JP2001510642A

JP2001510642A - テレビジョン画像内の物体の処理の方法と装置

Info

Publication number: JP2001510642A
Application number: JP53795997A
Authority: JP
Inventors: モエンゲン、ハラルド、ケイ
Original assignee: スポットズームアクチーセルスカペット
Priority date: 1996-04-19
Filing date: 1997-04-17
Publication date: 2001-07-31
Also published as: AU724051B2; EP0894400A1; DK0894400T3; US6373508B1; CN1221537A; DE69702338T2; WO1997040622A1; CA2252498A1; EP0894400B1; ATE194046T1; DE69702338D1; AU2414597A

Abstract

(57)【要約】テレビジョン画像内に表示された動く物体の操作方法において、物体と固定位置との間の距離が、物体と既知の位置にあるテレビジョン・ラメラとの間の距離と共に、時刻ｔにおいて検出される。物体の位置がテレビジョン・カメラの画面内の位置Ｘ、Ｙに変換されることによって、テレビジョン画像で可動物体をオーバレイしかつこの物体を表す合成物体をカメラの画面内に発生させる。期間θ中テレビジョン画像内に表示された動く物体の経路を表す合成軌道を発生する方法において、物体の経路は物体の検出位置に基づいて計算され、かつこれらの位置は、期間Ｔ内の物体の経路を表すためにテレビジョン画像内に表示される合成軌道を発生するのに使用される。

Description

【発明の詳細な説明】テレビジョン画像内の物体の処理の方法と装置この発明は、自然のテレビジョン画像内の少なくとも１つの動く自然物体を処理する方法に関する。ここで、テレビジョン画像は１個または複数個のテレビジョンカメラによって生成される。またこの発明はテレビジョン画像内に、所定の期間θの間の自然のテレビジョン画像内の動く自然物体の経路を表す少なくとも１つの合成軌道を生成する方法に関し、またテレビジョン画像内の動く自然物体を処理する方法が用いられる。最後に、この発明は、自然のテレビジョン画像内の少なくとも１つの動く自然物体を処理する方法を実現する装置と、テレビジョン画像内に合成軌道を生成する方法の実現に関する。ここで、テレビジョン画像は１個または複数個のテレビジョンカメラによって生成され、合成軌道は所定の期間θの間にテレビジョン画像内で動く自然物体の経路を表し、またテレビジョン画像内の動く自然物体を処理する方法が用いられる。動く自然物体が放送の中心的な部分を演じるテレビジョン放送では、テレビジョン画像内の物体やその動きを追うのが困難なことが多い。これは、例えばフットボールやハンドボールやテニスやゴルフやアイスホッケーなどの種々の球技のスポーツ放送であって、用いられる画像の書式や、画像の背景や、色や、照明の条件などにより、物体やその動きを追うことが困難になる。物体は画像内の他の物体に隠されて、短時間またはかなりの時間、見えなくなることがある。この問題はテレビジョン放送の人気に影響を与える要因になり、視聴率が希望する程高くなくなるので、このプログラム内でスポンサーがプログラムを選んだりコマーシャルを購入したりするのに影響を与えることがある。テレビジョン媒体にとってアイスホッケーなどの競技を一層魅力あるものにするため、アイスホッケーの試合のテレビジョン放送でパックの動きを追いにくいというよくある苦情に基づいて、パック内に設けた電池で駆動する多数の赤外線エミッタを内蔵する特殊なパックを用いることにより、テレビジョン画面でアイスホッケーを見やすくすることが提案されている。リンク上で、リンクの縁に設置されたセンサによりパックを追跡し、センサはコンピュータに接続されたカメラに情報を送る。この情報をデータ処理センタに送って画像処理された信号を生成し、テレビジョン画像にする。これによりパックの形と色が変わる。この装置は米国のFox Sports社により導入された。パックは例えば或色の光の環などで囲まれ、パックが例えば或速度で動いているときに、着色された「彗星の尾」を備えるように表される。しかし色はプロデューサの希望に従って変えることができる。「FoxTrax」と呼ぶこの装置の実際の実施の形態では、リンクの周りに設けた１６個のセンサと２台の赤外線カメラがパックを追う。パックの処理された表現はテレビジョン画像内に入り、普通のテレビジョンカメラにより記録されて、環や「彗星の尾」などの特殊な色の効果が、１／６秒から１／３秒を超えない遅れでテレビジョン信号に重ねられる。「FoxTrax」は米国特許番号第５５６４６９８号に記述されている。しかし、この装置は複雑であって、物体すなわちパックの画像の処理に用いられる時間が限られている。別の欠点は、赤外線エミッタが寿命の限られた（寿命はわずか１０分と言われている）電池で駆動されることである。しかしこれはアイスホッケー試合の１ピリオドでサイドが変わる間にパックを交換するには十分であるが、物体（すなわち、パックまたはボール）がより長い期間プレイに用いられる競技にはこの種の装置は適していない。米国特許番号第４６７５８１６号（BrendonとVinger）は、アメリカンフットボールでボールを電子的に局所化する方法を開示している。この方法の目的は、ボールが１０ヤード前に動いたかどうか判定し、ボールに関する情報を正確に局所化すると同時にフィールド上のフットボールの位置を定める。この方法は観客と係員とテレビジョンの補助と見なされる。これは、フットボール内に無線送信機を設け、フットボールから多数の回転受信アンテナに無線信号を送るステップを含む。アンテナは無線送信機に向けられて電波から正確な角方向信号を受け、これを用いて無線送信機とフィールド上のフットボールの位置を計算する。この角方向信号はマイクロプロセッサに送られ、マイクロプロセッサは三角測量法を用いて送信機とフットボールの位置を計算する。三角測量法はボールがどれだけ速く前に移動したかを示す計算段階を含み、この計算段階の結果を観客やテレビジョン視聴者への映像としてディスプレイ装置に表示すると共に、係員が競技の進行を監視するのに用いる制御装置に伝送する。米国特許番号第５１３８３２２号(Nuttel)には、テニスコートなどの所定の三次元領域内で動くテニスボールなどの一般に対称的な物体の位置を連続的に正確に測定する装置を示している。この場合は、多数のアンテナを用いてレーダー信号を三次元領域に送信し、ボールから反射された戻り信号を検出して送信信号と比較し、戻り信号の位相を決定する。これにより、物体すなわちボールとの距離を明確に決定することができる。このため、距離を正確に決定するのに統計的方法が用いられる。物体すなわちボールの経路を同時に計算し、またコート上の異なる固定位置に信号反射器を置いて装置を校正することができる。ドップラーレーダー技術が用いられる。更に米国特許番号第５３４６２１０号（Utke他）に、特にアメリカンフットボールで特殊なプレイ位置にボールを局所化するための、物体局所化装置が開示されている。この装置はフィールドの片側に置いた３個のセンサと、別の側に置いた校正源を用いる。校正源はセンサが受信する超音波信号を送信する。またボールではなくフィールドに置かれたボールマーキング装置はセンサが受信する超音波信号と、校正源が受信してこれをオフにするＲＦ信号を送信する。センサは信号を出し、処理装置はこれを用いて時間遅れを計算してボールの位置を決定する。または、ボールマーキング装置はＲＦ信号を送信するだけであり、センサはＲＦ信号を受信して信号を出す。これを処理して、センサでの信号の受信との間の時間遅れを決定する。