einen
Neigemechanismus, und der Schwenkmechanismus und der Neigemechanismus
haben einen Schwenkmotor und einen Neigemotor. Der Drehmechanismus 34 wird
durch den Steuermodul 30 so gesteuert, dass die Kameravorrichtung 12 in
der Schwenkrichtung und in der Neigerichtung gedreht wird.
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Der
Kommunikationsmodul 38 kommuniziert mit dem Personalcomputer 20,
empfängt
Steuerdaten und liefert sie an den Steuermodul 30. Wie
oben beschrieben, wird, was die Kameradrehung betrifft, der Befehl
für die
Masterkamera-Richtungsinformation in der Gestalt von Steuerdaten
empfangen. Die Masterkamera-Richtungsinformation wird selbst dann
empfangen, wenn die Befehlsadresse die einer anderen Kamera ist.
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Was
die Kameradrehung betrifft, so hat der Steuermodul 30 einen
Master-Slave-Bestimmungsmodul 42,
einen Masterkamera-Identifiziermodul 44, einen Richtungsinformations-Umwandlungsmodul 46,
einen Speichermodul 48 für die Positionsdatentabelle
und einen Drehsteuermodul 50.
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Der
Master-Slave-Bestimmungsmodul 42 zieht die Befehlsadresse
der Masterkamera-Richtungsinformation heraus und ermittelt, ob die
Kamera selbst eine Masterkamera ist. Wenn die Befehlsadresse die
Adresse dieser Kamera ist, dann ist die Kamera selbst die Masterkamera.
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Der
Masterkamera-Identifiziermodul 44 identifiziert eine Masterkamera
unter den anderen Kameras, wenn die Kamera selbst nicht die Masterkamera ist.
Um eine Masterkamera zu identifizieren, wird die Befehlsadresse überprüft und eine
durch die Adresse angezeigte Kamera als die Masterkamera identifiziert.
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Der
Richtungsinformations-Umwandlungsmodul 46 funktioniert,
wenn die Kamera selbst nicht die Masterkamera ist. Der Richtungsinformations-Umwandlungsmodul 46 wandelt
Masterkamera-Richtungsinformation auf der Grundlage der relativen
Positionsdaten für
die Kamera und die Masterkamera in Slavekamera-Richtungsinformation
um. Wie oben beschrieben, ist die Slavekamera-Richtungsinformation
die Richtung, der die Kamera als Slavekamera der Masterkamera folgen
muss. Die relativen Positionsdaten für diese Kamera und die Masterkamera
werden im Speichermodul 48 für die Positionsdatentabelle
gespeichert.
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3 illustriert
eine beispielhafte Positionsdatentabelle. Die Positionsdatentabelle
ist eine Tabelle für
die relativen Positionen der Kamera selbst und jeder der anderen
drei Kameras. In der Ausführungsform
ist hier die Höhe
aller Kameras die gleiche, und die Richtungen am Ausgangspunkt der
horizontalen Drehung sind auch gleich festgelegt. In diesem Falle
werden die relativen Positionsdaten durch die Entfernung zwischen
den beiden Kameras angezeigt.
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Der
Richtungsinformations-Umwandlungsmodul 46 liest die relativen
Positionsdaten der durch den Masterkamera-Identifiziermodul 44 identifizierten
Masterkamera unter drei Einträgen
relativer Positionsdaten in der Positionsdatentabelle aus. Dann wandelt
der Richtungsinformations-Umwandlungsmodul 46 die Masterkamera-Richtungsinformation auf
der Grundlage der relativen Positionsdaten in Slavekamera-Richtungsinformation
um.
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Zu 2 zurückkehrend,
steuert der Drehsteuermodul 50 den Drehmechanismus 34,
um die Kamera zu drehen. Wenn die Kamera die Masterkamera ist, dreht
der Drehsteuermodul 50 den Drehmechanismus 32 in Übereinstimmung
mit der vom Personalcomputer 20 empfangenen Masterkamera-Richtungsinformation.
