JP2005253022A - 映像監視システム及び監視映像の切換方法 - Google Patents

Abstract

【課題】映像を見ながら適切なタイミングで旋回の停止を指示可能とする。
【解決手段】被写体を撮像するカメラ１と、このカメラ１を旋回する旋回装置２と、前記カメラ１のズーム倍率を変化させるズーム機構３と、前記旋回装置２に対する旋回指示を入力する旋回操作器５と、前記旋回操作器５から入力される旋回指示を受けて、旋回の開始指示の場合に前記ズーム機構３へズーム倍率を広角側へ変更する指示を送り、旋回の終了指示の場合に前記ズーム機構３へズーム倍率を元へ戻す指示を送るズーム制御装置９Ａとを具備する。
【選択図】 図１

Description

この発明は旋回装置による旋回とズーム機構によるズーム倍率の変化が行われるカメラを用いた映像監視システム及びこのシステムにおける監視映像の切換方法に関するものである。

ＣＣＴＶ等のビデオカメラ映像を利用した監視システムでは、固定カメラ以外に、視野の自由度を高めるため、旋回装置とズーム機構を備えたカメラ（以下旋回カメラと記載）が利用されている。遠隔操作により旋回カメラの撮影アングルを変更する場合、システムに遅延があると視野調整が難しいという問題がある。特に、移動する対象を追尾して継続監視する場合、対象を継続して視野に入れることが難しいばかりでなく、対象が一度視野から出てしまうと再び捉えることは極めて困難であった。遅延は、映像をディジタル化し圧縮伸張した場合に顕著となることから、今後問題は深刻化する方向にある。

図７に示す従来の映像監視システムは、カメラ１が旋回装置２に設けられて旋回させられると共に、モータによるズーム機構３が設けられている。監視センタ側には、映像を表示するためのモニタ４、旋回装置２に対する旋回指示を入力する旋回操作器５、ズーム倍率を制御する入力を行うためのズーム操作器６が備えられている。旋回操作器５には旋回制御装置８が接続されており、旋回操作器５の操作信号が旋回制御装置８により取り込まれ、旋回制御情報として送出される。ズーム操作器６にはズーム制御装置９が接続されており、ズーム操作器６の操作信号がズーム制御装置９により取り込まれ、ズーム制御情報として送出される。

カメラ１には、映像信号を送信するための伝送装置１１が接続され、モニタ４には映像信号を受信するための伝送装置１２が接続されている。旋回制御装置８及びズーム制御装置９には、制御情報を送信するための伝送装置１３が接続されており、カメラ１側には上記伝送装置１３からの信号を受信し、旋回装置２とズーム機構３へ送信する伝送装置１４が設けられている。

この構成に係る映像監視システムでは図８に示すタイミングチャートによる動作が行われ、時刻ｔ＝０で旋回操作器５において旋回指令が入力されると、この旋回指令入力開始からＴｄ１時間が経過すると旋回装置２において旋回動作が開始する。更にＴｄ２時間が経過するとモニタ４に表示されている映像が旋回を開始する。そして、オペレータが旋回指令入力開始からＴｐ時間後に旋回指令の入力を停止すると、この旋回指令入力停止後Ｔｄ１時間が経過したときに旋回装置２における旋回動作が停止する。旋回装置２における旋回停止から更にＴｄ２時間が経過すると、モニタ４における表示映像の旋回が停止する。

図９に示されるように、監視対象（Ａ〜Ｇにより表される）が旋回方向に等間隔で並んでおり、通常監視時の画角θ１では監視対象のＮ個が同一視野に収まる場合を考える。通常監視時の画角θ１を保ったままカメラを旋回させると、時間Ｔ１で次の視野に移る（旋回速度：ω＝θ１／Ｔ１）ものとする。なお、旋回操作器５への入力から旋回装置２における旋回動作までの遅延をＴｄ１、カメラ１における映像の取り込みからモニタ４における表示までの遅延をＴｄ２、旋回の加減速時間は十分に短いものとする。

