JP2004247923A - 映像検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】全方位映像検知を基本としつつ、高精度の映像検知を必要とするときは極めて短時間でその映像を取り込み、過渡的映像もタイミング良く検知する。
【解決手段】曲面反射鏡１１を有すると共に広い視野角の映像を検知する基本映像検知手段１０を備える。さらに、基本映像検知手段１０で捉えた広視野映像における変化部位を識別して、識別された変化部位の周辺を重点的に撮影するように画像センサ２を移動させる画像センサ移動手段１５を備える。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は映像検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、映像を検知するためにＣＣＤカメラが利用され、小型化して携帯電話へ組込みも行われている。しかし、この種のＣＣＤカメラは、視野角が狭いという欠点がある。
このような欠点を解消して、広い視野にわたって検知を行うため、例えば図５に示すように、ＣＣＤカメラ３１を、上下（チルト動作）及び左右（パニング動作）の両方の角度に、独立して移動可能な回転台座３２に載置して、機械的駆動により視野角を広げるようにしていた。
【０００３】
この回転台座３２は、ＣＣＤカメラ３１が直接的に取付けられる水平駆動台３５と、この水平駆動台３５を載置した垂直駆動台３６とから、構成される。この水平駆動台３５は、（図示省略の）駆動モータにより± １８０°の回転を行い、ＣＣＤカメラ３１の観測面を ３６０°（全方位）にわたって回転させる水平方向動作（パニング動作）を行うものである。
【０００４】
さらに水平駆動台３５を載置状に支持する垂直駆動台３６は、（図示省略の）駆動モータにより、±４５°の上下揺動を行って、ＣＣＤカメラ３１の観測面を９０°分揺動させる垂直動作（チルト動作）を行う。３３は制御回路であって、上述のパニング動作とチルト動作の指示・制御を行う。
図５に示す従来の映像検知装置は、ＣＣＤカメラ３１が ３６０°のパニングと、９０°のチルトを行う（いわゆる）首振りカメラとして知られている。
【０００５】
他方、図６に示すように全方位曲面反射鏡３７を用い、一つの該全方位曲面反射鏡３７によって水平方向に ３６０°、垂直方向に９０°以上の入射角の映像を反射して、下方の収束レンズ３８を介して、焦点位置に設置された画像センサ３９に結像させ、機械的な駆動機構を用いることなく、全方位の映像を検知する技術も提案されている。（例えば、特許文献１参照。）なお、曲面反射鏡３７は透明円筒４０の上端縁に固着される。また、矢印Ｃで示した（外界の）映像４１は、図６中に示した光線Ｌ…のように画像センサ３９の表面に結像する。
【０００６】
この図６に示した従来の技術では、 ３６０°の映像情報を、極めて短時間で画像センサ３９により検知し、電子回路（サーバ）へ送信でき、動画のような過渡的事象であっても、漏れなく把握することができる利点がある。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２９０８０７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の図５に示した映像検知装置では、水平駆動台３５、垂直駆動台３６の順次走査を行うために時間を要し、検知すべき映像が動画のような過渡的事象である場合に、その変化（動き）に対し、映像取得及び合成時間が追随できないという問題がある。例えば、監視カメラ等として用いた場合に、不審者の侵入を捉えるために全方位（全視野）のどの方向にカメラ３１の観測面を向ければ良いか不明のため、全方位を走査（スキャン）している間に不審者が消えてしまうような事象が起き、問題である。要するに、図５に示した映像検知装置では、回転台座３２の駆動時間は機械制御に依存して、時間を要するため、検知すべき映像が見える位置へ移動中に、映像自体が変化してしまって、検知したい映像を取得できない場合がしばしば発生する。
【０００９】