Wenn die Kamera die Slavekamera ist, wirkt der Drehsteuermodul 50 in Überinstimmung
mit der durch den Richtungsinformations-Umwandlungsmodul 46 umgewandelten
Slavekamera-Richtungsinformation.
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4 und 5 illustrieren
beispielhafte Gleichungen für
die Umwandlung von Masterkamera-Richtungsinformation zu Slavekamera-Richtungsinformation.
Zum leichten Verständnis
der Rechengleichungen in den Zeichnungen sind die Zeichnungen auf
den Kopf gestellt. In dem in 4 gezeigten Beispiel
sind, wie oben beschrieben, die Höhen der Kameras gleich, und
die Richtungen am Ausgangspunkt der horizontalen Drehung sind ebenfalls
gleich. Da eine solche Anordnung angenommen wird, ermöglicht die
Projektion in einen zweidimensionalen Raum eine Umwandlung der Masterkamera-Richtungsinformation
zu Slavekamera-Richtungsinformation.
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In 4 und 5 wird
die Masterkamerarichtung durch den Masterkamera-Neigungswinkel θt (tilt
angle) und den Masterkamera-Schwenkwinkel θp (pan angle) ausgedrückt. Ausserdem
wird die Slavekamerarichtung durch den Slavekamera-Neigungswinkel γt und den
Slavekamera-Schwenkwinkel γp ausgedrückt. Daneben
ist die Masterkamerabrennweite Dm die Entfernung zwischen einer
Masterkamera und einem Objekt. Die Slavekamerabrennweite Ds ist
die Entfernung zwischen einer Slavekamera und einem Objekt. Weiter
ist der Kameraabstand Dc ein Abstand zwischen einer Masterkamera
und einer Slavekamera. Der Kameraabstand Dc ist den relativen Positionsdaten
gleichwertig. Der Kameraabstand Dc beträgt zum Beispiel 5 m.
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Ausserdem
ist in 4 und 5 der Punkt H der Schnittpunkt
der Normalen vom Objekt auf eine horizontale Ebene mit der horizontalen
Ebene, in der sich die Masterkamera und die Slavekamera befinden.
Dann hat das Dreieck A Spitzen bei der Masterkamera, beim Objekt
und beim Punkt H. Das Dreieck B hat Spitzen bei der Masterkamera,
bei der Slavekamera und beim Punkt H. Das Dreieck C hat Spitzen bei
der Slavekamera, beim Objekt und beim Punkt H. Das Dreieck B ist
eine Projektion des durch die Masterkamera, die Slavekamera und
das Objekt gebildeten Dreiecks auf eine horizontale Ebene.
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5 ist
ein Diagramm, in dem diese Dreiecke von vom gesehen sind. In der
Zeichnung ist y der Abstand des Objekts vom Punkt H, x ist der Abstand der
Masterkamera vom Punkt H, und z ist der Abstand der Slavekamera
vom Punkt H. Die Abstände x,
y und z werden durch die folgenden Gleichungen mit dem Masterkamera-Neigungswinkel θt, dem Masterkamera-Schwenkwinkel θp, der Masterkamerabrennweite
Dm und dem Kameraabstand Dc ausgedrückt: x =
cos(π ÷ 180 × θt) × Dm y = sin(π ÷ 180 × θt) × Dm z = (x2 + Dc2 – 2 × x × Dc × cos(π ÷ 180 × θp))0,5
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Dann
wird der Slavekamera-Schwenkwinkel γp durch die folgenden Gleichungen
mit x, z und dem Kameraabstand Dc ausgedrückt.