操作開始からＴｐ経過した時点でのモニタ視野の移動角度φ、操作を終了した後の行き過ぎ量ψは次式で表される。
φ＝ｍａｘ（０，ω＊（Tp−Td1 −Td2 ））
ψ＝ω＊（Td1 ＋Td2 ）
Tp＞＞Td1+Td2 かつ ψ＜＜θ1 の場合を除き、上記の遅延により操作性の低下が問題となる。特にTp＜Td1+Td2 となる場合は、モニタ４における表示映像が旋回を開始する前に操作を終了させる必要があり、位置決めはオペレータの勘に任されていた。

即ち、旋回カメラと、被写体の自動車Ａ〜Ｇの位置関係が図９に示すようであると、通常監視時の画角であるとき、モニタ４には１台の自動車が表示される。旋回操作器５にて操作を開始してからｔ２までの間は、図１０に示すように、モニタ４における表示に変化がない。旋回操作器５にて操作をやめるタイミングの時刻ｔ４では図１０に示すように、モニタ４に自動車Ｃと自動車Ｄの中間が表示されている。制御系の遅延により旋回装置２において実際の旋回動作が停止した時点ｔ５のときのモニタ４における表示は図１０に示すように、自動車Ｃと自動車Ｄの中間よりも自動車Ｄへ寄った映像となる。時刻ｔ６における最終的な画角では図１０に示すように、自動車Ｅが表示される。このように、旋回操作器５にて操作を停止した時点ｔ４で、最終的な画角が図１０に示すようになることを予測することは極めて困難である。

これに対し、望遠と広角の２台のカメラを設け、広角のカメラにより得られた映像上に望遠のカメラの画角を表示することで、目標の捕捉を容易にする技術が特許文献１に示されている。
実開平６−２９２８５号公報

解決しようとする課題は、遅延により旋回停止がなされるシステムにおいて、映像を見ながら適切なタイミングで旋回の停止を指示できないことである。

本発明に係る映像監視システムは、被写体を撮像するカメラと、このカメラを旋回する旋回装置と、前記カメラのズーム倍率を変化させるズーム機構と、前記旋回装置に対する旋回指示を入力する旋回操作器と、前記旋回操作器から入力される旋回指示を受けて、旋回の開始指示の場合に前記ズーム機構へズーム倍率を広角側へ変更する指示を送り、旋回の終了指示の場合に前記ズーム機構へズーム倍率を元へ戻す指示を送る制御部とを具備することを特徴とする。

本発明に係る映像監視システムは、前記旋回装置による旋回が行われている旋回速度と遅延情報とに基づき、旋回の停止が指示された場合に実際に停止するまでの旋回量を予測する旋回量予測演算手段と、この旋回量予測演算手段の演算結果と前記カメラの画角に基づき停止したときの撮像範囲を求め、当該撮像範囲の表示信号を前記カメラから得られる映像信号に重畳する重畳表示装置とを具備することを特徴とする。

本発明に係る映像監視システムでは、前記重畳表示装置は、予測した撮像範囲を表示装置の中央に表示するように映像信号を制御することを特徴とする。

本発明に係る監視映像の切換方法は、被写体を撮像するカメラと、このカメラを旋回する旋回装置と、前記カメラのズーム倍率を変化させるズーム機構と、前記旋回装置に対する旋回指示を入力する旋回操作器とを具備する映像監視システムにおける監視映像の切換方法であって、前記旋回操作器から入力される旋回指示を受けて、旋回の開始指示の場合に前記ズーム機構へズーム倍率を広角側へ変更し、旋回の終了指示の場合に前記ズーム機構へズーム倍率を元へ戻すことを特徴とする。

上記本発明によれば、旋回操作器から入力される旋回指示を受けて、旋回の開始指示の場合にズーム倍率を広角側へ変更し、旋回の終了指示の場合にズーム倍率を元へ戻すことにより、旋回指示の入力がなされると広角のズーム倍率により映像が写し出され、オペレータは、広角映像をもとに、システムの遅延（操作系の遅延、映像の遅延の総和）を考慮した操作を次のように行うことができる。即ち、旋回操作を停止した後の行き過ぎ時の画角を推定し、目標とする監視対象が視野の中央に移動する前に操作を終了する。これにより、遅延を考慮して操作を行うことができ適切な監視映像を旋回によって得ることが可能となるものである。

