JP2001169170A - 自動追尾装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】カメラの撮影画面内に不感帯の範囲を設定し、
追尾すべき被写体の位置を示す重心座標がその不感帯の
範囲にあるときにはカメラ４０の撮影方向を静止させた
状態にし、重心座標が不感帯の範囲を越えたときにその
重心座標に基づいてカメラの撮影方向を移動させて自動
追尾の動作を行うことで、カメラの動作を極力少なくし
て見やすい映像により被写体を自動追尾することができ
る自動追尾装置を提供する。 【解決手段】画像処理プロセッサ５２は、カメラ４０で
撮影された画像から移動する被写体を抽出し、その被写
体の位置を示す重心座標を求める。ＣＰＵ５４は、その
重心座標が画面の中央部分に設定された不感帯の範囲に
あるか否かを判断し、不感帯の範囲であれば、カメラ４
０をパン・チルト動作させないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動追尾装置に係
り、特にカメラの撮影方向を自動で移動させて所望の被
写体を自動追尾する自動追尾装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動追尾装置は、雲台に搭載したテレビ
カメラをモータ駆動によりパン・チルトさせてカメラの
撮影方向を自動で変更し、移動する被写体（移動物体）
を自動追尾する装置である。自動追尾の方法として特公
平６−１４６９８号公報に記載のものが一般的に知られ
ている。この方法は、カメラから得られる映像信号から
所定時間間隔の２フレーム分の画像の差を求めて移動す
る被写体の画像を抽出し、その被写体の画像の重心位置
から被写体の移動量及び移動方向を検出する。そして、
移動する被写体が常に画面中央部となるように、検出し
た被写体の移動量及び移動方向に基づいてカメラの撮影
方向を雲台により自動で動かすというものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の自動
追尾の方法では、追尾すべき被写体が常時撮影画面の中
央付近となるようにカメラをパン・チルト動作させるよ
うにしているため、被写体がカメラの撮影範囲内で左右
に少し動いただけでも常にカメラがパン・チルト動作す
ることになり、画面がブレたように見え、カメラの映像
が見にくくなるという問題があった。

【０００４】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、追尾すべき被写体の動作に対して、カメラの動
作を極力少なくして見やすい映像により被写体を自動追
尾することができる自動追尾装置を提供することを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、カメラの撮影方向を移動させて、追尾す
べき被写体を自動追尾する自動追尾装置において、前記
追尾すべき被写体の位置を検出する追尾位置検出手段
と、前記追尾すべき被写体の位置が前記カメラで撮影さ
れる画像の画面内に設定される所定の不感帯の範囲内に
あるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段によっ
て前記追尾すべき被写体の位置が前記不感帯の範囲内で
あると判定したときには、前記カメラの撮影方向を移動
させず、前記判定手段によって前記追尾すべき被写体の
位置が前記不感帯の範囲外であると判定したときには、
前記被写体を追尾する方向に前記カメラの撮影方向を移
動させる制御手段と、を備えたことを特徴としている。

【０００６】本発明によれば、カメラで撮影される画像
の画面内に不感帯を設定し、追尾すべき被写体の位置が
その不感帯の範囲外に移動した場合にのみ被写体を追尾
する方向にカメラの撮影方向を移動させるようにしたた
め、被写体が画面内で多少移動してもカメラの撮影方向
が移動することがなく、見やすい映像により被写体を自
動追尾することができるようになる。

【０００７】また、画面内の追尾すべき被写体の位置に
応じて不感帯の範囲を変化させるようにし、例えば、追
尾すべき被写体の位置が画面中央にある程不感帯の範囲
を広くし、追尾すべき被写体の位置が画面の端に行く程
不感帯の範囲を狭くすることにより、被写体が画面から
外れて追尾不能に陥るという不具合を適切に防止するこ
とができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る自動追尾装置の好ましい実施の形態を詳述する。

【０００９】図１は、本発明が適用される自動追尾機能
搭載のリモコン雲台システムの全体構成図である。同図
に示すリモコン雲台システムは、リモコン雲台１０（以
下、単に雲台１０という）、雲台コントローラ１２、及
び、画像処理装置１４とから構成される。雲台１０は、
テレビカメラ（以下、単にカメラという）を収容するハ
ウジング１５と、ハウジング１５をパンニング及びチル
ティングさせる雲台本体１６とから構成される。ハウジ
ング１５の前面には透明の保護ガラス１７が設けられ、
ハウジング１５内に収納されたカメラはこの保護ガラス
１７を介してハウジング１５外部の映像を撮影する。