更に、トラック上を移動する自動ボールマーキング装置を処理装置で制御して、ボールの位置の表示を自動的に作る。しかし上に述べた既知の装置はどれも、自然物体の画像を比較的高価で複雑な装置を用いる必要のあるテレビジョン画像内で全く自由に処理するのに適していない。また全ての種類の競技やスポーツに適したものもない。更に、これらの用途はスポーツに限定されているようであるが、適当な検出および処理法により動く物体をテレビジョン画像ではっきり見えるようにしたい他の形のテレビジョン放送もある。したがってこの発明の第１の目的は、自然のテレビジョン画像内の少なくとも１つの動く自然物体の画像を処理して、物体の位置と動きをテレビジョン画像内ではっきり見えるようにするシステムを提供することである。この発明の第２の目的は、自然物体の合成表示を行って、合成表示がテレビジョン画像内で合成物体として見え、また自然物体の動きと位置を表すようにすることである。この発明の第３の目的は、テレビジョン画像内の合成物の形と色を処理して、視聴者が物体を追うのに問題のないようにすることである。この発明の第４の目的は、動く自然物体の経路を決定して、この経路をテレビジョン画像内の物体の合成軌道の形で見えるようにすることである。最後にこの発明の１つの目的は、このような自然物体の動きを検出しまた検出されたデータを処理して、動く物体の表現をテレビジョン画像内に生成して処理すると共に、自然物体の動きをテレビジョン画像内で表す合成軌道を生成することである。上に述べた目的やその他の利点は、この発明の方法で実現することができる。この発明の特徴として、物体と、検出器の既知の位置に対応する所定のｘ、ｙ、ｚ座標系内の少なくとも２つの固定された基本位置との間の距離を時刻ｔに検出し、所定のｘ、ｙ、ｚ座標系内の物体のｘ、ｙ、ｚ座標を時刻ｔに決定し、カメラのレンズの中心と物体の間の距離を時刻ｔに所定の座標系内の物体ベクトルとして決定し、所定の座標系内のテレビジョンカメラの光学軸を時刻ｔに所定の座標系内のカメラベクトルとして決定し、テレビジョンカメラのレンズの中心から、生成されたテレビジョン画像の縁と物体ベクトルおよびカメラベクトルの間に形成される平面との交差点までの線を時刻ｔにズームベクトルとして決定し、ただし物体が時刻ｔにテレビジョン画像内に見えるときは物体ベクトルはカメラベクトルとズームベクトルの間にあり物体が時刻ｔにテレビジョン画像内に見えないときはズームベクトルはカメラベクトルと物体ベクトルの間にあるものであり、また時刻ｔの物体ベクトルとカメラベクトルに基づいてテレビジョンカメラの画像平面とカメラベクトルに関連する物体のＸ、Ｙ位置を決定し、物体ベクトルがカメラベクトルとズームベクトルの間にある場合は、時刻ｔにカメラが記録した自然物体を表す合成物体を時刻ｔにテレビジョン画像内のＸ、Ｙ位置に挿入し、時刻ｔにズームベクトルがカメラベクトルと物体ベクトルの間にある場合は、テレビジョンカメラの画像平面とカメラベクトルに関連する画像の縁の外の自然物体のＸ、Ｙ位置の場所を示す記号をテレビジョン画像内に挿入する。上に述べた目的と利点は、この発明の方法により更に達成される。この発明の方法の特徴として、所定のｘ、ｙ、ｚ座標系内の自然物体の検出された位置ｘ、ｙ、ｚに基づいて自然物体の経路を時刻ｔ（ｔ∈θ）に計算し、時刻ｔに検出された位置をテレビジョンカメラの画像平面内のＸ、Ｙ位置に時刻ｔに変換し、期間θの間に連続的に記録された自然のテレビジョン画像の画像平面内の自然物体の全てのＸ、Ｙ位置の間を接続する線としてテレビジョン画像内に合成軌道を生成する。上に述べた目的と利点は、この発明の上述の方法をこの発明の装置で実現することにより更に達成される。この発明の装置の特徴として次の構成要素を含む。すなわち、トランスポンダであって、自然物体内に設けられ、トランスポンダが受信した光、音波、電磁信号に反応して応答信号を送信するトランスポンダと、位置モジュールであって、光、音波、電磁信号を送信しまたトランスポンダから応答信号を受け、所定のｘ、ｙ、ｚ座標系内の各基本位置内に設けられた少なくとも２個の位置検出器を持つ、少なくとも１個の位置モジュールと、更に、位置検出器と物体の間の距離を時刻ｔに決定する信号プロセッサ１と、計算モジュールであって、前記信号プロセッサに接続して所定の座標系内の物体のｘ、ｙ、ｚ座標を時刻ｔに計算し、多数の時刻ｔについて計算されたｘ、ｙ、ｚ座標に基づいて物体の経路を計算し、更に、時刻ｔにカメラのレンズの中心と物体の間の距離で与えられる物体ベクトルと、時刻ｔにカメラの光学軸で与えられるカメラベクトルと、カメラのレンズの中心と、画像の縁と時刻ｔに物体ベクトルとカメラベクトルの間に形成される平面との交差点との間のズームベクトル、を計算する計算モジュールと、ただし物体ベクトルはカメラベクトルとズームベクトルの間にあるかまたはズームベクトルはカメラベクトルと物体ベクトルの間にあるものであり、計算モジュールに接続してカメラ設定用の値を検出または生成するカメラ制御装置と、カメラ制御装置と計算モジュールに接続して、ａ）時刻Ｔにカメラが記録した自然物体の表現である合成物体を、記録されたテレビジョン画像内の自然物体のＸ、Ｙ位置内に時刻ｔに作り、ｂ）時刻ｔの画像の縁の外の自然物体のＸ、Ｙ位置を示す記号をテレビジョン画像内に作り、ｃ）合成物体の属性を生成して選択し、ｄ）時刻ｔの前または時刻ｔまでの期間θの間の自然物体の経路を表す合成軌道を、記録されまたは生成されたテレビジョン画像内に時刻ｔに作る操作モジュールである。別の特徴と利点は添付の従属請求項に示されている。以下にこの発明を、実施の形態と添付の図面を参照して詳細に説明する。図１は、例えばボール競技用のグラウンドに関するこの発明のシステムの設計を示す。図２は、この発明のシステムにおいて検出された信号を処理する装置内の構成要素のブロック図である。図３ａ、図３ｂ、図３ｃ、図３ｄ、はテレビジョンカメラの画像平面内の物体を表す。図４ａ、図４ｂ、図４ｃ、図４ｄは、第２テレビジョンカメラの画像平面内の、部分的に画像平面外の位置にある物体を表す。図５は、この発明のシステム内に用いられ、マイクロ波技術に基づいたトランスポンダのブロック図である。図６はこの発明に用いられ、音表面波構成要素に基づいた活動状態のトランスポンダである。図７ａは、位置検出器からパルスの形で出されるポーリング信号である。図７ｂは、音表面波構成要素からパルスシーケンスの形で出る応答信号である。図８は、別個のまたは接続された領域内で動いているいくつかの物体を検出するために実現されたこの発明のシステムである。図９ａ、図９ｂ、図９ｃは、図１の設計による合成軌道の生成を示す。図１０ａ、図１０ｂは、図８の設計による合成軌道の生成を示す。図１１ａ、図１１ｂは、図８の設計による２つの物体の合成軌道の生成を示す。図１は、球技やアイスホッケーリンクＡ用のグラウンドなどのスポーツセンタで実現されるこの発明を示す。ここで領域Ａは、位置検出器Ｄ₁，．．．，Ｄ₄でカバーされるべき領域のｘ、ｙ平面内の投影である。各検出器は信号線Ｌによりデータ処理装置Ｑに接続する。データ処理装置Ｑは更にローカルデータバスＢ_L により調整モジュールＲ₁、Ｒ₂、Ｒ₃に接続する。調整モジュールＲ₁、Ｒ₂、Ｒ₃ は各テレビジョンカメラＫ₁、Ｋ₂、Ｋ₃に割り当てられ、カメラを設定するための好ましくはサーボの形の本体（図示せず）と、カメラ角とズーム角を含むカメラ設定を検出するためのセンサ（図示せず）を含む。位置検出器Ｄ₁，．．，Ｄ₄ は図示のようにアンテナＨを備える。アンテナＨは指向式であり、その主ローブｍ_Hは実質的に領域Ａと、領域Ａの平面上の或高さをカバーする。図１で、位置検出器Ｄ₁の主ローブは点線Ｍ_D1で示されている。位置検出器Ｄ₁，．．．，Ｄ₄ もテレビジョンカメラＫ₁、Ｋ₂、Ｋ₃も所定のｘ、ｙ、ｚ座標系内にある。それは、リンクＡの平面はすでに述べたように座標系のｘ、ｙ平面内にあり、ｚ軸はｘ、ｙ平面に垂直である（直交座標系）からである。位置検出器Ｄ₁，．．．