旋回操作を停止した後に遅延により所望映像の行き過ぎが起きないようするという目的を、旋回操作が入力された場合、カメラに対して旋回指令の出力と合わせ、視野を広角側に変化させるズーム操作指令を出力することにより達成した。以下添付図面を参照して本発明に係る映像監視システム及び監視映像の切換方法を説明する。各図にいて、同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図１に本発明の映像監視システムにおける第１の実施例を示す。この第１の実施例にあっては、図７に示した従来のシステムと基本的に同様の構成を有している。即ち、カメラ１が旋回装置２に設けられて旋回させられると共に、モータによるズーム機構３が設けられている。監視センタ側には、映像を表示するためのモニタ４、旋回装置２に対する旋回指示を入力する旋回操作器５、ズーム倍率を制御する入力を行うためのズーム操作器６が備えられている。旋回操作器５には旋回制御装置８が接続されており、旋回操作器５の操作信号が旋回制御装置８により取り込まれ、旋回制御情報として送出される。ズーム操作器６にはズーム制御装置９Ａが接続されており、ズーム操作器６の操作信号がズーム制御装置９Ａにより取り込まれ、ズーム制御情報として送出される。

カメラ１には、映像信号を送信するための伝送装置１１が接続され、モニタ４には映像信号を受信するための伝送装置１２が接続されている。旋回制御装置８及びズーム制御装置９Ａには、制御情報を送信するための伝送装置１３が接続されており、カメラ１側には上記伝送装置１３からの信号を受信し、旋回装置２とズーム機構３へ送信する伝送装置１４が設けられている。

本実施例に係る映像監視システムでは、旋回操作器５から入力される旋回指示がズーム制御装置９Ａにも与えられている。そして、ズーム制御装置９Ａは、旋回操作器５から入力される旋回指示を受けて、旋回の開始指示の場合にズーム機構３へズーム倍率を広角側へ変更する指示を送り、旋回の終了指示の場合にズーム機構３へズーム倍率を元へ戻す指示を送る制御部として機能する。

上記のように構成された映像監視システムにおいて、例えば図２のタイミングチャートに示すタイミングにおいて動作が行われるものとする。まず、ｔ＝０で旋回操作器５において旋回の開始指令が入力される。このときズーム制御装置９Ａにも旋回の開始指令が与えられ、旋回制御装置８から旋回指示が旋回装置２へ向けて送られると共にズーム機構３に対して、ズームレンズの画角を広角側に変更する指令が送出される。つぎに、旋回の開始指令入力からＴｄ１時間が経過すると旋回装置２において旋回動作が開始される。同時に、ズーム機構３においてズームレンズの画角を広角側に変更する指令が出力され、広角による撮像が開始される。

上記旋回の開始から更にＴｄ２時間が経過すると、モニタ４において表示されている映像が旋回を開始する。旋回指令入力開始からＴｐ時間後に旋回操作の指示入力を終了する。これに応じて、旋回制御装置８から旋回装置２へ向けて送られていた旋回指示の送出が停止される。ズーム制御装置９Ａにも旋回操作の指令が与えられているので、この入力が停止されることにより、ズーム機構３に対してズームレンズの画角を広角側から元の画角へ復旧する指令（元のズーム倍率情報）が送出される。すると、旋回操作の指示入力を終了してからＴｄ１時間の経過時に旋回動作が終了する。同時に、ズーム機構３においてズームレンズの画角を旋回操作前（ｔ＝０時点の状態）に変更する指令が出力され、ズーム倍率が元へ戻される。この時点から更にＴｄ２時間が経過すると、モニタ４において表示されている映像の旋回が終了すると共に、モニタ４において表示されている映像が旋回操作前の画角に変更される。