【００１０】上記ハウジング１５は、雲台本体１６から
延設されたチルト軸（図示せず）に支持され、このチル
ト軸は雲台本体１６に内蔵されたチルトモータによって
回転駆動される。また、雲台本体１６は図示しない据付
台上に固定されたパン軸１８によって支持され、このパ
ン軸１８は雲台本体１６に内蔵されたパンモータによっ
て回転駆動される。従って、雲台本体１６に内蔵された
パンモータとチルトモータが駆動されると、ハウジング
１５に収納されたカメラがパン・チルト動作し、カメラ
の撮影方向が変更される。

【００１１】上記雲台コントローラ１２は、雲台１０に
ケーブルを介して接続され（尚、専用回線、公衆回線等
の通信回線を介して接続することも可能である。）、雲
台コントローラ１２に設けられている各種操作部材の操
作に基づいて制御信号を雲台１０に送信し、雲台１０及
び雲台１０に搭載されたカメラの各種動作を制御する。
本発明において雲台コントローラ１２は、自動追尾機能
により、画像処理装置１４から与えられる追尾すべき被
写体の位置（以下で示す重心位置）に基づいて雲台１０
のハウジング１５をパン・チルトさせる制御信号を雲台
１０に送信し、カメラの撮影方向（パン・チルト位置）
を追尾すべき被写体の方向に移動させるコントローラと
して機能する。

【００１２】図２は、上記リモコン雲台システムの構成
を示したブロック図である。同図に示すように雲台１０
のハウジング１５に収納されるカメラ４０は、カメラ本
体４２とカメラ本体４２に装着されるレンズ装置４４と
から構成される。カメラ本体４２は、撮像素子や所要の
処理回路を備えており、撮像素子によって撮影した画像
（動画）を映像信号として外部に出力する。撮影開始や
終了等の撮影動作の制御は雲台コントローラ１２から雲
台１０を介して与えられる制御信号に基づいて行われ
る。

【００１３】レンズ装置４４は、モータ駆動可能なフォ
ーカスレンズやズームレンズ等の光学部材を備えてお
り、フォーカスレンズやズームレンズが移動することに
よりカメラ４０のフォーカス、ズームの調整が行われ
る。フォーカスやズーム等のレンズ装置４４の動作に関
する制御は、カメラ本体４２と同様に雲台コントローラ
１２から与えられる制御信号に基づいて行われる。

【００１４】雲台１０は、上述のように雲台コントロー
ラ１２から与えられる制御信号によりハウジング１５を
駆動し、カメラ４０をパン・チルト動作させると共に、
カメラ本体４２又はレンズ装置４４の制御に関して雲台
コントローラ１２から与えられる制御信号をカメラ本体
４２又はレンズ装置４４に転送する。

【００１５】画像処理装置１４は、雲台コントローラ１
２が自動追尾モードとなっているときに有効に作用する
装置であり、同図に示すように主としてＹ／Ｃ分離回路
４６、画像メモリ５０、画像処理プロセッサ５２、ＣＰ
Ｕ５４等から構成される。Ｙ／Ｃ分離回路４６は、カメ
ラ４０のカメラ本体４２から出力された映像信号を輝度
信号（Ｙ信号）と色差信号に分離する。ここで分離され
た輝度信号はＡ／Ｄコンバータ４８によってデジタル信
号（以下、画像データという）に変換され、画像メモリ
５０に書き込まれる。尚、画像メモリ５０には、後述の
ように２フレーム分の画像データが書き込まれる。

【００１６】画像処理プロセッサ５２は、Ｙ／Ｃ分離回
路４６から映像信号に同期して与えられる同期信号に基
づいて、２フレーム分の画像データを画像メモリ５０に
記憶させると共に、画像メモリ５０に記憶した画像デー
タを読み出して、その画像データに基づいてカメラ４０
で追尾すべき被写体の位置を検出するための処理を行
う。尚、画像処理プロセッサ５２の処理内容についての
詳細は後述する。

【００１７】ＣＰＵ５４は、画像処理プロセッサ５２で
の処理結果に基づきカメラ４０で追尾すべき被写体の位
置を取得し、その位置を雲台コントローラ１２に与え
る。また、その他必要な処理を実行する。尚、ＣＰＵ５
４の処理内容についての詳細は後述する。