，Ｄ₄もカメラＫ₁、Ｋ₂、Ｋ₃もその位置はｘ、ｙ、ｚ座標系内で正確に定義される。領域Ａ内に、すなわちリンク上またはその上の或高さに動く物体Ｎがあり、これを図１に２つの位置、すなわち時刻ｔのｘ、ｙ、ｚと、時刻ｔ’のｘ’、ｙ’ 、ｚ’で示す。言い換えると、時間間隔θ=t'-tの間に、動く物体は位置ｘ、ｙ、ｚから位置ｘ’、ｙ’、ｚ’に動いたわけである。カメラＫ₁、Ｋ₂、Ｋ₃は領域Ａに向けられ、図１に各カメラ毎に点線で示されている或大きさの画像フィールドをカバーするようにセットされる。カメラＫ内の画像軸すなわち光学軸をカメラベクトルＶ_k（例えばカメラＫ₂ではＶｋ₂）と呼ぶベクトルで表す。カメラベクトルＶ_kはカメラのレンズの中心と画像フィールドの幾何学的中心軸を通る。用いるカメラＫ₁、Ｋ₂、Ｋ₃はもちろんズームレンズを持っており、画像フィールドの大きさはカメラＫ₁、Ｋ₂、Ｋ₃のズームに従って変わる。リンクの縁に沿う固定位置に、位置検出器Ｄ₁，．．，Ｄ₄の校正のためのトランスポンダＴ_k を設ける。位置検出器Ｄ₁，．．．，Ｄ₄内にもカメラＫ₁、Ｋ₂、Ｋ₃内にも、対応するトランスポンダを更に設けてよい。カメラＫ内のレンズの中心と物体Ｎ（ボールまたはパックまたはその他の動く物体）の間を結ぶ線を物体ベクトルと呼び、Ｖ_Nで表す。例えば、時刻ｔのカメラＫ₂の物体ベクトルはＶ_Nk2、時刻ｔ’のカメラＫ₂の物体ベクトルはＶ’_Nk2である。同じことが他のカメラにも当てはまる。時刻ｔの位置検出器Ｄから物体Ｎまでの距離をａで表し、時刻ｔ’ではａ’で表す。例えば、位置検出器Ｄ₁についてはそれぞれａ₁とａ’₁で表す。位置検出器Ｄがポーリング信号を出すと、或時間τの後に自然物体Ｎから応答信号を受ける。応答信号はポーリングパルスの反射か、または物体Ｎからの応答パルスである。この応答パルスは位置検出器Ｄからのポーリング信号によりトリガされる。ポーリング信号の送信と応答信号の受信の間の時間すなわちτは、位置検出器Ｄと物体Ｎの間の距離の測度になる。例えば位置検出器Ｄ₁はＮとの距離が時刻ｔにはａ₁であり、時刻ｔ’にはａ’₁であることを知る。同じことが他の位置検出器にも当てはまる。物体Ｎが領域Ａ内のｘ、ｙ平面上に常にある場合は、その位置は２個の位置検出器例えばＤ₁とＤ₂を用いて、各距離ａ₁、ａ’₁とａ₂、ａ’₂を知ることにより、明確に決定することができる。領域Ａが三次元である、すなわち物体Ｎの位置が時刻ｔに座標ｘ、ｙ、ｚで決定される場合は、少なくとも３個の位置検出器、例えばＤ₁、Ｄ₂、Ｄ₃が必要である。図１に示すように、自然物体Ｎの位置を明確に検出するには、４個の位置検出器Ｄ₁，．．．，Ｄ₄を用いることが好ましい。このように、物体Ｎの位置は距離の測定（すなわち三辺測量法）により完全に決定される。この方法は当業者によく知られているので、ここではこれ以上説明しない。このように三辺測量法による距離の決定から明確になるので、物体Ｎへの方向角を決定する必要はない。更に、実際の位置の決定では、最小自乗法による推定などの位置の誤差を減らすために統計的最適化を用いるとよい。図２に示すように、この発明のシステムは自然物体Ｎ内に設けられたトランスポンダＴを備える。トランスポンダＴは、位置検出器Ｄ内のアンテナＨが放射するマイクロ波信号やレーダー信号の反射器などの受動トランスポンダでもよいし、位置検出器Ｄが送信するポーリング信号によりトリガされ位置検出器Ｄにより検出される応答信号を出す能動トランスポンダでもよい。アンテナＨを持つ位置検出器Ｄは、信号プロセッサ１を備える位置モジュールＭの一部を形成する。信号プロセッサ１は好ましくはデータ処理装置Ｑ内に設けられる。信号プロセッサ１は信号線Ｌにより例えば２個以上の位置検出Ｄ₁、．．．に接続し、測定された経過時間τに基づいて検出距離を知る。このため、超高速クロック速度を持つクロックなどの当業者によく知られた構成要素が信号プロセッサ１内に設けられている。クロック速度は位置検出器Ｄが出すポーリング信号の周波数に少なくとも適応する。検出された距離は計算モジュール２に与えられる。計算モジュール２は異なる時刻ｔの位置ｘ、ｙ、ｚを三辺測量法により計算し、また異なる時刻ｔに検出された位置に基づいて物体Ｎの経路を計算する。計算された位置はデータ処理装置Ｑ内のカメラ制御装置３に送られる。カメラ制御装置３内では、カメラＫに割り当てられた調整モジュールによるカメラＫの設定を計算する。このカメラ設定は、既存のカメラ設定と物体Ｎの検出された位置に基づいて、カメラ制御装置３内の制御ループにより自動的に制御することができる。カメラＫ内の光学系（対物レンズや他のレンズ）を略図で示し、Ωで表す。調整モジュールＲはカメラ設定を生成するためのサーボ（図示せず）とカメラ設定の検出および記録のためのセンサ（図示せず）を備える。センサの１つはカメラ角を決定するための角センサであって、好ましくはカメラの光学軸の方向すなわちカメラベクトルＶ_kを示す三軸角センサを用いる。角センサは固定点の方向の角を測定することにより校正することができる。このような角センサは当業者によく知られているので、更に説明する必要はない。もちろんカメラＫは手動でズーム角やカメラ角を設定することもできる。またデータ処理装置Ｑは、自然物体Ｎに対応する合成物体Ｓを生成する操作モジュール４を備える。自然物体の固定位置は、カメラ設定用の記録値を考慮して、カメラＫの画像平面内の対応する（投影された）位置Ｘ、Ｙに変換され大きさを決められる。このようにカメラの画像平面内の位置Ｘ、Ｙに、例えば操作モジュール４内に設けられるビデオ発生器（図示せず）により、カメラＫ内の画像平面内の位置Ｘ、Ｙにある自然物体Ｎを表す合成物体Ｓを作ることができる。合成物体Ｓは、大きさ、形、色の種々の属性で表すことができる。ここの主目的は、任意の時刻ｔにテレビジョンに表示されるに従って、自然物体Ｎを表す合成物体Ｓが自然物体Ｎの位置および／または動きを常に表示することである。信号プロセッサ１、計算モジュール２、カメラ制御装置３、操作モジュール４は、全てローカルデータバスＢ_Lにより相互に接続される。またローカルデータバスＢ_Lは、カメラ調整モジュールＲと授受する信号を通す。複数のテレビジョンカメラＫがデータ処理装置Ｑに割り当てられる場合は、これらももちろんローカルデータバスＢ_Lに接続される。データ処理装置ＱからグローバルデータバスＢ_Gが製作装置Ｐに導く。製作装置Ｐはテレビジョン放送の実際の製作を担当し、画像をテレビジョン局またはテレビジョン送信機に転送する。製作装置Ｐでは、任意の時刻に記録された自然テレビジョン画像、または恐らく合成物体Ｓで合成的に生成されたテレビジョン画像や、合成物体を正しい位置に重ねた記録されたテレビジョン画像を表示する。これにより、プロデューサはカメラと、テレビジョン放送中の任意の時刻に表示したい画像を選択して、標準ＴＶ線を経て画像をテレビジョン送信機に送ることができる。データ処理装置Ｑだけを用いる場合は、製作装置Ｐとデータ処理装置Ｑを１つの装置に統合することが好ましい。しかし複数のデータ処理装置が設けられる場合は、このシステムを完全に分散させて、全てのデータ処理装置をグローバルデータバスＢ_Gにより製作装置に接続する。テレビジョン画像内の合成物体Ｓの表示を、図３と図４を参照して以下に詳細に説明する。図３ａと図３ｂに示すように、カメラＫ₂は例えば既知の位置に既知のカメラ角とズーム角で時刻ｔに、テレビジョン画像を画像平面Ｉ_K2内に記録する。カメラベクトルＶ_K2は、通常は画像平面Ｉ_K2の中心にある。時刻ｔにｘ、ｙ、ｚ位置にある自然物体ＮはベクトルＶ_NK2を持つ。ベクトルＶ_NK2はカメラベクトルＶ_K2と或角度を形成し、レンズの中心ωを通る。図３ｂから分かるように、２つのベクトルＶ_K2とＶ_NK2は１つの平面を形成し、画像平面Ｉ_K2と点Ｚ₂で交差する。図３ｂに示すようにレンズの中心ωと点Ｚ₂の接続線をズームベクトルＶ_Z2と呼ぶ。これはカメラの設定によって決まる。