JP2005150902A - 撮影システム及び撮影制御情報決定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易にカメラの設定を行うことが可能な撮影システム及び撮影制御情報決定方法を提供する。
【解決手段】 撮影システム１００（１）は、固定カメラ１と、固定カメラ１の撮影倍率よりも高い撮影倍率を有し、固定カメラ１による撮影範囲の一部を拡大して撮影するパンチルトズームカメラ２と、固定カメラ１によって撮影された画像内の４個の所定位置を選択し、これら４個の所定位置でのパン角、チルト角及びズーム倍率を制御するカメラ制御部６と、４個の所定位置の位置座標と、４個の所定位置でのパン角、チルト角及びズーム倍率とを保持するカメラ設定位置保持部８と、対象位置を撮影する際のパン角を算出する演算部９と、演算部９によって算出されたパン角と、パンチルトズームカメラ２が対象位置を撮影する際のチルト角、ズーム倍率、対象位置の位置座標とを格納する変換テーブル１０とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、パンチルトズームカメラ等の撮影制御を行う撮影システム及び撮影制御情報決定方法に関する。

従来、パンチルトズームカメラ等の撮影制御を行う撮影システムが提案されている（例えば、特許文献１）。

従来の撮影システムの概要を図１２に示す。図１２において、カメラ５０２が交差点５０１を撮影する場合、カメラ５０２と交差点５０１との位置関係を定めておくことが必要となる。具体的には、以下のようにして、カメラ５０２と交差点５０１との位置関係が定められる。即ち、交差点５０１内に複数の特徴点５０４を有する車両５０３を走行させ、カメラ５０２がこの車両５０３を撮影し、このカメラ５０２によって撮影された画像における各特徴点５０４の座標値が検出される。更に、これら各座標値と、各座標値間の相対的な位置関係に基づいて、カメラ５０２の設定に関するパラメータと、カメラ５０２によって撮影された画像における道路平面のパラメータとが算出され、カメラ５０２と交差点５０１との位置関係が定められる。
特開２００２−２３２８６９号公報

しかしながら、前述した従来の撮影システムにおいては、複数の特徴点５０４を有する車両５０３を交差点内に走行させる必要があった。このため、車両５０３の走行が困難な細い路地、室内等におけるカメラ５０２の制御には適用することができない。このため、様々な場所において、簡易に撮影手段の制御を行う技術が要求されている。

本発明は従来の問題を解決するためになされたもので、簡易に撮影手段の制御を行うことが可能な撮影システム及び撮影制御情報決定方法を提供することを目的とする。

本発明の撮影システムは、所定範囲を撮影して所定視野画像を生成する第１の撮影手段と、前記所定範囲の一部を拡大撮影して拡大部分画像を生成する第２の撮影手段と、前記第２の撮影手段が前記所定範囲内の複数の所定位置を撮影する際の各所定位置での撮影制御情報を保持する撮影制御情報保持手段と、前記第２の撮影手段が撮影すべき前記所定範囲内の対象位置と前記複数の所定位置との前記所定視野画像上での相対的な位置関係及び前記制御情報保持手段に保持された各所定位置での撮影制御情報に基づいて前記対象位置での撮影制御情報を決定する撮影制御情報決定手段と、前記第２の撮影手段が前記対象位置を撮影する際に、前記撮影制御情報決定手段にて決定された撮影制御情報に基づいて前記第２の撮影手段を制御する撮影制御手段とを有する構成となる。

この構成により、第１の撮影手段の所定範囲内（所定視野画像上）における複数の所定位置それぞれでの撮影制御情報が保存されると、第２の撮影手段が撮影すべき前記所定範囲内の対象位置と前記複数の所定位置との前記所定視野画像上での相対的な位置関係及び前記保持された各位置での撮影制御情報に基づいて、第２の撮影手段が撮影すべき対象位置での撮影制御情報が決定される。そして、その決定された撮影制御情報に基づいて第２の撮影手段が前記対象位置を撮影する際の制御が行われる。

撮影制御情報は、所定範囲内における前記第２の撮影手段の撮影範囲を決めるための情報であれば特に限定されず、パン角、チルト角及び倍率等の情報を含み得る。

第１の撮影手段と第２の撮影手段は、同一のカメラで構成することも、異なるカメラで構成することも可能である。

後者の場合、本発明の撮影システムは、前記第１の撮影手段が、前記所定範囲を固定的に撮影する第１のカメラであり、前記第２の撮影手段が、パン、チルト及びズームが可能となる第２のカメラである構成とすることができる。

また、本発明の撮影システムは、前記撮影制御情報決定手段が、前記第２の撮影手段が撮影すべき前記所定範囲内の対象位置となり得る複数の位置での撮影制御情報を決定するものであり、前記撮影制御情報決定手段にて決定された前記複数の位置それぞれでの撮影制御情報を各位置に対応付けて保持するテーブル手段を有し、前記撮影制御手段が、対象位置が指定された際に、その対象位置に対応して前記テーブル手段に保持された撮影制御情報に基づいて前記第２の撮影手段を制御する構成とすることができる。

このような構成により、所定範囲内の対象位置となり得る複数の位置に対応した撮影制御情報がテーブル手段に保持されるため、対象位置が指定された際に、第２の撮影手段は、前記テーブル手段から得られる前記対象位置での撮影制御情報に基づいて、その対象位置での撮影を迅速に行うことができることとなる。