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„In Fällen, wo
der Neigungswinkel ein Winkel von 90° oder darunter und der Schwenkwinkel
ein Winkel von 180° oder
darunter ist": γp
= 180 – ((acos((Dc2 + z2 – x2) ÷ (2 × Dc × z))) ÷ (π ÷ 180))
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„In Fällen, wo
der Neigungswinkel ein Winkel von 90° oder darunter und der Schwenkwinkel
ein Winkel über
180° ist": γp = 180 +
((acos((Dc2 + z2 – x2) ÷ (2 × Dc × z))) ÷ (π ÷ 180))
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„In Fällen, wo
der Neigungswinkel ein Winkel über
90° und
der Schwenkwinkel ein Winkel von 180° oder darunter ist": γp = (acos((Dc2 + z2 – x2) ÷ (2 × Dc × z))) ÷ (π ÷ 180))
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„In Fällen, wo
der Neigungswinkel ein Winkel über
90° und
der Schwenkwinkel ein Winkel über 180° ist": γp = 360 – ((acos((Dc2 + z2 – x2) ÷ (2 × Dc × z))) ÷ (π ÷ 180))
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Ausserdem
werden die Slavekamerabrennweite Ds und der Slavekamera-Neigungswinkel γt durch die
folgenden Gleichungen mit y und z ausgedrückt: Ds
= (z2 + y2 – 2 × z × y × cos(π ÷ 180 × 90))0,5
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„In Fällen, wo
der Neigungswinkel ein Winkel von 90° oder darunter ist": γt = (acos((z2 + Ds2 – y2) ÷ (2 × z × Ds))) ÷ (π ÷ 180))
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„In Fällen, wo
der Neigungswinkel ein Winkel über
90° ist": γt = 180 – ((acos((z2 + Ds2 – y2) ÷ (2 × z × Ds))) ÷ (π ÷ 180))
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Indem
die Transformation in Übereinstimmung
mit den Gleichungen erfolgt, werden die Masterkamerarichtungen (θp, θt) auf der
Grundlage der relativen Position (des Kameraabstandes Dc) von Masterkamera
und Slavekamera zu Slavekamerarichtungen (γp, γt) umgewandelt. Daneben wird
der Slave-Zoombereich unter Bezugnahme auf die gespeicherte Tabelle
aus Dc bestimmt.
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Als
Nächstes
wird die Arbeit des Kameraverbundsystems der Ausführungsform
beschrieben. Im Personalcomputer 20 wird eine der vier
Kameravorrichtungen 12 in Übereinstimmung mit der Benutzereingabe
als Masterkamera ausgewählt.
Weiter wird im Personalcomputer 20 die Masterkamera-Richtungsinformation
in Übereinstimmung
mit der Benutzereingabe erzeugt. Wie oben beschrieben, ist die Masterkamera-Richtungsinformation
eine Information, die die Aufnahmerichtung der Masterkamera anzeigt.
Dann schickt der Personalcomputer 20 einen der Masterkamera-Richtungsinformation
entsprechenden Befehl. Diesem Befehl wird eine Adresse der ausgewählten Masterkamera
hinzugefügt.
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Der
Befehl der Masterkamera-Richtungsinformation wird über die
Schnittstelle an die vier Kameravorrichtungen 12 geschickt.
Die einzelnen Kamerageräte 12 empfangen
den Befehl, wie folgt zu arbeiten.
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6 illustriert
die Arbeit einer Kameravorrichtung 12, wenn sie den Befehl
empfängt.
Im Steuermodul 30 der Kameravorrichtung 12 zieht
der Master-Slave-Bestimmungsmodul 42 die Befehlsadresse der
Masterkamera-Richtungsinformation heraus (S10) und ermittelt, ob
der Befehl für
die Kamera selbst bestimmt ist (S12). Wenn der Befehl für die Kamera
bestimmt ist (Ja bei S12), ist die Kamera selbst eine Masterkamera.
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In
diesem Falle steuert der Drehsteuermodul 50 den Drehmechanismus 34 in Übereinstimmung mit
der durch den Befehl angezeigten Masterkamera-Richtungsinformation,
um die Kamera zu drehen (S20). Für
diese Steuerung kann eine geeignete Koordinatentransformation oder
dergleichen ausgeführt werden.