他方、図６に示した従来の映像検知装置では、限られた分解能を有する画像センサ３９に ３６０°の画像を同時に結像させるため、その後に電子回路３４によって、画像センサ３９に結像したドーナツ状の結像（図３参照）を、矩形に変換して矩形映像（図４参照）を得るが、この矩形映像の分解能は粗いという欠点があり、例えば、訪問者の監視・受付システムに適用した場合、像がぼやけて、訪問者が誰であるかを判別しにくいという欠点がある。言い換えると、図６に示した映像検知装置は、図５の装置のように機械的スキャンを用いないで全方位の映像を取得できるという利点があり、かつ、電子回路３４により高速に目的映像を取得できる利点があるが、しかしながら、全方位の映像情報の全てを画像センサ３９（一般にはＣＣＤカメラの撮像面としてのＣＣＤチップ）に投影しなければならず、画像センサ３９の分解能の制限により、精細度が劣化してしまい、検知された映像を拡大しても、ぼやけた映像しか得られず、監視用途には十分に利用できないという問題があった。
【００１０】
本発明は、上述のような従来技術の問題を解決し、全方位映像検知を基本的に行いつつ、高精細な映像検知を必要とするときには極めて短い時間にその過渡的映像を検知することが可能な映像検知装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明に係る映像検知装置は、曲面反射鏡を有すると共に広い視野角の映像を検知する基本映像検知手段と；該基本映像検知手段で捉えた広視野映像における変化部位を識別して、識別された該変化部位の周辺を重点的に撮影するように画像センサを移動させる画像センサ移動手段とを；具備している。
【００１２】
また、基本映像検知手段が約 １８０°〜約 ３６０°の映像を検知する。若しくは、基本映像検知手段が ３６０°の映像を検知する。
そして、上記画像センサ移動手段によって移動させられる画像センサが、上記基本映像検知手段において上記広い視野角の映像を検知するための画像センサに共用されている。
また、上記基本映像検知手段において上記広い視野角の映像を検知するための第１画像センサと、上記画像センサ移動手段によって移動させられる第２画像センサとを、別個に配設した。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施の形態に基づき本発明を詳説する。
図１に於て、本発明の第１の実施の形態を示し、広い視野角の映像を検知する基本映像検知手段１０と、この基本映像検知手段１０で捉えた広視野映像における変化部位を識別して、識別されたこの変化部位に対応する変化位置を重点的に撮影するように画像センサ２を移動させる画像センサ移動手段１５とを、具備している。
【００１４】
基本映像検知手段１０は、所定の曲面を有する曲面反射鏡１１と、上端縁にこの曲面反射鏡１１を固着した透明円筒体１２と、この透明円筒体１２内において軸心上の下方位置に設けられた収束レンズ１３と、その下方の反射鏡１６と、焦点調整レンズ１７と、画像センサ１ を内蔵したＣＣＤカメラ３等を、備えている。しかも、前述の画像センサ移動手段１５によって移動させられる前記画像センサ２が、この基本映像検知手段１０の画像センサ１に共用されている（同一物をもって構成されている）。
【００１５】
曲面反射鏡１１は、天目茶碗のようなすり鉢形状を有し、又は、双曲面の形状を有する。この曲面反射鏡１１の直下に、収束レンズ１３及び反射鏡１６が配設され、各々の中心は、透明円筒体１２の中心軸と一致する。
【００１６】
このようにして、外界の映像１８（図１中に矢印Ｃにて示す）は、曲面反射鏡１１にて反射の後に、収束レンズ１３を通って（平板状の）反射鏡１６にて反射して後、焦点調整レンズ１７を通過し、ＣＣＤカメラ３の画像センサ１に結像する。
【００１７】
図１に例示した曲面反射鏡１１は、 ３６０°の方向───つまり全方位───の映像を反射するので、このような構成においては、図３に示すような、ドーナツ状の結像１９を、ＣＣＤカメラ３内の画像センサ１上に結ぶことになる。このとき、図１の矢印Ｃは、図３では矢印Ｃ′として結像する。
このように基本映像検知手段１０は ３６０°の映像を検知する場合を図１に例示するが、これ以上に、鉛直状壁面に取付けるようなとき、前記曲面反射鏡を、軸心を含む平面にて縦に半分に割った形状として、 １８０°の映像を反射させるようにしても良く、そのときは、基本映像検知手段１０は １８０°の映像を検知することとなる（図示省略）。あるいは、約 １８０°〜約 ３６０°の角度範囲で、設置場所、設置条件、設置目的（使用目的）等に対応して、選定することも、自由である。
【００１８】
そして、ＣＣＤカメラ３は回転台座４の上に、載置されており、この回転台座４は水平駆動台５と垂直駆動台６を備える。例えば、水平駆動台５は、図示省略のモータ等の駆動機構により± １８０°の回転を行い、ＣＣＤカメラ３の観測面の水平方向動作（パニング動作）を可能としている。
【００１９】
ＣＣＤカメラ３は、電源・信号ケーブルを束ねた複合ケーブル２３を介して電気的に外部の制御装置２５に接続されている。このケーブル２３は有限の長さであり、必要な可撓性を有する。