また、本発明の撮影システムは、前記撮影制御情報保持手段が、前記所定範囲内の４個の所定位置それぞれでの撮影制御情報を保持する構成とすることができる。

このような構成により、４個の所定位置にて囲まれる矩形範囲内の任意の位置となる対象位置に対する撮影情報を前記４個の所定位置それぞれの撮影制御情報に基づいて決定できるようになる。

また、本発明の撮影システムは、前記撮影制御情報決定手段が、前記対象位置での撮影制御情報を、前記撮影制御情報保持手段に保持された各所定位置での撮影制御情報から前記所定位置それぞれと前記対象位置との前記所定視野画像上での相対的な位置関係に基づいて補間の手法に従って決定する構成とすることができる。

このような構成により、各所定位置と対象位置との前記所定視野画像上での相対的な位置関係が明らかになれば、対象位置での撮影制御情報を補間の手法に従って簡易に決定することが可能となる。

前記補間の手法は、各所定位置での撮影制御情報及び各所定位置と対象位置との相対的な位置関係を用いる手法であれば特に限定されず、内挿補間や外挿補間等の直線的な補間の手法であっても、他の補間の手法であってもよい。

また、本発明の撮影システムは、前記撮影制御情報がパン角及びチルト角を含み、前記撮影制御情報決定手段が、前記第２の撮影手段が前記対象位置を撮影するためのパン角の変化に応じたチルト角の補正、及び、前記第２の撮影手段が前記対象位置を撮影するためのチルト角の変化に応じたパン角の補正の少なくともいずれかを行う構成とすることができる。

このような構成により、パン方向及びチルト方向の回転によりその撮影方向が制御される第２の撮影手段が撮影すべき対象位置での撮影制御情報（パン角及びチルト各）を決定する際に、所定視野画像上（平面上）にて補間の手法にて決定される対象位置でのパン角及びチルト角のいずれか一方が他方に応じて適切に補正することができるようになる。

また、本発明の撮影制御情報決定方法は、所定範囲を撮影して所定視野画像を生成する第１の撮影手段と、前記所定範囲の一部を拡大撮影して拡大部分画像を生成する第２の撮影手段とを備えた撮影システムにおける撮影制御情報決定方法であって、前記第２の撮影手段が前記所定範囲内の複数の所定位置を撮影する際の各所定位置での撮影制御情報を保持手段に保持する撮影制御情報保持ステップと、前記第２の撮影手段が撮影すべき前記所定範囲内の対象位置と前記複数の所定位置との前記所定視野画像上での相対的な位置関係及び前記保持手段に保持された各所定位置での撮影制御情報に基づいて前記対象位置での撮影制御情報を決定する撮影制御情報決定ステップとを有する構成となる。

また、本発明の撮影制御情報決定方法は、前記撮影制御情報決定ステップが、前記第２の撮影手段が撮影すべき前記所定範囲内の対象位置となり得る複数の位置での撮影制御情報を決定し、前記決定された前記複数の位置それぞれでの撮影制御情報を各位置に対応付けて保持するテーブルを作成するテーブル作成ステップとを有する構成とすることができる。

更に、本発明の撮影制御情報決定方法は、前記撮影制御情報決定ステップが、前記対象位置での撮影制御情報を、前記保持手段に保持された各所定位置での撮影制御情報から前記所定位置それぞれと前記対象位置との前記所定視野画像上での相対的な位置関係に基づいて補間の手法に従って決定する構成とすることができる。

また、本発明の撮影制御情報決定方法は、前記撮影制御情報がパン角及びチルト角を含み、前記撮影制御情報決定ステップが、前記第２の撮影手段が前記対象位置を撮影するためのパン角の変化に応じたチルト角の補正、及び、前記第２の撮影手段が前記対象位置を撮影するためのチルト角の変化に応じたパン角の補正の少なくともいずれかを行う構成とすることができる。

本発明は、第２の撮影手段が撮影すべき前記所定範囲内の対象位置と前記複数の所定位置との前記所定視野画像上での相対的な位置関係及び前記保持された各位置での撮影制御情報に基づいて、第２の撮影手段が撮影すべき対象位置での撮影制御情報が決定され、その決定された撮影制御情報に基づいて第２の撮影手段が前記対象位置を撮影する際の制御が行われるので、従来のように、特徴点を有する車両に走行させる必要がなく、様々な場所において、簡易に第２の撮影手段の制御を行うことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態の撮影システムについて、図面を用いて説明する。

本発明の実施の形態に係る撮影システムの概略的な構成を図１に示す。図１に示す撮影システム１００は、固定カメラ１、パンチルトズームカメラ２、制御部２０を備える。この撮影システム１００では、制御部２０は、パンチルトズームカメラ２が、固定カメラ１によって撮影された画像２１に含まれる対象物２３を拡大撮影するように、そのパンチルトズームカメラ２を制御する。パンチルトズームカメラ２は、この制御部２０の制御に応じて、対象物２３を撮影し、拡大した画像２４を生成する。