光学系Ω内の他のベクトルの表示には、例えばカメラベクトルのＶ^* _K2や物体ベクトルのＶ^* _NK2のように、星印が付けられている。またズームベクトルＶ_Z2は、図３ｂに示すように、カメラベクトルＶ^* _K2と或角度を形成する。ズームベクトルＶ_Z2とカメラベクトルＶ^* _K2 の間の角が物体ベクトルＶ^* _NK2とカメラベクトルＶ^* _K2の間の角より大きい場合は、自然物体は画像平面Ｉ_K2内に再生され、図３ａに、合成物体Ｓを構成する星印のような物で表されている。図３ｃでは自然物体Ｎは時刻ｔ’に位置ｘ’、ｙ ’、ｚ’に移動し、動的ベクトル用のベクトルパラメータ（すなわち物体ベクトルＶ_NとズームベクトルＶ_Z）は、図３ｃにそれぞれＶ’_NK2とＶ’_Z2で示すように変わる。同じことが図３ｄに当てはまる。図３ｄは光学系内のベクトルを表し、図３ｂと同様に印が付いている。自然物体Ｎはまだ画像フィールド内にあり、合成物体Ｓで表すことができる。図４に、２つの異なる時刻ｔとｔ’におけるカメラＫ₃の画像平面Ｉ_K3が示されている。時刻ｔでは、自然物体の位置ｘ、ｙ、ｚはカメラの画像フィールドの外にある。図４ｂに示すように、カメラベクトルＶ^* _K3と物体ベクトルＶ^* _NK3の間の角はズームベクトルＶ_Z3とカメラベクトルＶ^* _K3の間の角より大きい。言い換えると、物体は画像の縁の外にある。これは合成物体Ｓすなわちインディケータを画像の縁（すなわち点Ｚ₃）に置くことにより、テレビジョン画像内にうまく表示することができる。画像の中心と合成物体の間の線は合成物体の方向を示す。もちろん、合成方向インディケータを用いて画像の縁の外の物体の位置を指すこともできる。時刻ｔ’の画像平面Ｉ’_K3を示す図４ｃでは、動く自然物体Ｎは画像フィールド内に移動し、図に示すように合成物体Ｓで表すことができる。物体ベクトルＶ’^* _NK3とカメラベクトルＶ’^* _K ₃ の間の角度は、図４ｄに示すように今度はズームベクトルＶ_Z3とカメラベクトルＶ’^* _K3の間の角より小さい。上に述べたように、合成物体Ｓの属性は自由に選ぶことができる。もちろん物体は、大きさや形や色に関して自然物体を真に表現したものである必要はない。例えばアイスホッケーのパックを非常に明るい、目立つ色で脈打つすなわち明滅する物体として生成してよい。更に、視聴者がテレビジョン画像を見たときに感じる視聴者と自然物体との見かけの距離を示すように、物体の大きさや色を変えてもよい。更に合成物体にラベルや指標（例えば英数字などや、光ったり明滅したりする矢印やその他の目に見えるインディケータの形の）を付けて、例えばカメラから物体までの距離や、物体の速度や方向や位置を示してもよい。これらを全て合成物体Ｓと共にテレビジョン画像内に入れて、テレビジョン画像内の自然の背景に重ねてよい。合成物体やその他の指標の実際の生成は、図２に示す操作モジュール内で行い、また当業者によく知られている種類のビデオ発生器（図示せず）で行ってよい。自然物体の検出と距離の決定について、以下に詳細に説明する。物体までの距離を測定するには、例えば、アンテナから光、音波、電磁信号を送信し、距離を決定すべき物体からこれを反射させてアンテナに戻すなど、多くの異なる方式がすでに知られており説明されている。信号の送信と受信の間の時間差の測定値は物体との距離の直接の測度である。それは、信号が周囲の媒体内を伝播する速度は十分な精度で知られており、所望の精度で距離を決定する時間測定方式が用いられるからである。例えば、米国特許番号第３５０３６８０号（Schenkerman）に、パルスレーダーに基づく距離測定装置が開示されている。ここに開示されている技術は、距離を測定すべき物体が比較的高速で動く場合は、パルスを送信して物体とアンテナの間のパルスの伝達時間を測定するのではなく、パルスのシーケンスを用いて、送信パルスのエコーすなわち戻りパルスを受けるとこれにより第２パルスの送信をトリガする。所定数のエコーパルスを受信するまでこの手続きを繰り返すと、所定数のエコーパルスを受信するのに要する時間は物体との距離に比例する。この方法は、電磁信号にも音波信号にも用いることができる。ＧＢ−ＰＳ番号第１２９０９１５号（AllardとClark）も、上述の米国特許の開示と同様なパルスレーダーに基づく距離測定システムを開示している。その他、動く物体までの距離をいわゆるＣＷレーダーにより測定する方法がよく知られている。これは、戻り信号すなわちエコー信号のドップラーシフトを検出することにより動く物体の放射速度を知る方法である。位相を比較することにより、動く物体までの距離を知ることができる。しかし戻りエコーの検出に基づく距離測定システムを用いることの欠点は誤差の発生源が多いことである。誤差は例えば、誤りまたは偽のエコーや、いわゆるぎらつき（すなわち地面や海面からの反射雑音）や、関係する自然物体がレーダー反射体すなわち反射表面をかなり備えていてもエコーを戻すのに適していない、などにより起こり得る。しかしアイスホッケーなどの種々のスポーツでは、これは適当な方法ではない。この発明は、受動トランスポンダ（すなわち自然の物体からの戻りエコーすなわち反射信号）を用いるのではなく、能動トランスポンダを用いる。この場合、能動トランスポンダとは自然物体内に設けられるトランシーバであって、ポーリング信号を検出すると自身で応答信号を送信するものを言う。原則としてトランシーバは自身のエネルギー源と応答信号を生成するパルス送信機を持たなければならず、この点で、例えば電池の形のエネルギー源は大きな欠点である。それは、電池は損傷することがあるし、また寿命が限られているからである。また能動トランスポンダは自然物体内に取り付けるので、頑丈であり、また衝動や衝撃や比較的大きな加速度に耐えなければならない。この意味では、例えばテニスボールやゴルフボールやアイスホッケーパックが例えばラケットやクラブで打たれたときに受けるストレスを参考にするとよい。したがって能動トランスポンダの要件は、頑丈であり、かなりの加速度ストレスに耐え、自身のエネルギー源を必要とせず、同時に、いずれにしてもアイスホッケーパック程度の大きさの自然物体内に納められる程度に小さいことである。またこの種のトランスポンダは、例えば競技の参加者や、運動選手や、関係者の合成表現によりテレビジョン画像内に記録することが望ましいその他の人などの、個人が楽に持てるものでなければならない。これについては後でより詳細に説明する。この発明で自然物体内に用いるトランスポンダのブロック図を図５に示す。トランスポンダは、アンテナ５とインピーダンス整合網６とパルス送信機７を含む。前に述べたように、トランスポンダのパルス送信機は、電池駆動の能動装置としてまたは電池のない受動装置として実現することができる。しかしこの発明では、すでに述べたように多くの運転上の利点を持つ電池のない能動装置を用いることが好ましい。これは好ましくは音表面波技術（ＳＡＷ技術）により実現される。図５に示しまたこの発明に用いるトランスポンダは、いわゆる音表面波構成要素である。この音表面波トランスポンダすなわちＳＡＷトランスポンダは、図６に示しまた後でこの図に関して詳細に説明するように、１個の入力電極と１個または複数個の出力電極を持つ結晶板から成る。ＳＡＷトランスポンダＴは図６に略図で示すように当業者によく知られており、原理的に変換器や反射器などで構成する金属の表面パターンを持つ結晶（例えばニオブ酸リチウム）から成る。位置検出器Ｄからのポーリングパルスは変換器８が受信する。変換器８はいわゆるインタディジタル変換器の形で示されている。ポーリングパルスで受けた電磁エネルギーは変換器８で音表面波に変換され、音表面波は結晶に沿って移動する。変換８から或距離のところに第１反射器９ａと第２反射器９ｂがある。音波が２個の反射器９ａと９ｂに当たると、反射波が発生して変換器８に戻る。変換器８は２つの音反射波を電磁パルスに変換する。