図３に、本発明の実施例に係る監視映像の切換方法を使用した場合の旋回カメラと、被写体である自動車Ａ〜Ｇの位置関係を示している。ここでは、通常監視時の画角で撮像を行った場合にはモニタ４に１台の自動車が表示され、広角側で撮像を行った場合には４台の自動車が表示されるものとしている。

図４に、本発明の実施例に係る映像監視システムにおける旋回カメラを図２に示すタイムチャートのタイミングで操作した場合に、モニタ４において表示される映像を示す。旋回操作器５において旋回指示の操作を開始してからｔ２までの間は、モニタ４において表示される映像に変化は無い。ｔ３においてズームポジションが広角側に変更された映像となり、自動車Ｃを中心としてその周囲が表示される。ｔ４の時点で自動車Ｅがモニタ４における画面中央に表示されることを予測し（自動車Ｃと自動車Ｄの中間がモニタ４における画面中央に表示されたときに）旋回操作器５において旋回指示の操作をやめる。制御系の遅延により旋回装置２において実際の旋回動作が停止した時点ｔ５では、モニタ４における表示は自動車Ｄがほぼ中央に位置する。旋回装置２において実際の旋回動作が停止しモニタ４における映像の旋回が終了した時点ｔ６では、自動車Ｅが中央に表示された広角映像がモニタ４における映像となる。最終的にｔ７時点では、ズームポジションが初期状態に復旧し、自動車Ｅがモニタ４の画面中央に表示される画角となる。

つぎに第２の実施例に係る映像監視システムを説明する。この第２の実施例に係る映像監視システムの構成は、図５に示す通りである。このシステムは、図１のシステムにおいて旋回量予測演算装置（旋回量予測演算手段）２０と重畳表示装置３０を設けたものである。旋回量予測演算装置２０は、旋回装置２による旋回が行われている旋回速度と、遅延情報カメラ１の画角とに基づき、旋回の停止が指示された場合に実際に停止するまでの旋回量を予測するものである。重畳表示装置３０は、旋回量予測演算装置２０の演算結果とカメラ１の画角とに基づき、停止したときの撮像範囲を求め、当該撮像範囲の表示信号をカメラ１から得られる映像信号に重畳するものである。

上記の構成に係る映像監視システムは次の通りに動作する。ここでも図２に示すタイムチャートのタイミングで操作した場合に、モニタ４において表示される映像を図６に示す。旋回操作器５において旋回指示の操作を開始すると、旋回指示は旋回制御装置８から伝送装置１３、１４を介して旋回装置２に送られるが、遅延によって旋回操作器５において旋回指示の操作を開始してからｔ２までの間は、モニタ４において表示される映像に変化は無い。

ｔ３においてズームポジションが広角側に変更された映像となり、自動車Ｃを中心としてその周囲が表示される。このとき、旋回量予測演算装置２０は、旋回制御装置８から与えられる旋回速度の情報に基づき、現時点で旋回指示の操作が停止されると遅延によりどれだけの映像が旋回するか旋回量を予め保持してある遅延時間情報を用いて求める。そして、旋回量から現在の画面における映像のいずれの位置が遅延時間後に中央に位置するかを求め求めた位置情報を重畳表示装置３０へ送る。重畳表示装置３０は、予め保持してあるカメラ１の通常監視状態の画角の情報と上記旋回量予測演算装置２０から送られた情報に基づき、停止したときの撮像範囲を求め、モニタ４の画面に表示する撮像範囲マーク（画角マーカ）を含む表示信号を作成し、伝送装置１２を介して到来するカメラ１の映像に重畳する。これによって、旋回指示の操作を停止した場合にその後に映像の旋回が停止されたときの想定画角のマーカが重畳して表示される。