Dann wird die Kameraposition nach der Drehung durch den Kommunikationsmodul 38 an
den Personalcomputer 20 gemeldet (S22).
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Wenn
andererseits der Befehl nicht für
die Kamera selbst bestimmt ist (Nein bei S12), ist die Kamera nicht
die Masterkamera. In diesem Falle identifiziert der Masterkamera-Identifiziermodul 44 die Masterkamera
unter den anderen Kameras (S14). Der Masterkamera-Identifiziermodul 44 identifiziert eine
der anderen Kameras, die durch die Befehlsadresse angezeigt wird,
als die Masterkamera.
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Wenn
die Masterkamera identifiziert worden ist, dann greift der Richtungsinformations-Umwandlungsmodul 46 auf
den Speichermodul 48 für
die Positionsdatentabelle zu, um die relativen Positionsdaten für die Masterkamera
und die Kamera auszulesen (S16). Dann wandelt der Richtungsinformations-Umwandlungsmodul 46 die
Masterkamera-Richtungsinformation auf der Grundlage der relativen
Positionsdaten in Slavekamera-Richtungsinformation um (S18). Wie
oben beschrieben, ist die Slavekamerarichtung die Kamerarichtung
(die Aufnahmerichtung), der die Kamera als Slavekamera der Masterkamera
folgen muss.
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Wenn
die Masterkamera-Richtungsinformation zu Slavekamera-Richtungsinformation
umgewandelt worden ist, steuert der Drehsteuermodul 50 den
Drehmechanismus 34 in Übereinstimmung
mit der Slavekamera-Richtungsinformation, um die Kamera zu drehen
(S20). Dann wird die Kameraposition nach der Drehung durch den Kommunikationsmodul 38 an
den Personalcomputer 20 gemeldet (S22).
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Wenn
die einzelnen Kameravorrichtungen 12 in Übereinstimmung
mit den in 6 gezeigten Schritten betrieben
werden, arbeitet das gesamte Kameraverbundsystem 10 wie
hierunter beschrieben. Die vier Kameravorrichtungen 12 empfangen, gleichviel
ob sie die Masterkamera sind oder nicht, die Masterkamera-Richtungsinformation
vom Personalcomputer 20. Die Masterkamera unter den vier Kameravorrichtungen 12 wird
in Übereinstimmung mit
der Masterkamera-Richtungsinformation gedreht. Die übrigen drei
Kameravorrichtungen 12 wandeln die Masterkamera-Richtungsinformation
in Slavekamera-Richtungsinformation um und werden in Übereinstimmung
mit der Slavekamera-Richtungsinformation gedreht. Auf diese Weise
wird eine einzige Kameravorrichtung 12 als eine Masterkamera
gedreht, während
die übrigen
drei Kameravorrichtungen 12 der Masterkamera als Slavekameras
folgen. Da alle Kameras die Masterkamera-Richtungsinforma tion gleichzeitig
empfangen und verarbeiten, arbeiten dann die Masterkamera und die
Slavekameras fast gleichzeitig.
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Ausserdem
führt,
obwohl dies nicht in der obigen Beschreibung erörtert wird, die Kameravorrichtung 12 einen
Wegbegrenzungsprozess aus, wie unten beschrieben, wenn sie als eine
Slavekamera funktioniert. Der Filmaufnahmebereich ist in der Slavekamera
und in der Masterkamera nicht der gleiche. Wenn eine Masterkamerarichtung
zu Slavekamerarichtung umgewandelt wird, weicht die Slavekamerarichtung
daher manchmal vom Aufnahmebereich der Slavekamera ab. Wenn die
Slavekamerarichtung vom Aufnahmebereich abweicht, führt die
Slavekamera den Wegbegrenzungsprozess aus. In diesem Prozess bleibt
die Slavekamera zum Beispiel am gleichen Platz, ohne der Masterkamera
zu folgen. Weiter kann die Slavekamera zum Beispiel bis zum Ende
des Aufnahmebereichs gedreht werden, um der Masterkamera innerhalb
des möglichen
Bereichs zu folgen.