【００１８】上記雲台コントローラ１２は、自動追尾モ
ードでない場合には、上述のように雲台コントローラ１
２に設けられている各種操作部材の操作に基づいて制御
信号を雲台１０に送信し、雲台１０及び雲台１０に搭載
されたカメラ４０の各種動作を制御する。一方、自動追
尾モードの場合には、画像処理装置１４のＣＰＵ５４か
ら与えられる追尾すべき被写体の位置に基づいて、その
位置が画面（カメラ４０で撮影された画像が構成される
範囲）の中央となるように雲台１０にパン・チルトの制
御信号を出力し、カメラ４０の撮影方向を追尾すべき被
写体の方向に移動させる制御を行う。

【００１９】以上の如く構成されたリモコン雲台システ
ムにおける自動追尾の処理手順について図３のフローチ
ャート及び図４を用いて説明する。画像処理プロセッサ
５２は、まず、カメラ４０のカメラ本体４２からＹ／Ｃ
分離回路４６、Ａ／Ｄコンバータ４８を介して得られる
１フレーム分の画像データ（この画像を画像とする）
を画像メモリ５０に取り込む（ステップＳ１０）。続い
て、所定時間経過後に画像と同様に１フレーム分の画
像データ（この画像を画像とする）を画像メモリ５０
に取り込む（ステップＳ１２）。図４（Ａ）は、画像メ
モリ５０に取り込まれた画像と画像の例を示した図
であり、△で示す被写体は静止しており、○で示す被写
体が移動している。

【００２０】次に、画像処理プロセッサ５２は、画像
と画像の差画像を求める（ステップＳ１４）。即ち、
画像と画像の画像データの同一画素同志の差を求
め、その絶対値を求める。これにより、移動している被
写体の画像データのみが抽出される。図４（Ｂ）は、図
４（Ａ）に示した画像と画像の差画像を示した図で
あり、移動した○の被写体のみが抽出される。即ち、こ
の○の被写体が追尾すべき被写体となる。

【００２１】続いて、画像処理プロセッサ５２は、ステ
ップＳ１４で求めた差画像の各画素の画像データを２値
化する（ステップＳ１６）。この処理により理想的には
移動している被写体の画素データが１、それ以外で０と
なる。次いで、２値化した差画像を収縮する処理を行
い、細かいノイズを除去する（ステップＳ１８）。そし
て、この差画像のデータに基づいて一体とみなされる被
写体ごとにラベルを付ける（ステップＳ２０）。図４
（Ｃ）は、被写体にラベルを付した様子を示したもの
で、差画像に含まれる被写体のそれぞれに「１」と
「２」のラベルが付されている。

【００２２】続いて画像処理プロセッサ５２は、各被写
体ごとに面積を求める（ステップＳ２２）。図４（Ｄ）
の斜線で示した範囲が各被写体「１」、「２」の面積と
なる。ＣＰＵ５４は、各被写体の面積を画像処理プロセ
ッサ５２から取得してそれぞれの面積を所定のしきい値
と比較し、そのしきい値よりも大きい被写体だけを選出
する（ステップＳ２４）。これにより、しきい値よりも
小さな被写体、又は動きの少ない被写体は以下の処理の
対象から除外される。もし、しきい値よりも大きい被写
体がなければ、上記ステップＳ１２に戻り、上述の処理
を繰り返す。図４（Ｄ）の被写体「１」と被写体「２」
の面積は所定のしきい値よりも大きく、ＣＰＵ５４によ
って選出されたものとする。

【００２３】次に、画像処理プロセッサ５２は、ＣＰＵ
５４によって選出されたラベルの被写体全てを含めた１
次モーメントを求め（ステップＳ２６）、それら被写体
の重心位置を求める（ステップＳ２８）。この重心位置
は、例えば画面上に想定された縦横の座標値によって表
され、以下、その重心位置の座標を重心座標といい、こ
の重心位置（重心座標）が上記追尾すべき被写体の位置
となる。図４（Ｅ）は、被写体「１」と被写体「２」の
重心座標を求めた結果を示した図であり、同図に示す＋
の位置が重心位置を示している。

【００２４】次にＣＰＵ５４は、画像処理プロセッサ５
２が求めた重心座標が不感帯の範囲内か否かを判定する
（ステップＳ３０）。不感帯は、例えば図５の斜線範囲
Ｐに示すように画面Ｌの中央部分に所定幅で設定され
る。同図のａ点のように重心座標が不感帯の範囲Ｐ内に
ある場合には、ＣＰＵ５４はステップＳ３０でＮＯと判
定することになり、雲台コントローラ１２にはこの重心
座標を送信せずに上記ステップＳ１０からの処理を繰り
返し実行する。従って、カメラ４０の撮影方向は静止し
たままとなる。