電磁パルスはトランスポンダのアンテナから送信される応答信号である。トランスポンダＴの端に表面波吸収器１０がある。信号の経路の略図を図７ａと図７ｂに示す。トランスポンダＴが図７ａに示す長さτ_pの質問パルスすなわちポーリングパルス１１を受信すると、パルス送信機７すなわち変換器８はトリガされて、特定の時間τ_Dの後に応答信号がアンテナから送信される。図７ｂに示すように、応答信号は互いに距離Ｔ_xだけ離れた２つのパルス１３ａと１３ｂから成る。自然物体のカテゴリが異なる場合は、物体のカテゴリは、例えばこれもポーリング信号を送信する位置検出器Ｄ内でパルス距離Ｔ_xを測定することにより決定される。原理的にはこの方法はＳＡＷ技術に基づくレーダートランスポンダを用いる方法と全く同じである。それは、よく知られているように、ＳＡＷ構成要素はＲＦ通信および検出システムで遅れ部分として用いられるからである。集積され封入されたチップの形であるトランスポンダは、２つの反射パルスの間のパルス距離を例えばポーリングパルスの長さτ_pの整数倍に等しくなるように選んで符号化することができる。もちろんトランスポンダＴは図６に示す２個の反射器９ａ、９ｂより多くの反射器を備えてよい。この場合は、これを用いて多数の異なる符号を持つ応答信号を出すことができる。このようにすればどの自然物体が関係するかを符号が明確に識別するので、ＳＡＷ技術に基づくトランスポンダＴを多数の自然物体Ｎとの距離の検出に用いることができる。これは、ゴルフや競技会のようにいくつかの物体が競技に同時に用いられ、それぞれがトランスポンダを備えている多数の競技者を追うことが望ましい競技を、この発明の方法と装置を用いて監視する場合に適している。いくつかの応答信号をほぼ同時に検出する場合、明確に検出するには、例えば検出された符号化応答パルスシーケンスと各トランスポンダ毎に予め記憶された符号シーケンスとの相関に基づく特殊な検出技術を用いるとよい。第２の可能性は、異なる周波数のポーリング信号と、対応する周波数同調のトランスポンダを用いることである。最後に、トランスポンダを異なる遅れτ_dで用いてよい。この場合は、遅れを検出のための距離の範囲に適応させて、各明確に定義された時刻での検出器の応答信号がポーリング信号の送信の時刻に関係するようにしなければならない。図７ａは、位置検出器Ｄに用いられるパルスパターンを示す。ここで、ポーリングパルス１１はパルス長τ_pで、また所望のサンプリング周波数シーケンスに対応するポーリングパルスの間の所定の時間間隔で送信される。トランスポンダＴからの応答信号は、図７ｂに示すパルスシーケンス１３ａ、１３ｂの形で位置検出器Ｄに到着する。この場合、パルス形状１２は地面または海面のぎらつきによるエコーを表し、その中心はトランスポンダＴまたはその近くの反射点までの実際の距離である。しかし、ＳＡＷ構成要素をトランスポンダとして用いると応答信号は所定の値τ_dだけ遅れるので、応答パルス１３ａ、１３ｂはぎらつきパルス１２よりやや遅れて到着し、したがってそれによってマスクされない。ここでは応答パルス１３ａと１３ｂの間の選択された距離はτ_xであり、遅れはτ_dに等しく、変換器７から反射器までの距離はこの場合はもちろん伝達時間１／２τ_d であり、更に各反射器の間の距離は伝達時間１／２τ_xである。トランスポンダＴからの応答パルスは時間間隔τ＝τ_a＋τ_dの後に検出器Ｄに到着する。ただし τ_aは電磁信号が位置検出器ＤからトランスポンダＴまで行って戻る伝達時間であり、τ_dはトランスポンダ内の時間遅れである。トランスポンダＴ内の各反射器９からの応答パルスには時間τ_dに時間τ_xが加わる。ここでこのシステムに必要なのは、好ましくは時間τを１０^-1ｍ程度の、できればさらに短い精度で測定できることであって、これは現在の技術で可能である。したがって、時間遅れτ_a と時間τ_xは正確に分かり、これは用いるＳＡＷトランスポンダを注意深く校正することにより達成される。この精度を得るため、ポーリング信号用に選択される周波数はＬ帯域の上限か、またはＳまたはＸ帯域内になければならない。すなわち、およそ１Ｍｈｚから１０Ｍｈｚの間の周波数、言い換えると３０ｃｍから３ｃｍの間の波長でなければならない。信号プロセッサ１に用いられるクロックは、ポーリング信号と応答信号の周波数に適応する速度を持たなければならない。現在の技術では、この発明の方法と装置を用いるとき（すなわち好ましくはスポーツ競技場などで）通常起こる距離では、１０^-1ｍまたは更に短い精度で距離を検出することができる。この発明のシステムを試験し校正するには、図１に示す領域Ａの隅に恒久的に取り付けられ正確に校正されたトランスポンダＴ_Kを固定位置に設け、明確に識別する応答信号を出すように符号化する。これらを用いて、システムと位置検出器Ｄを校正する。またトランスポンダは好ましくは位置検出器とカメラに設ける。「ハンディカム」や「ステディカム」などの可動カメラを用いるときは、位置検出器Ｄによりカメラ位置を決めることができる。また好ましくはＳＡＷトランスポンダをこの発明に用いることにより、フットボールでもアイスホッケーパックでも、テレビジョン放送において追跡して表示するのに適当な殆どの自然物体Ｎの中に容易にこれを入れることができる。すでに述べたように、ＳＡＷトランスポンダは非常に頑丈であって、かなりの加速度ストレスに耐えることができ、自身の電力源を必要とせず、同時に、非常に小さく（例えばわずか数ミリメートルに）設計することができる。これらを例えば自然物体内に納めた緩衝材料の中に封入してよい。しかしその他には損傷を防ぐための特別の処置は必要ない。同時に、万一壊れた場合は交換するのは極めて簡単である。しかし製作コストが低いので、自然物体を、同様なＳＡＷトランスポンダを持つ別のものと交換するのも容易である。例えばフットボールやアイスホッケーパックなど以外の例えば人が身につける他の自然物体と共に用いるときは、人に取り付けて必要な期間身につける、封入チップの形にトラスポンダを設計してよい。ＳＡＷトランスポンダは明確な符号化応答信号を出すことができるので、トランスポンダチップを身につけている人もまた明確に識別することができる。この発明のシステムは、１個または複数個の個別のテレビジョンカメラＫに割り当てられてｘ、ｙ、ｚ座標系内の所定の領域をカバーする多数の位置モジュールＭを備えてよい。これは、この発明の方法と装置の使用は球技用のフィールドやアイスホッケーリンクなどのはっきり定義された領域だけに限られるものではなく、例えばクロスカントリースキーコースやアルペンスキースロープなどの任意の形状や大きさの領域をカバーするのに用いることができるということを意味する。またこの発明の方法と装置はスポーツ関係に限られるものではなく、これを用いて大きな比較的自由に定義された領域内の事象をカバーすることができる。このような領域はいくつかの部分領域に分割することができる。このシステムは必ずしも各部分領域または全領域をカバーする必要はなく、選択された部分領域にシステムの使用を限ってよい。例えばスキー滑走またはアルペンスキースロープに用いるこの発明のシステムを設定する例を図８に示す。ここでは領域Ａは３つの部分領域Ａ₁、Ａ₂、Ａ₃に分割されている。各部分領域Ａ₁、Ａ₂、Ａ₃には、割り当てられた各位置モジュールＭ₁、Ｍ₂、Ｍ₃がある。部分領域Ａ₁は、例えば３個の位置検出器Ｄ₁、Ｄ₂、Ｄ₃を持つ位置モジュールＭ₁によりカバーされる。位置検出器Ｄ₁、Ｄ₂、Ｄ₃は信号線Ｌ₁により相互に接続され、そしてデータ処理装置Ｑ₁に接続する。データ処理装置Ｑ₁はローカルデータバスＢ₁により、各調整モジュールＲ₁、Ｒ₂を経てカメラＫ₁、Ｋ₂に接続する。カメラＫ₁、Ｋ₂の一般的な画像フィールドは点線で示されており、また同様に、点線ｍ_D3で示される１つの位置検出器Ｄ₃内のアンテナの主ローブにより囲まれている。データ処理装置Ｑ₁は、グローバルデータバスＢ_Gにより製作装置Ｐに接続されている。