前述したような概略的な構成を前提とした本発明の第１の実施の形態について説明する。本発明の第１の実施の形態に係る撮影システムのブロック図を図２に示す。図２において、撮影システム１００（１）は、所定範囲を撮影して所定視野画像を生成する固定カメラ１と、固定カメラ１により撮影される前記所定範囲の一部を拡大して撮影するパンチルトズームカメラ２と制御部２０（１）とを有する。制御部２０（１）は、固定カメラ１によって生成された所定視野画像を保持する画像保持部３と、画像保持部３によって保持された所定視野画像を表示する第１表示部４と、パンチルトズームカメラ２の撮影によって生成された画像を表示する第２表示部５と、パンチルトズームカメラ２を制御するカメラ制御部６と、カメラ制御部６からの撮影制御情報（パン角、チルト角、ズーム倍率）に応じてパンチルトズームカメラ２を駆動させるカメラ駆動部７と、パンチルトズームカメラ２が固定カメラ１の所定範囲内（所定視野画像上）における所定位置を撮影する際の撮影制御情報を保持するカメラ設定位置保持部８と、パンチルトズームカメラ２が撮影すべき対象位置での撮影制御情報を決定する演算部９と、演算部９により決定された各対象位置での撮影制御情報を保持する変換テーブル１０とを有する。

以上のように構成された撮影システム１００（１）について、図３を用いてその動作を説明する。

まず、固定カメラ１は、監視の対象となる道路や駅構内、室内等の所定範囲を撮影して所定視野画像を生成する（ステップ１０１）。固定カメラ１の撮影によって得られた所定視野画像は、画像保持部３によって保持される。画像保持部３に保持された所定視野画像が第１表示部４に表示される。

この状態で、例えば、入力操作部（図示略）を用いてオペレータが第１表示部４に表示される所定視野画像上の適当な目印を４点指定すると、カメラ制御部６は、例えば、図４に示すように、その所定視野画像４６に対して設定される所定の２次元座標系（Ｘ−Ｙ座標系）での前記４点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の位置（座標値）を認識する（Ｓ１０２）。なお、これら４点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４は、その４点で囲まれる矩形領域が監視対象物の移動しうる範囲として見込まれる領域となるように設定されることが好ましい。

次いで、オペレータの入力操作部の操作に基づいたカメラ制御部６からの撮影制御情報（パン角、チルト角、ズーム倍率）に従ってカメラ駆動部７がパンチルトズームカメラ２を駆動させ、前記各点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４での拡大撮影がなされる（Ｓ１０３）。このようにパンチルトズームカメラ２による前記各点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４での拡大撮影により得られた拡大部分画像が第２表示部５に表示される。この各点での拡大部分画像を確認しながらオペレータが入力操作部の所定の操作を行うと、画像保持部３に保持された所定視野画像上にて指定された点の座標値とその点をパンチルトズームカメラ２によって拡大撮影した際の撮影制御情報（パン角、チルト角、ズーム倍率）とが対応付けられてカメラ設定位置保持部８に保持される（Ｓ１０４）。

演算部９は、カメラ設定位置保持部８が保持する４個の所定位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４に対応する撮影制御情報（パン角、チルト角、ズーム倍率）に基づいて、パンチルトズームカメラ２が、固定カメラ１によって撮影され画像保持部３によって保持された所定視野画像４６内の対象位置Ｐｉを撮影する際の撮影制御情報を前記４点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４と対象位置Pｉとの所定視野画像４６上での相対的な位置関係とカメラ設定位置保持部８が保持する各点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４に対応した撮影制御情報とに基づいて補間の手法に従って算出する。例えば、パン角について、以下のような処理がなされる（Ｓ１０５）。

図４に示す所定視野画像４６において、点Ｐ２及びＰ３を始点及び終点とする線分を延長した直線と、点Ｐ４及びＰ１を始点及び終点とする線分を延長した直線との交点をＰａ、対象位置Ｐｉ及び交点Ｐａを通過する直線と点Ｐ１及びＰ２を始点及び終点とする線分との交点をＣ１、対象位置Ｐｉ及び交点Ｐａを通過する直線と点Ｐ３及び点Ｐ４を始点及び終点とする線分との交点をＣ２、点Ｐ１と交点Ｃ１との距離をＬＰ１Ｃ１、点Ｐ１と点Ｐ２との距離をＬＰ１Ｐ２、点Ｐ４と交点Ｃ２との距離をＬＰ４Ｃ２、点Ｐ４と点Ｐ３との距離をＬＰ４Ｐ３、パンチルトズームカメラ２が点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４を撮影する際のパン角をそれぞれθＰ１、θＰ２、θＰ３及びθＰ４とした場合、演算部９は、パンチルトズームカメラ２が交点Ｃ１を撮影する際のパン角θＣ１と、交点Ｃ２を撮影する際のパン角θＣ２とを、それぞれ

により算出する。次に、演算部９は、これらパン角θＣ１及びθＣ２を用いて、交点Ｃ１と対象位置Ｐｉとの距離をＬＣ１Ｐｉ、交点Ｃ１と交点Ｃ２との距離をＬＣ１Ｃ２とした場合に、パンチルトズームカメラ２が対象位置Ｐｉを撮影する際のパン角θＰｉを、

により算出する。

更に、演算部９は、この算出したパン角θＰｉを、パンチルトズームカメラ２が対象位置Ｐｉを撮影する際のパン角として対象位置Ｐｉの位置座標に対応づけて変換テーブル１０に格納する（ステップ１０６）。