【００２５】一方、同図のｂ点のように重心座標が不感
帯の範囲Ｐ外にある場合には、ＣＰＵ５４は、ステップ
Ｓ３０でＹＥＳと判定することになり、その重心座標を
雲台コントローラ１２に送信する。

【００２６】雲台コントローラ１２は、雲台１０から逐
次現在のパン・チルト位置及びズーム位置（焦点距離）
を取得しており、上述のようにＣＰＵ５４から重心座標
が送信されてきた場合には、そのときのパン・チルト位
置及びズーム位置（焦点距離）に基づいてその重心座標
の位置が画面の中央となるようなパン・チルト位置を求
め、雲台１０にそのパン・チルト位置への移動を指令す
る制御信号を送信してカメラ４０の撮影方向を移動させ
る（ステップＳ３２）。

【００２７】ＣＰＵ５４は、雲台コントローラ１２から
現在のパン・チルト位置を取得しており、このパン・チ
ルト位置の変化の有無により、雲台１０のパン・チルト
動作が停止したか否かを判定する（ステップＳ３４）。
雲台１０のパン・チルト動作が停止したと判定した場合
には、上記ステップＳ１０に戻り、ステップＳ１０から
の処理を繰り返し実行する。

【００２８】尚、同図で示した不感帯の範囲Ｐは、追尾
すべき被写体が主として横方向にのみ移動する場合を想
定し、縦方向の移動に対しては自動追尾を行わない、或
いは、被写体の縦方向の移動に対しては不感帯を設定せ
ずに重心座標が常に画面の縦方向の中央となるようにカ
メラ４０のチルト位置を移動させるという前提で設定し
たもので、画面の縦方向についても不感帯の範囲と不感
帯でない範囲とを設定する（画面縦方向についても不感
帯の範囲を中央部分に制限する）ことにより、被写体の
縦方向の移動に対しても被写体の横方向の移動に対する
自動追尾と同様の制御を行うことができる。

【００２９】このように、画面内に不感帯の範囲を設
け、上記重心座標がその不感帯の範囲内にあるときに
は、カメラ４０の撮影方向を変更しないようにし、重心
位置が不感帯の範囲を越えて移動したときには重心位置
が画面中央となるようにカメラ４０の撮影方向を移動さ
せるようにしたため、被写体が画面内で多少移動しても
カメラ４０がパン・チルト動作せずに見やすい映像によ
り被写体を自動追尾することができる。

【００３０】次に、上記不感帯の設定方法について他の
実施の形態を説明する。上記実施の形態では画面内に不
感帯の範囲を設けてその範囲内に重心座標がある場合に
はカメラ４０の撮影方向を変更しないようにしたが、本
実施の形態では、自動追尾による雲台１０のパン・チル
ト動作が停止した後、上記実施の形態における図４のス
テップＳ１０〜ステップＳ２８の処理と同様にして重心
座標を求めた際に、その最初に求めた重心座標の画面内
の位置に応じて不感帯の範囲を設定するようにしたもの
である。図６は、本実施の形態における不感帯の設定方
法を示した図であり、画面の横方向についての最初の重
心座標（横軸）と、その重心座標に対して設定される不
感帯の範囲の大きさ（縦軸）との関係を示したものであ
る。尚、本実施の形態においても追尾すべき被写体が主
として横方向にのみ移動する場合を想定し、横方向に対
する不感帯の設定方法について説明するが、縦方向につ
いても横方向と同様に不感帯を設定することは可能であ
る。

【００３１】同図に示すように画面の横方向の座標を０
〜３８４で表すと、例えば、最初の重心座標が画面中央
の１９２であるときには、不感帯の範囲は２０であり最
大値をとる。画像処理装置１４のＣＰＵ５４は、このと
きには、以後に検出される重心座標が横方向に２０移動
するまでは、重心座標を雲台コントローラ１２に送信せ
ずにカメラ４０のパン・チルト位置を静止させ、それ以
上重心座標が移動した場合には、そのときの重心座標を
雲台コントローラ１２に送信してカメラ４０の撮影方向
を移動させる。