他の部分領域Ａ₂、Ａ₃に割り当てられた位置モジュールとカメラについても同様である。更に各部分領域Ａ₁、Ａ₂ 、Ａ₃には、校正用のトランスポンダＴ_Kが各部分領域の縁などの固定位置に設けられている。更に、グローバルデータバスＢ_Gは、図８に「開始」のＣＬ₁と「終了」のＣＬ₂として示されている時間保持装置に接続してよい。図８に２個の自然物体Ｎ₁、Ｎ₂を示す。第１自然物体Ｎ₁は第３部分領域Ａ₃内にあり、第２自然物体Ｎ₂は部分領域Ａ₁内にある。各物体は時刻ｔとｔ’における異なる位置ｘ、ｙ、ｚとｘ’、ｙ’、ｚ’にそれぞれ示されている。ここで注意したいのは、位置と時刻は２つの物体Ｎ₁、Ｎ₂で同じである必要はないことである。第１位置と第２位置の間の各物体Ｎ₁、Ｎ₂の経路は点線で示されている。位置検出器Ｄから物体Ｎ₁、Ｎ₂までの距離とそれらの位置は、図１に関して前に説明したようにして決定される。位置モジュールのポーリング信号は高周波でありまた指向式アンテナが用いられるので、理解されるように信号は実質的に直線で進む。言い換えると、信号は地面の障害物などによって止められる可能性がある。領域Ａを副領域Ａ₁、Ａ₂、Ａ₃に分割してそれぞれに位置モジュールＤとカメラＫのサブシステムを割り当てることにより、この発明の方法とシステムを用いてやはり全領域Ａをカバーすることができる。したがって位置モジュールＤとカメラＫの選択された位置は、地形やその他の条件を考慮しなければならない。領域Ａでは、物体Ｎがカメラの画像フィールドに示されることを妨げる障害物に出会う可能性がある。これは例えば草木や人の群などであるが、これは用いる検出器やトランスポンダの信号が自由に通過するのを妨げない。この意味は、あるとき物体Ｎが視線を妨げる障害物に覆われることがあっても、自然物体の位置はカメラの画像フィールド内に依然として示される、ということである。この場合は、自然物体Ｎはもちろんテレビジョン画像内の正しい位置Ｘ、Ｙにある合成物体Ｓによって表される。このような条件は、例えばクロスカントリースキーの報道でよく起こることである。クロスカントリーのコースの関係する部分を理論的にはカバーする位置にカメラを据えても、草木のためにスキーヤーが見えなくなることがある。図８に示す設計によるこの発明の方法とシステムを用いれば、スポーツの場合に自然物体Ｎの位置も競技相手の位置も、それらが例えばカメラの画像フィールド内にある草木などによって遮られても、完全にカバーして表示することができる。したがって報道者も視聴者も、期待の本命がそのときどこにいるかを推測する必要がない。上に述べたように、この発明の方法によってテレビジョン画像内に合成軌道を生成することができる。合成軌道は所定の期間θの間のテレビジョン画像内の自然物体Ｎの経路を表すものである。すでに述べたように、自然物体Ｎの経路は時刻ｔに所定の座標系内で検出された位置ｘ、ｙ、ｚを基にして計算することができる。時刻ｔは期間θの中にある。検出された位置ｘ、ｙ、ｚは該当するテレビジョンカメラの画像平面内のＸ、Ｙ位置に時刻ｔに変換される。テレビジョン画像内の合成軌道は、期間θの間に連続的に記録されたテレビジョン画像の画像平面内の自然物体の全てのＸ、Ｙ位置の間を接続する線として作られる。ここで合成軌道は例えば期間θの間記録する必要のない静止画像で表示してもよいし、期間θの間記録される個々の画像毎に連続的に更新し生成して、合成軌道を映画のように作ってもよい。合成物体Ｓと同様に、合成軌道も大きさや形や色に関して所定の恐らく同様の属性で作ることができる。好ましくは、例えば目立つ色の色線として、また動きの方向や可能であれば合成軌道に相当する経路内の自然物体の速度のインディケータで示してよい。自然物体Ｎの合成軌道の生成の例を図９ａ、図９ｂ、図９ｃに示す。図９ａは、期間θの間に自然物体が位置ｐ₀からｐ₃まで動いた経路を示す。図９ａは、これをｘ、ｙ平面内の経路Ａの投影で示す。期間θの間の物体Ｎの経路はカメラＫでカバーされ、もちろんカメラＫにより個々の画像のシーケンスとして記録される。カメラＫが期間θの間同じ設定である場合は、画像平面Ｉ_K内の例えばカメラＫの画像フィールドは図９ｂに示すように領域Ａの一部Ａ’を示す。ここでは自然物体Ｎは該当する位置ｐ₀，．．．に示される合成物体Ｓにより表され、自然物体の経路は画像平面Ｉ_K内に、図に示すように合成物体Ｓの種々の位置ｐ₀，．．．の間の合成軌道として投影される。例えば写されているのがフットボール試合からのテレビジョン報道である場合は、Ｎは普通はフットボールであり、合成軌道は位置ｐ₀から位置ｐ₃までのボールの経路を三次元で表すが、画像平面Ｉ_K に投影されたものである。Ｉ_K（ｔ）は期間Ｔの間に記録されたシーケンスの最後の画像でよい。この場合は合成物体Ｓの軌道は期間θの初めからθの間に最後に記録された画像までの経路である。期間θの間の記録された画像内に軌道を必ず連続的に示すということはもちろん重要ではない。それは、自由に選択された静止画像内に、または期間θ以外の時間に記録されたテレビジョン画像内に、合成軌道を挿入することができるからである。また合成軌道を示すのは自然のテレビジョン画像内だけということも条件ではない。図９ｃに示すように、実際のテレビジョン画像は例えばビデオ発生器が作った合成テレビジョン画像Ｉ_K（Ｓ）であってよく、必ずしもカメラから見た光景でなくて、領域Ａの何らかの図形表現でよい。図９ｃは、合成テレビジョン画像の形でＸ、Ｙ平面内に再生された領域Ａの図形表現Ａ_Sを示す。自然物体Ｎの動きは、位置ｐ₀から位置ｐ₃までの合成物体Ｓの動きとしてＸ、Ｙ平面内に投影されて示されいる。当業者が容易に理解するように、側面図などの異なる透視図を用いたり、種々のビデオ図式法により画像を合成物体や合成軌道で処理することができる。また競技の進行中に自然物体Ｎの位置や動きについて得られたデータを基にして競技の進行中にまたは選択された期間中に自然物体の経路を提示して競技の分析を支援してはならないという理由はない。またこの技術は、判断が競技の進行中の瞬時の印象だけに基づいて行われて他の方法では評価が困難なときに、状況を判断するための役員や審判員の打ち合わせに用いることもできる。すでに述べたように、該当する自然物体を明確に識別する符号化応答信号を出すトランスポンダを用いて明確に定義される多数の自然物体Ｎ₁，．．．，Ｎ_nを、このシステムが検出し監視できない理由はない。図１１ａは、図８と同様な領域内に起こり得る状況に関する。この場合、２個の自然物体Ｎが部分領域Ａ₃を通って移動したが、移動した期間が異なっている。第１自然物体Ｎ₁は例えば位置ｐ₀から位置ｐ₃まで期間θの間に移動したが、自然物体Ｎ₂は位置ｐ’₀から位置ｐ’₃まで期間θ'の間に移動した。これらの自然物体の経路を図１１ａの点線で示す。図１１ｂには自然物体Ｎ₁、Ｎ₂の検出され計算された経路が対応する合成物体Ｓ₁、Ｓ₂で表され、物体Ｓ₁、Ｓ₂の合成軌道に変換され、同じ画像Ｉ_K（ｔ）内に時刻ｔに示されている。物体Ｓ₁、Ｓ₂（例えばアルペンスキーヤー）の移動の比較の基になる時間と速度のデータを画像内に導入することができる。時刻Ｔにおける画像平面Ｉ_K内の部分領域Ａ₃のＸ、Ｙ投影は図１１ｂに示す画像Ｉ_K （ｔ）になり、ラインの選択とスキースタイルを直接比較することができる。当業者に明らかなように、実時間再生を行う（すなわちテレビジョン画像内の合成物体と合成軌道により、競技や競争の展開をシミュレートされた実時間で追う）ことができる。これは例えばプレイバックに関して起こるが、この発明の方法と装置を用いれば、テレビジョン放送のプロデューサは自然のまたは合成のテレビジョン画像内に表示される物体や情報を自由自在に処理することができる。必要があれば、例えば合成軌道や合成物体を種々の形式のアニメーションと組み合わせることができる。図１と図８に示すように、トランスポンダＴ_Kはシステムの校正のために領域Ａの種々の固定位置に設置される。