次に、演算部９は、設定すべき全ての対象位置でのパン角を算出したか否かを判定する（ステップ１０７）。ここで、設定すべき全ての対象位置とは、例えば、図４に示す所定視野画像４６において、点Ｐ１及びＰ２を始点及び終点とする線分、点Ｐ２及びＰ３を始点及び終点とする線分、点Ｐ３及び点Ｐ４を始点及び終点とする線分、点Ｐ４及びＰ１を始点及び終点とする線分により囲まれた矩形範囲内において、拡大部分画像を得るための点として決めた全ての対象位置を意味する。

設定すべき全ての対象位置でのパン角が算出されていない場合には（Ｓ１０７でＮＯ）、演算部９は、残りの対象位置のいずれかでのパン角の算出（ステップ１０５）以降の動作を繰り返す。一方、すべての対象位置でのパン角が算出された場合には（Ｓ１０７でＹＥＳ）、変換テーブル１０内には、各対象位置に対応するパン角とその対象位置の位置座標とが対になって格納され、変換テーブル１０が完成する。

前述した処理は、パン角θについての処理であったが、チルト角については、以下のような処理がなされる。図５に示す所定視野画像４６において、点Ｐ１及びＰ２を始点及び終点とする線分を延長した直線と、点Ｐ３及びＰ４を始点及び終点とする線分を延長した直線との交点をＰｂ、対象位置Ｐｉ及び交点Ｐｂを通過する直線と点Ｐ２及びＰ３を始点及び終点とする線分との交点をＣ２、対象位置Ｐｉ及び交点Ｐｂを通過する直線と点Ｐ４及び点Ｐ１を始点及び終点とする線分との交点をＣ４、点Ｐ１と交点Ｃ４との距離をＬＰ１Ｃ４、点Ｐ１と点Ｐ４との距離をＬＰ１Ｐ４、点Ｐ２と交点Ｃ２との距離をＬＰ２Ｃ２、点Ｐ２と点Ｐ３との距離をＬＰ２Ｐ３、パンチルトズームカメラ２が点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４を撮影する際のチルト角をそれぞれθＰ１Ｔ、θＰ２Ｔ、θＰ３Ｔ及びθＰ４Ｔとした場合、演算部９は、パンチルトズームカメラ２が交点Ｃ４を撮影する際のチルト角θＣ４Ｔと、交点Ｃ２を撮影する際のチルト角θＣ２Ｔとを、それぞれ

により算出する。次に、演算部９は、これらチルト角θＣ４Ｔ及びθＣ２Ｔを用いて、交点Ｃ２と対象位置Ｐｉとの距離をＬＣ２Ｐｉ、交点Ｃ２と交点Ｃ４との距離をＬＣ２Ｃ４とした場合に、パンチルトズームカメラ２が対象位置Ｐｉを撮影する際のチルト角θＰｉＴを、

により算出する。

このようにして変換テーブル１０が完成した後、例えば、第１表示部４に表示された固定カメラ１の撮影に基づいた所定範囲画像上における対象位置が指定されると、カメラ制御部６は、その対象位置に在る物をパンチルトズームカメラ２に拡大撮影させる際に、変換テーブル１０に格納されたパン角、チルト角及びズーム倍率のうち、前記対象位置に対応したパン角、チルト角及びズーム倍率（撮影制御情報）を読み出す。そして、カメラ制御部６は、その読み出した撮影制御情報に基づいて、パンチルトズームカメラ２のパン角、チルト角及びズーム倍率を制御する。カメラ駆動部７は、カメラ制御部６の制御に応じて、パンチルトズームカメラ２のパン角、チルト角及びズーム倍率を設定し、そのパンチルトズームカメラ２を駆動させる。パンチルトズームカメラ２は、制御されたパン角、チルト角及びズーム倍率により対象位置に在る物を拡大撮影する。

以上のように、本発明の第１の実施の形態によれば、カメラ設定位置保持部８は、固定カメラ１の撮影よって得られた所定視野画像内における４個の所定位置での位置座標、パン角、チルト角及びズーム倍率を保持する。そして、演算部９は、この４個の所定位置でのパン角、チルト角及びズーム倍率に基づいて、パンチルトズームカメラ２が対象位置を撮影する際のパン角、チルト角及びズーム倍率を算出して、変換テーブル１０に格納する。したがって、従来のように、特徴点を有する車両に走行させる必要がなく、様々な場所において変換テーブル１０に保持された各対象位置での撮影制御情報に基づいて簡易にパンチルトズームカメラ２を制御することが可能となる。

なお、前述した第１の実施の形態では、撮影制御情報としてパン角、チルト角及びズーム倍率の３つの情報を用いたが、その撮影制御情報は、所定範囲に応じてこられ３つの情報のいずれか、あるいは、それら３つの情報のうちの任意の２つの組み合わせとすることもできる。

また、変換テーブル１０を作成することなく、前記所定視野画像上で対象位置Pｉが指定される毎に、前述した手法に従って（図３におけるＳ１０５参照）その対象位置Pｉにおける撮影制御情報（パン角、チルト角、ズーム倍率）を算出し、その算出された撮影情報に基づいてパンチルトズームカメラ２を制御することも可能である。