次に想定画角が自動車Ｅを示した時点ｔ４の時点で旋回操作器５において旋回指示の操作をやめる。制御系の遅延により旋回装置２において実際の旋回動作が停止した時点ｔ５では、モニタ４における表示は自動車Ｄがほぼ中央に位置する。旋回装置２において実際の旋回動作が停止しモニタ４における映像の旋回が終了した時点ｔ６では、自動車Ｅが中央に表示された広角映像がモニタ４における映像となる。時点ｔ５や時点ｔ６においても、想定画角内には自動車Ｅが表示された状態が継続する。画面が旋回しているため想定画角のマーカは移動するが、マーカが示す対象は継続して同じになる。最終的にｔ７時点では、ズームポジションが初期状態に復旧し、自動車Ｅがモニタ４の画面中央に表示される画角となる。

以上のようにしてマーカが表示されるので、オペレータはこれを頼りに旋回指示の操作を停止することができ、所望の対象が画面の中央に位置するように適切に操作を行うことができる。なお、マーカを表示した場合においては、当初からマーカが中央となるように、映像を左シフトさせて表示するようにしても良い。この場合、予測した撮像範囲を表示装置の中央に表示するように映像信号を制御することにより実現できるものである。

本発明に係る映像監視システムの第１の実施例を示す構成図。 本発明に係る映像監視システムの動作を示すタイミングチャート。 本発明に係る映像監視システムの旋回カメラと被写体の位置関係を示す図。 本発明に係る映像監視システムが図２のタイミングチャートよる動作を行った場合に対応するモニタの表示例を示す図。 本発明に係る映像監視システムの第２の実施例を示す構成図。 本発明に係る第２の実施例の映像監視システムが図２のタイミングチャートよる動作を行った場合に対応するモニタの表示例を示す図。 従来例に係る映像監視システムを示す構成図。 従来例に係る映像監視システムの動作を示すタイミングチャート。 従来例に係る映像監視システムの旋回カメラと被写体の位置関係を示す図。 従来に係る映像監視システムが図８のタイミングチャートよる動作を行った場合に対応するモニタの表示例を示す図。

符号の説明

１ カメラ
２ 旋回装置
３ ズーム機構
４ モニタ
５ 旋回操作器
６ ズーム操作器
８ 旋回制御装置
９、９Ａ ズーム制御装置
１１、１２、１３、１４ 伝送装置
２０ 旋回量予測演算装置
３０ 重畳表示装置

Claims (4)

1. 被写体を撮像するカメラと、
   このカメラを旋回する旋回装置と、
   前記カメラのズーム倍率を変化させるズーム機構と、
   前記旋回装置に対する旋回指示を入力する旋回操作器と、
   前記旋回操作器から入力される旋回指示を受けて、旋回の開始指示の場合に前記ズーム機構へズーム倍率を広角側へ変更する指示を送り、旋回の終了指示の場合に前記ズーム機構へズーム倍率を元へ戻す指示を送る制御部と
   を具備することを特徴とする映像監視システム。
2. 前記旋回装置による旋回が行われている旋回速度と遅延情報とに基づき、旋回の停止が指示された場合に実際に停止するまでの旋回量を予測する旋回量予測演算手段と、
   この旋回量予測演算手段の演算結果と前記カメラの画角とに基づき停止したときの撮像範囲を求め、当該撮像範囲の表示信号を前記カメラから得られる映像信号に重畳する重畳表示装置と
   を具備することを特徴とする請求項１に記載の映像監視システム。
3. 前記重畳表示装置は、予測した撮像範囲を表示装置の中央に表示するように映像信号を制御することを特徴とする請求項２に記載の映像監視システム。
4. 被写体を撮像するカメラと、このカメラを旋回する旋回装置と、前記カメラのズーム倍率を変化させるズーム機構と、前記旋回装置に対する旋回指示を入力する旋回操作器とを具備する映像監視システムにおける監視映像の切換方法であって、
   前記旋回操作器から入力される旋回指示を受けて、旋回の開始指示の場合に前記ズーム機構へズーム倍率を広角側へ変更し、
   旋回の終了指示の場合に前記ズーム機構へズーム倍率を元へ戻すことを特徴とする監視映像の切換方法。
   

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