上述のように、トランスポンダは位置検出器ＤにもカメラＫにも設置してよい。後者の場合、可搬式すなわち移動カメラ（すなわち、固定位置に取り付けないカメラで、例えば「ハンディカム」や「ステディカム」など）を用いてよい。もちろんこれらのカメラもデータバスＢまたはローカルデータバスによりデータ処理装置Ｑに接続しなければならない。この場合は、無線接続を用いると便利である。この発明の方法と装置は必ずしもスポーツの報道に限られるものではなく、多くの他の種類のテレビジョン送信に適用できる。またこの方法と装置を、例えばテレビジョンの自然プログラムに関連して、固定のまたは特定の領域に限定されない送信に用いることができる。自然物体が位置検出器の範囲外ではあるがカメラの視野内にある場合は、自然物体の位置を他の手段により決定しなければならない。この場合は、位置の決定のためにＧＰＳ（世界測位衛星システム）受信機を装備してよい。これは製作場所での遠隔読取りである。同様に、位置検出器の範囲外にある移動カメラの位置はＧＰＳにより決定され、製作場所に転送される。自然物体の位置と経路をこの発明の方法に従って計算し、自然物体を合成物体で表して、カメラで記録された、自然物体が画像フィールド内にあったテレビジョン画像内の正しい位置に挿入する。自然報道におけるこのような応用の例として、無線送信機とＧＰＳ受信機を取り付けた動物を例えばヘリコプタに搭載した「ステディカム」により追跡することが挙げられる。自然物体が障害物に隠れてテレビジョン画像に直接見えなくても、その位置や動きはテレビジョン画像内に挿入された合成物体または合成軌道により示すことができる。このような場合は、位置決めの精度は余り重要でなく、数メートルまたは数十メートルにもなってよい。ＧＰＳを最高の時間解像度で用いると、このような位置決め精度は可能である。上に述べたように、合成物体として表現されまた恐らく合成軌道として動きで表現される、検出され表示される自然物体は、原理的にはどんなものでもよい。スポーツ競技では、例えば競技者もトランスポンダを身につければ、その位置と動きが検出され表示される。トランスポンダの応答信号は明確な符号の形式を持っているので、トランスポンダの識別も明確であり、競技者の肖像画をテレビジョン画像の一部に重ねて示すなど、必要な識別情報を何らかの方法でテレビジョン画像内に示すことができる。この発明の方法と装置をテレビジョン放送やテレビジョン報道で用いることは、ここに説明した以外の環境で実現することができる。理解すべきことは、自然物体とその動きをテレビジョン画像内の合成物体および合成物体の合成軌道の形で表示し表現するこの発明の方法と装置は、ここに明示していない多数の異なる変形や種々の属性で実現することができる。しかし当業者に明らかなように、これらはすべてこの発明の範囲内に属するものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ

Claims

【特許請求の範囲】１．自然のテレビジョン画像内の少なくとも１つの動く自然物体の操作方法において、前記テレビジョン画像が１つ以上のテレビジョン・カメラによって発生されるようになっており、前記方法であって、時刻ｔにおいて予選択されたｘ、ｙ、ｚ座標系内で前記物体と少なくとも２つの固定基本位置との間の距離を検出することであって、各基本位置が検出器の既知位置に相当する前記検出することと、前記時刻ｔにおいて前記予選択されたｘ、ｙ、ｚ座標系内の前記物体のｘ、ｙ、ｚ座標を決定することと、前記予選択された座標系内の物体ベクトルとして前記時刻ｔにおいて前記カメラのレンズの中心と前記物体との間の距離を決定することと、前記予選択された座標系内のカメラ・ベクトルとして前記時刻ｔにおいて前記予選択された座標系内の前記テレビジョン・カメラの光軸を決定することと、ズーム・ベクトルとして前記時刻ｔにおいて前記テレビジョン・カメラのレンズ中心から前記物体ベクトルと前記カメラベクトルとの間に形成された面と前記発生されたテレビジョン画像の縁との間の交差点への線を決定することであって、前記時刻ｔにおいて前記物体が前記テレビジョン画像内に見えるとき前記物体ベクトルは前記カメラ・ベクトルと前記ズーム・ベクトルとの間に位置しており、かつ前記時刻ｔにおいて前記物体が前記テレビジョン画像内に見えないとき前記ズーム・ベクトルは前記カメラ・ベクトルと前記物体ベクトルとの間に位置している前記線を決定することと、前記時刻ｔにおいて前記物体ベクトルと前記カメラ・ベクトルとに基づいて前記テレビジョン・カメラの画面と前記カメラ・ベクトルとに対する前記物体のＸ、Ｙ位置を決定し、かつ、もし前記物体ベクトルが前記カメラ・ベクトルと前記ズーム・ベクトルとの間に位置しているならば、前記時刻ｔにおける前記テレビジョン画像内の前記Ｘ、Ｙ位置に前記時刻ｔにおける前記カメラによって記録された前記自然物体の表現を構成する合成物体を挿入するか、又は、もし前記時刻ｔにおいて前記ズーム・ベクトルが前記カメラ・ベクトルと前記物体ベクトルとの間に位置しているならば、前記テレビジョン・カメラの画面と前記カメラ・ベクトルとに対して前記物体のＸ、Ｙ位置が前記テレビジョン画像の縁の外側にあることを表示する記号を前記画像に挿入する前記Ｘ、Ｙ位置を決定することとを特徴とする方法。２．請求項１記載の方法であって、前記物体と前記基本位置との間の前記距離が、前記物体のｘ、ｙ、ｚ座標と共に、三辺測量によって決定されることを特徴とする方法。３．請求項１記載の方法であって、もし前記自然物体が該自然物体の座標ｘ、ｙ、ｚの１つが零に等しいと云う事実によって定義された面内にｔのことごとくの値に対して位置しているならば、前記予選択されたｘ、ｙ、ｚ座標系内に２つの固定基本位置が採用されること、又は、もし前記自然物体が前記座標ｘ、ｙ、ｚのどれもが０に等しくないと云う事実によって定義された空間内にｔの少なくとも１つの値又は或る値に対して位置しているならば、前記予選択されたｘ、ｙ、ｚ座標系内に少なくとも４つの固定基本位置が採用され、このようにして、時刻ｔにおいて前記自然物体のｘ、ｙ、ｚ座標の明りような決定を得ることを特徴とする方法。４．請求項１記載の方法であって、前記合成物体が寸法と、形状と、色とに関する所与の属性を備えて作成されること、又は前記合成物体の属性が自由に選択されること、又は前記合成物体の属性が予選択された限界内で選択されること、又は前記合成物体の属性が前記属性に対するそれぞれの基準値に基づいて決定されることのいずれかを特徴とする方法。５．請求項４記載の方法において、前記合成物体が前記属性に対するそれぞれの基準値に基づいて決定されるようになっており、前記方法であって、前記合成物体の属性がカメラ・アングル設定及びズーム設定のようなテレビジョン・カメラに対する設定値に基づいてかつおそらくまた前記テレビジョン画像内に示された前記自然物体の背景の色に基づいて自動的に操作されることを特徴とする方法。６．請求項１記載の方法であって、前記合成物体は前記表された自然物体の１つ以上のパラメータの値を表示する英数字符号又は記号性符号を割り当てられ、かつ前記パラメータが前記自然物体を識別する定数であってよい、又は前記物体の瞬時ｘ、ｙ、ｚ位置、自由に選択された固定点への距離、進路、及び速度のような動的値であってよいことを特徴とする方法。７．請求項１記載の方法であって、カメラ・アングル設定及びズーム設定のような前記テレビジョン・カメラの設定が前記時刻ｔにおいて前記自然物体の計算されたＸ、Ｙ位置に基づいてかつ前記カメラの画面と前記カメラ・ベクトルとに対してほぼ実時間に制御される結果、前記自然物体がいかなる時刻ｔにおいても前記発生されたテレビジョン画像の画像の縁の内側に位置することになり、前記制御は前記カメラに割り当てられた制御システム、好適には帰還ループを備えた制御システムを経由して遂行されることを特徴とする方法。８．