次に、第２の実施の形態について説明する。本発明の第２の実施の形態におけるパンチルトズームカメラ２の稼動機構の構造を図６に示す。図６では、パンチルトズームカメラ２は、ターンテーブル５１の下面における外縁近傍に設置される。ターンテーブル５１は、回転軸５２を中心に回転自在となっている。このターンテーブル５１が回転することにより、パンチルトズームカメラ２のパン角が変化する。また、パンチルトズームカメラ２は、チルト機構５４により支持されている。このチルト機構５４は、水平方向の回転軸を有し、パンチルトズームカメラ２のチルト角を変化させることが可能な構造を有している。

パンチルトズームカメラ２の稼動機構が図６に示すような構造である場合、チルト角が固定され、パン角のみが変化すると、パンチルトズームカメラ２の撮影によって得られる画像の中心は、点Ａから点Ｂへ至る間に、円弧５７に沿って移動することになる。このため、点Ａあるいは点Ｂを撮影しているパンチルトズームカメラ２に対象位置Ｐｉを撮影させるべく、チルト角が固定されたまま、パン角のみを変化させると、点Ｐｉ´が画像の中心になってしまう。したがって、パンチルトズームカメラ２のチルト角を適切に補正することが必要となる。第２の実施の形態では、このようなチルト角の補正を可能とする。

本発明の第２の実施の形態における撮影システムのブロック図を図７に示す。図７において、撮影システム１００（２）は、図２に示す撮影システム１００（１）と比較すると、制御部２０（２）内に、新たに補正設定部６０が備えられている。この補正設定部６０は、カメラ設定位置保持部８に接続されている。補正設定部６０以外の構成は、図２に示す撮影システム１００（１）と同様であるので、その説明は省略する。

以上のように構成された撮影システム１００（２）について、図８を用いてその動作を説明する。

図８におけるステップ２０１乃至２０４の動作は、図４におけるステップ１０１乃至１０４の動作と同様である。すなわち、まず、固定カメラ１は、所定範囲を撮影して所定視野画像を生成する（ステップ２０１）。固定カメラ１によって得られた所定視野画像は、画像保持部３によって保持される。カメラ制御部６は、固定カメラ１によって撮影され、画像保持部３によって保持された所定視野画像内の４個の所定位置が指定されると、その４個の所定位置を認識する（ステップ２０２）。

次に、カメラ制御部６は、選択した４個の所定位置のそれぞれをパンチルトズームカメラ２にて拡大撮影する際に、パンチルトズームカメラ２のパン角、チルト角及びズーム倍率を制御する。パンチルトズームカメラ２は、制御されたパン角、チルト角及びズーム倍率により、４個の所定位置のそれぞれを拡大撮影して拡大部分画像を生成する（ステップ２０３）。カメラ設定位置保持部８は、固定カメラ１にて得られた所定視野画像における前記４個の所定位置の位置座標のそれぞれと、パンチルトズームカメラ２がその４個の所定位置のそれぞれを撮影する際のパン角、チルト角及びズーム倍率を、対応付けて保持する（ステップ２０４）。

第２の実施の形態において、固定カメラ１によって撮影され、画像保持部３によって保持された所定視野画像の一例を図９に示す。図９に示す所定視野画像７０には、左上を原点とし、横軸をＸ、縦軸をＹとする２次元座標系が当てはめられている。また、図９に示す所定視野画像７０において、点Ｐ１及びＰ２を始点及び終点とする線分を延長した直線と、点Ｐ３及びＰ４を始点及び終点とする線分を延長した直線との交点がＰｂ、対象位置Ｐｉ及び交点Ｐｂを通過する直線と点Ｐ２及びＰ３を始点及び終点とする線分との交点がＣ２、対象位置Ｐｉ及び交点Ｐｂを通過する直線と点Ｐ４及び点Ｐ１を始点及び終点とする線分との交点がＣ４となっている。補正設定部５０は、所定視野画像７０において、所定位置Ｐ２とＰ３とを結ぶ線分の中点Ｅ１、及び所定位置Ｐ１とＰ４とを結ぶ中点Ｅ２のそれぞれでのチルト角の補正量を設定する（ステップ２０５）。

図９において、所定位置Ｐ２及びＰ３のそれぞれで指定されたパン角及びチルト角に基づいて前述した手法（図３Ｓ１０５参照）にて算出される線分Ｐ２Ｐ３上の各点でのパン角及びチルト角を用いてパンチルトズームカメラ２をパン、チルトさせつつ点Ｐ２から点Ｐ３まで撮影した場合の画像中心の軌跡は、前述した理由（図６参照）により、点Ｐ２及び点Ｐ３を始点及び終点とする弧７１となる。また、同様に、所定位置Ｐ１及びＰ４のそれぞれで指定されたパン角及びチルト角に基づいて前述した手法にて算出された線分Ｐ１Ｐ４上の各点でのパン角及びチルト角を用いてパンチルトズームカメラ２をパン、チルトさせつつ点Ｐ２から点Ｐ３まで撮影した場合の画像中心の軌跡は、点Ｐ２及び点Ｐ３を始点及び終点とする弧７２となる。即ち、線分Ｐ２Ｐ３の中点Ｅ１に対して算出されたパン角及びチルト角にてパンチルトズームカメラ２を制御すると、得られる画像の中心は、線分Ｐ２Ｐ３上の中点Ｅ１ではなく弧７１上の点Ｄ１にずれ、線分Ｐ２Ｐ３とのずれが最大となる。同様に、線分Ｐ１Ｐ４の中点Ｅ２に対して算出されたパン角及びチルト角にてパンチルトズームカカメラ２を制御すると、得られる画像の中心は線分Ｐ１Ｐ４上の中点Ｅ２ではなく弧７２上の点Ｄ２にずれ、線分Ｐ１Ｐ４とのずれが最大となる。