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Ausserdem
kann der Verfolgungsbereich kameraseitig begrenzt sein. In einer
Situation der Kameraanordnung, in der der Rechenfehler gross ist, kann
nach Ablauf eines geeigneten Zeitabschnitts jeweils ein Eichbefehl
geschickt werden. Zum Beispiel wird ein Befehl an die Masterkamera
geschickt, der die Rückbewegung
zu einer Ausgangsposition anweist. Die Slavekamera kann aufhören, der
Masterkamera zu folgen, und zu einem normalen Überwachungszustand zurückkehren,
wenn dieser Befehl geschickt wird.
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Daneben
kann die Kameravorrichtung 12 so konfiguriert werden, dass
sie über
einen im Voraus bestimmten Zeitabschnitt hinweg automatisch arbeitet.
Die Kameravorrichtung 12 kann in Übereinstimmung mit der Arbeitsanweisung
durch einen Betreiber automatisch arbeiten. Während des automatischen Betriebs
muss der Verbundbetrieb eingeschränkt werden, um die einzelnen
Kameras getrennt zu betreiben. In der Ausführungsform wird diesbezüglich der
Verbundbetrieb zu dem Zeitpunkt aufgenommen, wenn ein Befehl vom
Steuergerät (dem
Personalcomputer) geschickt wird und der automatische Betrieb somit
leicht ausgeführt
werden kann.
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Des
Weiteren wurde in der Beschreibung die Kommunikationsform einer
RS232C oder dergleichen verwendet. Die Kommunikationsform ist aber nicht
notwendigerweise definiert. Zum Beispiel kann IPv6 gewählt werden.
Im IPv6 wird Multicasting (Broadcast-Kommunikation) unterstützt. Daher
kann die Masterkamera-Richtungsinformation leicht an mehrfache Kameravorrichtungen
verteilt werden.
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Wenn
die Ausführungsform
auf vernetzte Kameras angewendet wird, werden ausserdem eine Betriebsanweisung
einschliesslich einer Masterkamera-ID-Nummer und einer Masterkamerarichtung (Positionskoordinaten) über einen
speziellen Netzausgang verschickt. Diese Informationen werden gleichzeitig
an eine Masterkamera und an mehrere Slavekameras verschickt. Bei
dieser Datenübertragung
können
die Übermittlungsformen
für die
Masterkamera und die Slavekameras gleich oder verschieden sein.
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Ausserdem
kann in vernetzten Kameras das Kameraverbundsystem so konfiguriert
sein, dass der Betrieb durch einen autorisierten Betreiber gegenüber einem
automatischen Arbeiten bevorzugt wird. Weiter kann ein Administrator
als Systemkonfigurator den oben genannten automatischen Operationen den
Vorzug geben, und die Festlegung dieser Auswahl kann kameraseitig
getroffen werden. So können in
jedem Bereich die Operationen in feinen Schritten festgelegt werden,
d.h. für
jede Kamera, und Flexibilität
kann für
Zugriff von einem globalen Netz gewährt werden.
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Des
Weiteren schicken in der Ausführungsform,
wie in 6 beschrieben, die einzelnen Kameravorrichtungen 12 Informationen über die
Kamerarichtung an den Personalcomputer 20. Die Kamerarichtung
kann in Gestalt von Koordinatendaten geschickt werden. Im Personalcomputer 20 werden
die Kamerarichtungen auf einer Karte wie zum Beispiel einer geographischen
Datenkontrollkarte oder dergleichen (einer Karte der überwachten
Plätze,
z.B. einer Zeichnung der Innenseite eines Raumes) gezeigt. Die Ausrichtung
der horizontalen Kamerarichtung (die Schwenkrichtung) wird zum Beispiel
durch Pfeile angezeigt. Der Gesichtswinkel wird fächerartig ausgedrückt. Die
Ausrichtung der vertikalen Richtung (die Neigungsrichtung), die
Objektivstärke,
das Zoomverhältnis
und die Brennweite werden als Text ausgedrückt. Diese Informationen können während eines
im Voraus bestimmten Zeitabschnitts angezeigt werden, wenn die Bewegung
aktualisiert wird. Ausserdem können
diese Informationen auf dem Mastermonitor 16 angezeigt
werden.