垂直駆動台６は、モータ等の駆動機構により±４５°の上下揺動を行って、ＣＣＤカメラ３の観測面の垂直動作（チルト動作）を可能としている。
【００２０】
上記制御装置２５は、電源部２６と制御部２７と信号処理部２８を備え、各々に、上記ケーブル２３を接続することで、ＣＣＤカメラ３は電源部２６と制御部２７と信号処理部２８に接続される。他方、電源部２６と制御部２７は、回転台座４の水平駆動台５（の駆動機構等）及び垂直駆動台６（の駆動機構等）と、電源・制御用のケーブル２１にて接続する。しかも、上記制御部２７と信号処理部２８は、信号ケーブル２９を介して、電子回路（サーバ）３０に接続される。
【００２１】
この電子回路（サーバ）３０から信号ケーブル２９を介して、位置情報（信号）を送ると、制御部２７は、ケーブル２１を介して水平駆動台５及び垂直駆動台６（の各駆動機構等）に信号を送り、ＣＣＤカメラ３の左右上下方向への向き（移動）を制御する。
【００２２】
図３に於て、前述の曲面反射鏡１１を有する基本映像検知手段１０によって得られるドーナツ状の結像１９を示す。即ち、ＣＣＤカメラ３の前記の画像センサ１の表面に、ドーナツ状の結像１９を結び、図１に例示した矢印Ｃは、図３中の矢印Ｃ′のように結像する。なお、図３に於て、ドーナツ状の結像１９の内部１９ａ───ドーナツの孔部───は円筒体１２の内部の収束レンズ１３を含む映像であり、ドーナツ状の結像１９の外部１９ｂ───ドーナツの外周より外側───は曲面反射鏡１１の上方に隠れた部分であり、このような内部１９ａと外部１９ｂは本来役立つことないトリビューアル（重要でない）映像部位である。
【００２３】
このような図３に示したドーナツ状の映像（結像１９）を、映像信号として、（図１に示した）ケーブル２３、信号処理部２８、ケーブル２９を介して電子回路（サーバ）３０に導き（送信し）、電子回路（サーバ）３０において矩形に逆変換すれば、図４に示すような ３６０°（全方位）の矩形映像２０を得ることができる。図３の矢印Ｃ′は図４（Ａ）（Ｂ）に於ては矢印Ｃ″のように結像する。
【００２４】
ところで、本発明に於て、ドーナツ状の映像（結像）を、矩形映像２０に変換することを「逆変換」すると呼ぶこととする。このように、本発明に於て、「逆変換」と呼ぶ理由は、実際に人間が自分の目で見る映像は矩形ではないものの、ドーナツ状映像のように曲がった映像ではなく、ほぼリニアなスケールで見えており、それに近い矩形映像２０に変換するので、そのように呼ぶこととする。
【００２５】
このように電子回路（サーバ）３０にて逆変換して得られた（図４に示す）矩形映像２０は、広視野映像Ｗである。言い換えると、上記基本映像検知手段１０で捉えられた、図３に示すドーナツ状結像１９は、 ３６０°（全方位）の広視野映像Ｗであると共に、これを逆変換した、図４に示す矩形映像２０も ３６０°（全方位）の広視野映像Ｗである。
【００２６】
図４（Ａ）はある時刻ｔ_１ に得られた矩形映像２０を示し、図４（Ｂ）は（その後の）異なる時刻ｔ_２ に得られた矩形映像２０を示している。図４（Ａ）と図４（Ｂ）の相違点は、後者には人物Ｍが写っている点にある。
図４（Ａ）の矩形映像２０───ここではこれを基準画像としている───と、図４（Ｂ）の矩形映像２０の差分をとると、基準画像と異なる部分、即ち人物Ｍ像が把握できる。さらに説明すれば、基本映像検知手段１０で捉えた広視野映像Ｗにおける上記差分───人物Ｍ───を変化部位Ｚとして、上記電子回路（サーバ）３４にて、識別し、そして、識別されたこの変化部位Ｚの周辺を重点的に撮影するように画像センサ２（ＣＣＤカメラ３）を移動させる。
【００２７】
つまり、画像センサ移動手段１５は、基本映像検知手段１０で捉えた広視野映像Ｗにおける変化部位Ｚ（人物Ｍ）を識別し、識別されたこの変化部位Ｚ（人物Ｍ）の周辺を、重点的に撮影するように、水平駆動台５及び垂直駆動台６を駆動してＣＣＤカメラ３（画像センサ２）を移動させる。
【００２８】
図４（Ａ）（Ｂ）に示した広視野映像Ｗ（矩形映像２０）は一般に分解能は粗く、像がぼやけて、精しく判別しにくく、例えば人物Ｍの顔の精しい情報は把握できない。
電子回路（サーバ）３０から、ケーブル２９を介して制御部２７に対し、位置情報、及び、撮影のためのトリガー指令を送り、ケーブル２１を介して回転台座４の（図示省略の）駆動機構を作動させて、ＣＣＤカメラ３の方向を、直ちに人物Ｍ───変化部位Ｚ───の周辺に向け、さらに、必要があれば、拡大動作（ズームアップ）することによって、鮮明な人物映像を得る。
【００２９】