このことから、図９に示す所定視野画像７０において、パンチルトズームカメラ２が点Ｅ１及びＥ２を撮影する際のチルト角の補正量は、例えば、点Ｄ１と点Ｅ１の距離ＬＤ１Ｅ１に比例する量に設定される。同様に、パンチルトズームカメラ２が点Ｅ２を撮影する際のチルト角の補正量は、例えば、点Ｄ２と点Ｅ２の距離ＬＤ２Ｅ２に比例する量に設定される。各点Ｅ１、Ｅ２でのチルト角の補正量（距離ＬＤ１Ｅ１、ＬＤ２Ｅ２）は、図６に示すパンチルトズームカメラ２の稼動機構の構造に基づいて予め決めることができる。補正設定部６０にて設定された各点Ｅ１及びＥ２でのチルト角の補正量が、カメラ設定位置保持部８へ送られて保持される（Ｓ２０６）。

この状態で、演算部９は、前述した例（図３におけるＳ１０５参照）と同様に、カメラ設定位置保持部８にて保持された４個の所定位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４に対応するパン角及びチルト角に基づいて、画像保持部３にて保持された所定視野画像７０上で指定された対象位置Ｐｉでのパン角及びチルト角を算出する（Ｓ２０７）。更に、演算部９は、カメラ設定位置保持部８に保持された点Ｅ１及び点Ｅ２でのチルト角の補正量と、対象位置Ｐｉと点Ｅ１、Ｅ２との所定視野画像７０上での相対的な位置関係に基づいて対象位置Pｉでの補正量を算出し、その補正量によって対象位置Pｉについて算出されたチルト角を補正する（Ｓ２０８）。

具体的には、対象位置Ｐｉでの補正量は以下のようにして算出される。前述の図９で示したように、パンチルトズームカメラ２をパン、チルトさせつつ点Ｐ２から点Ｐ３まで撮影した場合の画像中心の軌跡は弧７１となる。弧７１と線分Ｐ２Ｐ３とのずれは、点Ｅ１において最大となり、点Ｐ２及び点Ｐ３において最小（ずれがない）となる。線分Ｐ２Ｐ３上の各点でのチルト角の補正量は、このずれの量に比例する。

例えば、ずれの量に比例する線分Ｐ２Ｐ３上の各点でのチルト角の補正量が、図１０に示すように折れ線で近似される場合、演算部９は、図９における線分Ｐ２Ｐ３上の点である点Ｃ２での補正量difftiltC2について、点Ｃ２でのとり得る補正量の最大値（点Ｅ１での補正量）をMax_difftiltC2、点Ｐ２と点Ｐ３との距離をＬＰ２Ｐ３、点Ｐ２と点Ｃ２との距離をＬＰ２Ｃ２として、

により算出する。

同様に、演算部９は、図９における線分Ｐ１Ｐ４上の点である点Ｃ４での補正量difftiltC4について、点Ｃ４でのとり得る補正量の最大値（点Ｅ２での補正量）をMax_difftiltC4、点Ｐ１と点Ｐ４との距離をＬＰ１Ｐ４、点Ｐ１と点Ｃ４との距離をＬＰ１Ｃ４とした場合に、

により算出する。

更に、演算部９は、これら補正量difftiltC2及びdifftiltC4を用いて、交点Ｃ２と対象位置Ｐｉとの距離をＬＣ２Ｐｉ、交点Ｃ２と交点Ｃ４との距離をＬＣ２Ｃ４とした場合に、パンチルトズームカメラ２が対象位置Ｐｉを撮影する際のチルト角の補正量difftiltPiを、

により算出する。

一方、演算部９は、ずれの量に比例する線分Ｐ２Ｐ３上の各点でのチルト角の補正量が、図１１に示すように放物線で近似される場合、演算部９は、まず所定の放物線の式（ここではｙ＝Ｐ（ｘ）＝−ｘ²＋１）を定める。

次に、演算部９は、点Ｐ２と点Ｅ１との距離、点Ｐ３と点Ｅ１との距離をそれぞれ１とした場合における、点Ｃ２と点Ｅ１との距離ＬＣ２Ｅ１について、点Ｐ２とＰ３との距離をＬＰ２Ｐ３、点Ｐ２と点Ｃ２との距離をＬＰ２Ｃ２とした場合に、

により算出する。

更に、演算部９は、点Ｃ２での補正量fftiltC2について、点Ｃ２でのとり得る補正量の最大値をMax_difftiltC2とし、この点Ｃ２と点Ｅ１との距離ＬＣ２Ｅ１を放物線Ｐ（ｘ）＝−ｘ²＋１のｘに代入した値をＰ（ＬＣ２Ｅ１）とした場合に、

により算出する。

同様に、演算部９は、点Ｐ１と点Ｅ２との距離、点Ｐ４と点Ｅ２との距離をそれぞれ１とした場合における、点Ｃ４と点Ｅ２との距離ＬＣ４Ｅ２について、点Ｐ１とＰ４との距離をＬＰ１Ｐ４、点Ｐ１と点Ｃ４との距離をＬＰ１Ｃ４とした場合に、