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Wie
oben beschrieben, ist das Kameraverbundsystem 10 der Ausführungsform
beschrieben worden. Der Ausführungsform
zufolge wird Masterkamera-Richtungsinformation gleichzeitig an die Masterkamera
und die Slavekamera geliefert. Die Masterkamera wird in Übereinstimmung
mit der Masterkamera-Richtungsinformation gedreht. Die Slavekamera
wandelt die Masterkamera-Richtungsinformation auf der Grundlage
der relativen Positionsdaten in Slavekamera-Richtungsinformation
um und wird in Übereinstimmung
mit der Slavekamera-Richtungsinformation gedreht. Auf diese Weise
wird die Masterkamera-Richtungsinformation nicht nur zur Masterkamera,
sondern auch zur Slavekamera geschickt, und die Operationen der
Masterkamera und der Slavekamera werden gleichzeitig ausgeführt. Daher
wird die zeitliche Verzögerung
zwischen den Operationen der Masterkamera und der Slavekamera verringert,
und die Slavekamera folgt der Masterkamera rasch.
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In
der Ausführungsform
ist ausserdem die gleiche Kameravorrichtung 12 so konfiguriert,
dass sie sowohl als eine Masterkamera als auch als eine Slavekamera
funktioniert. Wenn eine Masterkamera aus den mehrfachen Kameravorrichtungen 12 korrekt
ausgewählt
worden ist, folgen daher die übrigen Kameravorrichtungen 12 der
Masterkamera. Ein Betreiber kann eine gegebene Kameravorrichtung 12 als
Masterkamera manipulieren, und daher kann der Komfort für die Betreiber
verbessert werden.
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Daneben
ermittelt eine Kameravorrichtung 12 der Ausführungsform,
ob die Kamera selbst eine Masterkamera ist, sie identifiziert eine
Masterkamera unter den übrigen,
mehrfachen Kameras, wenn die Kamera selbst nicht die Masterkamera
ist, und sie erfasst relative Positionsdaten für die identifizierte Masterkamera
und die Kamera, um aus den relativen Positionsdaten Slavekamera-Richtungsinformation
zu ermitteln. Auf diese Weise kann selbst dann eine bevorzugte Verbundfunktion
erhalten werden, wenn die Anzahl der Kameras gross ist.
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Ausserdem
zieht die Kameravorrichtung 12 der Ausführungsform Masterkamera-Richtungsinformation
heraus, gleichviel ob sie für
die Kamera selbst oder für
die andere Kamera bestimmt ist, und führt die Ermittlungen über die
Masterkamera auf der Grundlage der Bestimmungsadresse der herausgezogenen
Masterkamerainformation aus. Wenn die Bestimmungsadresse die einer
anderen Kamera ist, dann ist die durch die Adresse angezeigte Kamera die
Masterkamera. Auf diese Weise kann eine einfache Konfiguration,
bei der für
eine der anderen Kameras bestimmte Informationen durch Kommunikationen
herausgezogen werden, eine bevorzugte Verbundfunktion der Ausführungsform
erhalten.
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Durchschnittlich
qualifizierte Fachleute werden realisieren, dass an den obigen Ausführungsformen
viele Modifikationen und Variationen angebracht werden können, ohne
vom Rahmen der durch die beigefügten
Ansprüche
definierten, vorliegenden Erfindung abzuweichen.