上述の如く、曲面反射鏡１１と、回転台座４上のズームカメラ（ＣＣＤカメラ３）のパニング、チルト、ズームの機能とを、連携させる構成によって、過渡的事象といえども、映像検知し、かつ、鮮明な変化部位Ｚ（人物Ｍ等）の映像を得ることができる。
【００３０】
次に、図２は第２の実施の形態を示し、前述の第１の実施の形態では、画像センサ１と画像センサ２とは、共用して単数個───従ってＣＣＤカメラ３は単数個───とした構成であったのに対し、図２の第２の実施の形態では、基本映像検知手段１０における広い視野角の映像を検知するための第１画像センサ１と、画像センサ移動手段１５によって移動させられる第２象センサ２とを、別個に配設して、複数個としている。
【００３１】
言い換えると、曲面反射鏡１１の映像を取得するＣＣＤカメラ３Ａと、回転台座４上のＣＣＤカメラ３Ｂを、別々に設置し、かつ、複数のこのＣＣＤカメラ３Ａと３Ｂの相互位置（相対的位置関係）を、電子回路（サーバ）３０に入力しておけば、前述の実施例と同様にして、曲面反射鏡１１の映像情報と、前述のパニング、チルト、ズームの機能とを、連携作動させて、過渡的事象の映像検知を可能とする。
【００３２】
なお、図２に於て、ＣＣＤカメラ３Ａは、曲面反射鏡１１の直下であって、透明円筒体１２の内部にその軸心を一致させるように、配設した場合を例示したが、図１のように、反射鏡１６等を付加して、透明円筒体１２の外部にＣＣＤカメラ３Ａを配設するも自由である。また、複合ケーブル２３Ａ，２３Ｂは、両ＣＣＤカメラ３Ａ，３Ｂに別々に配設している。なお、図２に於て、図１と同一符号は同様の構成、及び、作用を示すので、説明を省略する。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は上述の構成により次のような著大な効果を奏する。
（請求項１によれば、）従来の既述の問題点（欠点）を解決でき、全方位映像の検知をベースとしながらも、広視野映像Ｗにおける変化部位Ｚに関しては、画像センサ２によって、高分解能な高精彩の映像を得ることが可能となり、過渡的映像をタイミング良く検知できる。
（請求項２によれば、）鉛直壁面取付用や、その他、設置場所や設置目的等に対応して、所望の角度範囲を選定可能であって好都合である。
（請求項３によれば、）全方位の映像を常に得ることができて、見過ごしを生じない。
（請求項４によれば、）構成が簡易となり、設置場所も選び易く、コストダウンを図ることもできる。
（請求項５によれば、）各々を確実に作動させることができ、所望により第２画像センサ２を複数として、一層精度の高い映像をさらに迅速に得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す構成説明図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す構成説明図である。
【図３】ドーナツ状の結象の説明図である。
【図４】矩形映像の説明図である。
【図５】従来例の説明図である。
【図６】他の従来例の説明図である。
【符号の説明】
１ （第１）画像センサ
２ （第２）画像センサ
３，３Ａ，３Ｂ ＣＣＤカメラ
５ 水平駆動台
６ 垂直駆動台
１０ 基本映像検知手段
１１ 曲面反射鏡
１５ 画像センサ移動手段
Ｗ 広視野映像
Ｚ 変化部位

Claims (5)

1. 曲面反射鏡（１１） を有すると共に広い視野角の映像を検知する基本映像検知手段（１０）と、
   該基本映像検知手段（１０）で捉えた広視野映像（Ｗ）における変化部位（Ｚ）を識別して、識別された該変化部位（Ｚ）の周辺を重点的に撮影するように画像センサ（２）を移動させる画像センサ移動手段（１５）とを、
   具備したことを特徴とする映像検知装置。
2. 基本映像検知手段（１０）が約 １８０°〜約 ３６０°の映像を検知する請求項１記載の映像検知装置。
3. 基本映像検知手段（１０）が ３６０°の映像を検知する請求項１記載の映像検知装置。
4. 上記画像センサ移動手段（１５）によって移動させられる画像センサ（２）が、上記基本映像検知手段（１０）において上記広い視野角の映像を検知するための画像センサに共用されている請求項１，２又は３記載の映像検知装置。
5. 上記基本映像検知手段（１０）において上記広い視野角の映像を検知するための第１画像センサ（１）と、
   上記画像センサ移動手段（１５）によって移動させられる第２画像センサ（２）とを、
   別個に配設した請求項１，２又は３記載の映像検知装置。

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