により算出し、更に、点Ｃ４での補正量fftiltC4について、点Ｃ４でのとり得る補正量の最大値をMax_difftiltC4とし、この点Ｃ４と点Ｅ２との距離ＬＣ４Ｅ２を放物線Ｐ（ｘ）＝−ｘ²＋１のｘに代入した値をＰ（ＬＣ４Ｅ２）とした場合に、

により算出する。そして、演算部９は、これら補正量difftiltC2及びdifftiltC4と、前述の数９とを用いて、パンチルトズームカメラ２が対象位置Ｐｉを撮影する際のチルト角の補正量difftiltPiを算出する。

その後、演算部９は、対象位置Pｉでのチルト角に、算出した補正量に比例する角度量を加算することにより、その対象位置Ｐｉでのチルト角を補正する。更に、前述した例（図３におけるＳ１０６参照）と同様に、演算部９は、算出されたパン角及びチルト角（補正後）を、パンチルトズームカメラ２が対象位置Pｉを撮影する再のパン角及びチルト角として対象位置Ｐｉの位置座標に対応づけて変換テーブル１０に格納する（Ｓ２０９）。

次に、演算部９は、前述した例（図３におけるＳ１０７参照）と同様に、すべての対象位置でのパン角及びチルト角を算出したか否かを判定する（Ｓ２１０）。すべての対象位置でのパン角及びチルト角が算出されていない場合には（Ｓ２１０でＮＯ）、演算部９は、残りの対象位置のいずれかでのパン角及びチルト角の算出（Ｓ２０７）以降の動作を繰り返す。一方、すべての対象位置でのパン角が算出された場合には（Ｓ２１０でＹＥＳ）、変換テーブル１０内には、各対象位置に対応するパン角、チルト角及び位置座標が格納され、変換テーブル１０が完成する。

なお、前述した処理では、パン角の変化（点Ｐ２でのパン角から点Ｐ３でのパン角の変化、及び点Ｐ１でのパン角から点Ｐ４でのパン角の変化）に基づいて線分Ｐ２Ｐ３の中点Ｅ１でのチルト角の補正量及び線分Ｐ１Ｐ４の中点Ｅ２でのチルト角の補正量を算出するようにしたが、同様の手法に基づいて、例えば、線分Ｐ１Ｐ２の中点でのパン角の補正量及び線分Ｐ４Ｐ３の中点でのパン角の補正量を算出することができる。そして、その各点でのパン角の補正量に基づいて変換テーブル１０に格納すべき各対象位置Ｐｉでのパン角を補正することができる。

また、第１の実施の形態と同様に、各対象位置Ｐｉでのズーム倍率が演算され、そのズーム倍率がパン角及びチルト角と共に対象位置Ｐｉに対応づけられた状態で変換テーブル１０に格納される。

その後、カメラ制御部６は、第１の実施の形態と同様、対象物をパンチルトズームカメラ２に拡大撮影させる際に、変換テーブル１０に格納されたパン角、チルト角及びズーム倍率のうち、その対象物の位置に対応する対象位置でのパン角、チルト角及びズーム倍率を読み出し、これら読み出した情報に基づいて、パンチルトズームカメラ２のパン角、チルト角及びズーム倍率を制御する。カメラ駆動部７は、カメラ制御部６の制御に応じて、パンチルトズームカメラ２のパン角、チルト角及びズーム倍率を設定し、そのパンチルトズームカメラ２を駆動させる。パンチルトズームカメラ２は、制御されたパン角、チルト角及びズーム倍率により、対象物の位置に対応する対象位置を拡大撮影する。

以上のように、本発明の第２の実施の形態によれば、カメラ設定位置保持部８は、固定カメラ１によって撮影された画像内における４個の所定位置での位置座標、パン角、チルト角及びズーム倍率を保持するとともに、所定視野画像７０上における所定位置でのパン角の補正量を保持する。そして、演算部９は、カメラ設定位置情報保持部８によって保持された情報に基づいて、各対象位置でのパン角、チルト角及びズーム倍率を算出し、更に、チルト角の補正を行ない、そのようにして得られた各対象位置でのパン角、チルト角およびズーム倍率を変換テーブル１０に格納する。したがって、パンチルトズームカメラ２にて指定された対象位置の拡大撮影を行う際に、パンチルトズームカメラ２をより精度よくその指定された対象位置に位置づけることができるようになる。

以上のように、本発明にかかる撮影システム及び撮影制御情報決定方法は、様々な場所において、簡易にカメラの設定を行うことが可能となるという効果を有し、パンチルトズームカメラ等の撮影制御を行う撮影システム及び撮影制御情報決定方法として有用である。

本発明の第１及び第２の実施の形態における撮影システムの概略図 本発明の第１及び第２の実施の形態における撮影システムのブロック図 本発明の第１の実施の形態において、固定カメラによって撮影された画像の一例を示す図 本発明の第１の実施の形態における撮影システムの動作のフローチャート 本発明の第１の実施の形態において、固定カメラによって撮影された画像の他の例を示す図 本発明の第２の実施の形態におけるパンチルトズームカメラの稼動機構の構造を示す図 本発明の第２の実施の形態における撮影システムのブロック図 本発明の第２の実施の形態における撮影システムの動作のフローチャート 本発明の第２の実施の形態において、固定カメラによって撮影された画像の一例を示す図 本発明の第２の実施の形態における補正量の一例を示す図 本発明の第２の実施の形態における補正量の他の例を示す図 従来の撮影システムの概要を示す図