請求項７記載の方法において、２つ以上のカメラが採用されるようになっており、前記方法であって、時刻ｔにおいて示される前記テレビジョン画像を発生するためにどのカメラを採用するべきかについて選択が前記制御システムを経由して行われることを特徴とする方法。９．テレビジョン画像内に少なくとも１つの合成軌道を発生する方法において、前記合成軌道が所与の期間θ中生テレビジョン画像内に動く自然物体の経路を表し、請求項１〜８に記載されたように前記テレビジョン画像内の前記動く自然物体を操作するために或る１つの方法が採用されるようになっており、前記合成軌道を発生する方法であって、前記時刻ｔにおいて予選択されたｘ、ｙ、ｚ座標系内の前記自然物体の検出された座標位置ｘ、ｙ、ｚに基づいて前記自然物体の経路を計算することであって、ここにｔ∈θである前記計算することと、前記時刻ｔにおける前記検出された位置を前記時刻ｔにおける前記テレビジョン・カメラの画面内のＸ、Ｙ位置に変換することと、前記期間θ中逐次記録される前記生テレビジョン画像の画面内に前記自然物体の全てのＸ、Ｙ位置間の接続線として前記テレビジョン画像内に前記合成軌道を発生することを特徴とする方法。１０．請求項９記載の方法であって、前記合成軌道が前記期間θ中記録される各個別画像毎に連続的に発生されかつ更新され、前記合成軌道が、好適には、寸法と、形状と、色とに関する所与の属性を備えて作成されることを特徴とする方法。１１．請求項１０記載の方法であって、前記合成軌道が前記自然物体の背景を形成する自由に選択されたテレビジョン画像内に前記期間θ中前記自然物体の経路として発生されかつ表示され、前記Ｘ、Ｙ位置が各時間ｔ∈θ毎に測られかつ前記自由に選択されたテレビジョン画像の画面に割り当てられることを特徴とする方法。１２．請求項１１記載の方法であって、前記自由に選択されたテレビジョン画像が自然のテレビジョン画像であり、前記自由に選択されたテレビジョン画像が、好適には、前記期間θ中記録される前記自然のテレビジョン画像の列の部分を形成すること、又は前記自由に選択されたテレビジョン画像が合成テレビジョン画像であることを特徴とする方法。１３．請求項９記載の方法であって、１つ以上の前記時刻ｔに対する前記Ｘ、Ｙ位置が前記合成軌道上に表示され、前記合成軌道内の前記Ｘ、Ｙ位置の表示が、好適には、寸法と、形状と、色とに関する所与の属性を備えた合成物体として形成され、かつ、前記合成物体が前記時刻ｔ∈θにおいて前記カメラによって記録された前記自然物体の表現を構成するようにして、形成されることを特徴とする方法。１４．請求項１３記載の方法であって、前記Ｘ、Ｙ位置の表示又は前記合成物体が前記表された自然物体の１つ以上のパラメータの値を表示する英数字符号又はシンボリック符号を割り当てられ、かつ前記パラメータが前記自然物体を識別する定数であってよい、又は前記時刻ｔ ∈θにおける前記物体の瞬時ｘ、ｙ、ｚ位置、自由に選択された固定点からの距離、進路、及び速度のような動的値であってよいことを特徴とする方法。１５．自然のテレビジョン画像内の少なくとも１つの動く自然物体（Ｎ）の操作方法を実現するシステムにおいて、前記テレビジョン画像が１つ以上のテレビジョン・カメラ（Ｋ）によって発生されると共に、テレビジョン画像内に合成軌道を発生させる方法が実現され、前記合成軌道が所与の期間θ中前記テレビジョン画像内の可動自然物体の経路を表し、かつ前記テレビジョン画像内の前記動く自然物体を操作するために或る１つの方法が採用されるようになっており、前記システムであって、前記システムが、トランスポンダ（Ｔ）であって前記自然物体（Ｎ）内に備えられかつ受信した光信号又は音響信号又は電磁信号に反応して応答信号を送信するように構成された前記トランスポンダ（Ｔ）と、少なくとも１つの位置モジュール（Ｍ）であって光信号又は音響信号又は電磁信号を送信しかつ前記トランスポンダ（Ｔ）から応答信号を受信する少なくとも２つの位置検出器（Ｄ）を備えると共に、時刻ｔにおいて前記位置検出器（Ｄ）と前記物体（Ｎ）との間の距離を決定するように構成された信号プロセッサ（１）とを備える前記少なくとも１つの位置モジュール（Ｍ）と、計算モジュール（２）であって前記信号プロセッサ（１）に接続されかつ前記時刻ｔにおける前記選択された座標系内の前記物体（Ｎ）のｘ、ｙ、ｚ座標を計算しかついくつもの時刻ｔに対する前記計算されたｘ、ｙ、ｚ座標に基づいて前記物体（Ｎ）の経路を計算すると共に、前記時刻ｔにおいて前記カメラ（Ｋ）のレンズ中心と前記物体（Ｎ）との間の距離によって与えられる物体ベクトル（Ｖ_N）と、前記時刻ｔにおいて前記カメラ（Ｋ）の光軸によって与えられるカメラ・ベクトル（Ｖ_K）と、時刻ｔにおいて前記物体ベクトル（Ｖ_N）と前記カメラ・ベクトル（Ｖ_K）との間に形成された面と前記画像の縁との間の交差点（Ｚ）と前記カメラのレンズ中心との間のズーム・ベクトル（Ｖ_Z）とを計算するように構成された前記計算モジュール（２）と、前記計算モジュール（２）に接続されかつカメラ設定のための値を検出し又は発生するように構成されたカメラ制御システム（３）と、操作モジュール（４）であって前記カメラ制御システム（３）と前記計算モジュール（２）とに接続されかつａ）合成物体（Ｓ）が前記時刻ｔにおいて前記カメラによって記録された前記自然物体（Ｎ）の表現を構成し、前記時刻ｔにおける記録されたテレビジョン画像内の前記自然物体（Ｎ）のＸ、Ｙ位置に前記合成物体（Ｓ）を作成し、又はｂ）記号が前記時刻ｔにおける前記画像の縁の外側の前記自然物体のＸ、Ｙ位置を表示し、前記テレビジョン画像内に前記記号を作成し、ｃ）前記合成物体（Ｓ）の属性を発生しかつ選択し、又はｄ）合成経路が前記時刻ｔの前の又は前記時刻ｔまでの期間θ中前記自然物体の経路を表し、記録された又は発生されたテレビジョン画像内に前記時刻ｔにおいて前記合成経路を発生する前記操作モジュール（４）とを含むことをと特徴とするシステム。１６．請求項１５記載の方法であって、前記システムがいくつもの位置モジュール（Ｍ）を含み、前記位置モジュール（Ｍ）の各々が１つ以上のそれぞれのテレビジョン・カメラ（Ｋ）に割り当てられ、好適には、各位置モジュール（Ｍ）が前記時刻ｔにおける前記物体（Ｎ）のｘ、ｙ、ｚ座標の明りょうな決定のために少なくとも４つの位置検出器（Ｄ₁、 …Ｄ₄）を含むように、各位置モジュール（Ｍ）が前記ｘ、ｙ、ｚ座標系内の定義済み領域をカバーするように配置されることを特徴とする方法。１７．請求項１５記載のシステムであって、前記位置検出器（Ｄ）がマイクロ波トランシーバとマイクロ波信号の送受用アンテナ（Ｈ）とを含むことと、更に、好適には、前記位置検出器（Ｄ）の各々内及び（又は）前記カメラ（Ｋ）の各々内に、それぞれ、トランスポンダ（Ｔ）が備えられていることとを特徴とするシステム。１８．請求項１５又は１７に記載のシステムであって、前記トランスポンダ（Ｔ）が受動トランスポンダか又は能動トランスポンダかのどちらかであり、前記能動トランスポンダが表面波構成要素（ＳＡＷ構成要素）であることと、各場合に、応答信号が前記能動トランスポンダ（Ｔ）から送信されるのを引き起こす信号の受信の時刻に対して、好適には、所定値τ_dだけ前記トランスポンダからの前記応答信号を遅延させることによって、前記トランスポンダ（Ｔ）からの前記応答信号が、好適には、前記トランスポンダを明りょうに識別するコードを構成することとを特徴とするシステム。１９．請求項１５記載のシステムであって、前記カメラ制御システム（３）がほぼ実時間におけるカメラ設定の自動制御用制御ループを含み、前記カメラ設定が、前記カメラ（Ｋ）上に備えられた調整モジュール（Ｒ）であって更に前記カメラ設定の検出用センサを含む前記モジュールを経由して影響されること、及び（又は）前記操作モジュール（４）が前記合成物体の属性の自動発生用装置を含むことを特徴とするシステム。２０．請求項１〜８及び９〜１４に記載の方法及び請求項１５〜１９記載のシステムのテレビジョンによるスポーツ放送の生産への応用。