【００３２】これに対して、最初の重心位置が画面の中
央位置から離れる程、不感帯の範囲は徐々に狭くなり、
例えば、最初の重心座標が９６であるときには、不感帯
の範囲は１０となる。この場合にはＣＰＵ５４は、以後
に検出される重心座標が横方向に１０移動するまでは、
重心座標を雲台コントローラ１２に送信せずにカメラ４
０のパン・チルト位置を静止させ、それ以上重心座標が
移動した場合には、そのときの重心座標を雲台コントロ
ーラ１２に送信してカメラ４０の撮影方向を移動させ
る。このように、自動追尾動作によりカメラ４０がパン
・チルト動作した後、最初に検出された重心座標が画面
の中央部分にある程不感帯の範囲を広くし、画面の端に
行く程不感帯の範囲を狭くすることにより、被写体が画
面から外れて追尾不能に陥るという不具合を適切に防止
することができる。尚、上記説明では、不感帯の範囲を
最初に検出された重心座標に基づいて設定するようにし
たが、これに限らず、最初の重心座標が検出された後に
検出された重心座標が最初の重心座標に基づいて設定さ
れた不感帯の範囲であるときには、その新しく検出され
た重心座標に基づいて不感帯の範囲を再設定するように
し、また、不感帯の範囲の再設定後に検出された重心座
標がその不感帯の範囲にあるときには、更に、その重心
座標に基づいて不感帯の範囲を再設定するようにしても
よい。

【００３３】以上、上記実施の形態では、カメラ４０の
撮影方向を移動させて自動追尾する場合について説明し
たが、本発明は、カメラ４０の撮影方向に加えて撮影画
角の大きさ（ズーム位置）を変更して自動追尾する場合
でも同様に適用できる。

【００３４】また、上記実施の形態では、テレビカメラ
により自動追尾する場合について説明したが、本発明は
これに限らず、静止画を撮影するカメラ（例えばデジタ
ルスチルカメラ等）を使用して被写体を自動追尾する場
合にも適用できる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る自動追
尾装置によれば、カメラで撮影される画像の画面内に不
感帯を設定し、追尾すべき被写体の位置がその不感帯の
範囲外に移動した場合にのみ被写体を追尾する方向にカ
メラの撮影方向を移動させるようにしたため、被写体が
画面内で多少移動してもカメラの撮影方向が移動するこ
とがなく、見やすい映像により被写体を自動追尾するこ
とができるようになる。

【００３６】また、画面内の追尾すべき被写体の位置に
応じて不感帯の範囲を変化させるようにし、例えば、追
尾すべき被写体の位置が画面中央にある程不感帯の範囲
を広くし、追尾すべき被写体の位置が画面の端に行く程
不感帯の範囲を狭くすることにより、被写体が画面から
外れて追尾不能に陥るという不具合を適切に防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明が適用される自動追尾機能搭載
のリモコン雲台システムの全体構成図である。

【図２】図２は、リモコン雲台システムの構成を示した
ブロック図である。

【図３】図３は、自動追尾の処理手順を示したフローチ
ャートである。

【図４】図４は、自動追尾の処理手順の説明に用いた説
明図である。

【図５】図５は、不感帯の説明に用いた説明図である。

【図６】図６は、他の実施の形態における不感帯の説明
に用いた説明図である。

【符号の説明】

１０…雲台、１２…雲台コントローラ、１４…画像処理
装置、４０…カメラ、４２…カメラ本体、４４…レンズ
装置、４６…Ｙ／Ｃ分離回路、４８…Ａ／Ｄコンバー
タ、５０…画像メモリ、５２…画像処理プロセッサ、５
４…ＣＰＵ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カメラの撮影方向を移動させて、追尾す
   べき被写体を自動追尾する自動追尾装置において、 前記追尾すべき被写体の位置を検出する追尾位置検出手
   段と、 前記追尾すべき被写体の位置が前記カメラで撮影される
   画像の画面内に設定される所定の不感帯の範囲内にある
   か否かを判定する判定手段と、 前記判定手段によって前記追尾すべき被写体の位置が前
   記不感帯の範囲内であると判定したときには、前記カメ
   ラの撮影方向を移動させず、前記判定手段によって前記
   追尾すべき被写体の位置が前記不感帯の範囲外であると
   判定したときには、前記被写体を追尾する方向に前記カ
   メラの撮影方向を移動させる制御手段と、 を備えたことを特徴とする自動追尾装置。
2. 【請求項２】 前記不感帯の範囲は、前記画面内の被写
   体の位置に応じて変化させることを特徴とする請求項１
   の自動追尾装置。
3. 【請求項３】 前記不感帯の範囲は、前記画面内の被写
   体の位置が画面中央である程広く、画面端部である程狭
   くすることを特徴とする請求項２の自動追尾装置。