符号の説明

１ 固定カメラ
２ パンチルトズームカメラ
３ 画像保持部
４ 第１表示部
５ 第２表示部
６ カメラ制御部
７ カメラ駆動部
８ カメラ設定位置保持部
９ 演算部
１０ 変換テーブル
２０、２０（１）、２０（２） 制御部
５１ ターンテーブル
５４ チルト機構
６０ 補正設定部
１００、１００（１）、１００（２） 撮影システム

Claims (10)

1. 所定範囲を撮影して所定視野画像を生成する第１の撮影手段と、
   前記所定範囲の一部を拡大撮影して拡大部分画像を生成する第２の撮影手段と、
   前記第２の撮影手段が前記所定範囲内の複数の所定位置を撮影する際の各所定位置での撮影制御情報を保持する撮影制御情報保持手段と、
   前記第２の撮影手段が撮影すべき前記所定範囲内の対象位置と前記複数の所定位置との前記所定視野画像上での相対的な位置関係及び前記制御情報保持手段に保持された各所定位置での撮影制御情報に基づいて前記対象位置での撮影制御情報を決定する撮影制御情報決定手段と、
   前記第２の撮影手段が前記対象位置を撮影する際に、前記撮影制御情報決定手段にて決定された撮影制御情報に基づいて前記第２の撮影手段を制御する撮影制御手段とを有することを特徴とする撮影システム。
2. 前記第１の撮影手段は、前記所定範囲を固定的に撮影する第１のカメラであり、
   前記第２の撮影手段は、パン、チルト及びズームが可能となる第２のカメラであることを特徴とする請求項１記載の撮影システム。
3. 前記撮影制御情報決定手段は、前記第２の撮影手段が撮影すべき前記所定範囲内の対象位置となり得る複数の位置での撮影制御情報を決定するものであり、
   前記撮影制御情報決定手段にて決定された前記複数の位置それぞれでの撮影制御情報を各位置に対応付けて保持するテーブル手段を有し、
   前記撮影制御手段は、対象位置が指定された際に、その対象位置に対応して前記テーブル手段に保持された撮影制御情報に基づいて前記第２の撮影手段を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の撮影システム。
4. 前記撮影制御情報保持手段は、前記所定範囲内の４個の所定位置それぞれでの撮影制御情報を保持することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の撮影システム。
5. 前記撮影制御情報決定手段は、前記対象位置での撮影制御情報を、前記撮影制御情報保持手段に保持された各所定位置での撮影制御情報から前記所定位置それぞれと前記対象位置との前記所定視野画像上での相対的な位置関係に基づいて補間の手法に従って決定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の撮影システム。
6. 前記撮影制御情報はパン角及びチルト角を含み、
   前記撮影制御情報決定手段は、前記第２の撮影手段が前記対象位置を撮影するためのパン角の変化に応じたチルト角の補正、及び、前記第２の撮影手段が前記対象位置を撮影するためのチルト角の変化に応じたパン角の補正の少なくともいずれかを行うことを特徴とする請求項５記載の撮影システム。
7. 所定範囲を撮影して所定視野画像を生成する第１の撮影手段と、
   前記所定範囲の一部を拡大撮影して拡大部分画像を生成する第２の撮影手段とを備えた撮影システムにおける撮影制御情報決定方法であって、
   前記第２の撮影手段が前記所定範囲内の複数の所定位置を撮影する際の各所定位置での撮影制御情報を保持手段に保持する撮影制御情報保持ステップと、
   前記第２の撮影手段が撮影すべき前記所定範囲内の対象位置と前記複数の所定位置との前記所定視野画像上での相対的な位置関係及び前記保持手段に保持された各所定位置での撮影制御情報に基づいて前記対象位置での撮影制御情報を決定する撮影制御情報決定ステップとを有することを特徴とする撮影制御情報決定方法。
8. 前記撮影制御情報決定ステップは、前記第２の撮影手段が撮影すべき前記所定範囲内の対象位置となり得る複数の位置での撮影制御情報を決定し、
   前記決定された前記複数の位置それぞれでの撮影制御情報を各位置に対応付けて保持するテーブルを作成するテーブル作成ステップとを有することを特徴とする請求項７記載の撮影制御情報決定方法。
9. 前記撮影制御情報決定ステップは、前記対象位置での撮影制御情報を、前記保持手段に保持された各所定位置での撮影制御情報から前記所定位置それぞれと前記対象位置との前記所定視野画像上での相対的な位置関係に基づいて補間の手法に従って決定することを特徴とする請求項７又は８記載の撮影制御情報決定方法。
10. 前記撮影制御情報はパン角及びチルト角を含み、
    前記撮影制御情報決定ステップは、前記第２の撮影手段が前記対象位置を撮影するためのパン角の変化に応じたチルト角の補正、及び、前記第２の撮影手段が前記対象位置を撮影するためのチルト角の変化に応じたパン角の補正の少なくともいずれかを行うことを特徴とする請求項９記載の撮影制御情報決定方法。

Images