JP2007019776A - 撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】 設定撮像方向を自動的に校正できる撮像システムを提供する。
【解決手段】 基準画像記憶部１７は、複数の設定撮像方向の各々を設定したときに撮像装置３から得られた基準画像を記憶する。ずれ量演算部１９は、設定撮像方向を向けられた撮像装置３から得られる比較対象画像と基準画像とのずれ量を算出する。回転台制御部１３は、ずれ量演算部１９により算出されたずれ量に応じて、比較対象画像と基準画像のずれが低減するように回転台５を制御する。ずれ量演算部１９は、比較対象画像と基準画像の差分絶対値和を求め、差分絶対値和からずれ量を算出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、撮像装置の架台を制御して、予め設定された設定撮像方向へ撮像装置を向ける撮像システムに関し、特に、設定撮像方向を校正する技術に関する。

従来、監視カメラ等の撮像システムは、予め設定された設定撮像方向へ撮像装置を向ける機能を有している。このような撮像システムは、典型的には、プリセット式回転台付きカメラを備えており、回転台がプリセット位置へと回動する。プリセット位置は、パン方向およびチルト方向のカメラ角度位置であり、設定撮像方向に相当する。従来のプリセット機能付きの撮像システムとしては、例えば、特許文献１の監視カメラシステムがある。

図２は、従来の撮像システムを示している。図２に示すように、撮像システム１０１は、撮像装置１０３と、撮像装置１０３が取り付けられたプリセット式の回転台１０５と、回転台１０５を制御する回転台制御部１０７とを備える。回転台１０５は、パン方向およびチルト方向の回動機構を備えた架台である。回転台制御部１０７は、回転台１０５を制御して撮像装置１０３を回転させる。

回転台制御部１０７には、複数のプリセット位置と、それらの順番が登録されている。回転台１０５は、回転台制御部１０７に制御されて、複数のプリセット位置へと回転台制御部１０７にプログラムされた順番で回転し、各々のプリセット位置で撮像装置１０３がプリセット方向の被写体１０９を撮像する。

回転台制御部１０７は、撮像装置１０３および回転台１０５から離れた場所に設置された制御装置に備えられている。制御装置は、さらに、モニタおよび操作装置を備えている。プリセット位置を登録するときは、モニタに撮像画像が表示された状態で、ユーザにより操作装置が操作される。ユーザ操作に従って回転台制御部１０７が回転台１０５を制御し、撮像装置１０３が所望の方向に向けられる。そして、プリセット位置の登録操作が操作装置に対して行われる。これにより、登録操作時のカメラ位置がプリセット位置として登録される。
特開２０００−５０２３８号公報（第３−４ページ、図４）

しかしながら、従来の撮像システムにおいては、プリセット位置のずれが生じた場合に校正作業が面倒であるという問題がある。この点に関し、記録されるプリセット位置は、回転台の機構的な位置である。そのため、機械的な衝撃などで機構側にずれが生じると、プリセット位置が本来の位置からずれてしまう。一旦プリセット位置がずれてしまうと、プリセット位置を修正するためには上述のような人為的な登録作業を再度行う必要があり、この作業はユーザにとって面倒である。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、設定撮像方向を自動的に校正できる撮像システムを提供することを目的とする。

本発明の撮像システムは、撮像装置と、前記撮像装置が取り付けられ、前記撮像装置の撮像方向を変更可能な架台と、前記架台を制御して撮像方向を変更し、予め設定された複数の設定撮像方向へ前記撮像装置を向ける制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記複数の設定撮像方向の各々を設定したときに前記撮像装置から得られた基準画像を記憶する基準画像記憶部と、前記基準画像記憶部に記憶された画像を基に、前記設定撮像方向を向けられた前記撮像装置から得られる比較対象画像と前記基準画像とのずれ量を算出するずれ量演算部と、を有し、前記ずれ量演算部により算出されたずれ量に応じて、前記比較対象画像と前記基準画像のずれが低減するように前記架台を制御する。

この構成により、設定撮像方向を設定したときの撮像画像が基準画像として記憶される。校正時の撮像画像が比較対象画像として取得される。そして、比較対象画像と基準画像とのずれ量が算出され、ずれ量が低減するように架台が制御される。これにより、プリセット時と同じ画像が撮影されるように撮像装置の方向が制御されるので、設定撮像方向を自動的に校正することができる。

また、本発明の撮像システムにおいて、前記ずれ量演算部は、前記比較対象画像と前記基準画像の差分絶対値和を求め、前記差分絶対値和からずれ量を算出する。この構成により、設定撮像方向の校正用のずれ量を好適に求められる。例えば、差分絶対値和を用いて基準画像と比較対象画像の動きベクトルが算出され、動きベクトルを相殺するように撮像装置の方向が調整されてよい。

本発明は、設定撮像方向を設定したときの撮像画像を基準画像として記憶し、校正時の撮像画像と基準画像のずれが低減するように撮像方向を制御する構成を設けることにより、設定撮像方向を自動的に校正できるという効果を有する撮像システムを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る撮像システムについて、図面を用いて説明する。

本発明の実施の形態に係る撮像システムを図１に示す。撮像システムは例えば監視カメラシステムであるが、本発明はこれに限定されない。

図１において、撮像システム１は、撮像装置３と、撮像装置３が取り付けられた回転台５と、撮像装置３および回転台５を制御する制御装置７で構成されている。

撮像装置３は、ＣＣＤ等の固体撮像素子を備えたカメラである。回転台５は、パン方向およびチルト方向の回動機構を備えた架台である。回転台５はプリセット機能に対応したタイプである。回転台５は、例えば撮像装置３を天井からつり下げられた状態で保持する。

制御装置７はコンピュータであり、撮像装置３および回転台５から離れた場所に設置されている。制御装置７にはモニタ９および操作装置１１が設けられている。撮像装置３で撮影された画像が制御装置７に入力されて、モニタ９に出力され、モニタ９で表示される。操作装置１１はユーザにより操作され、ユーザ操作の信号が制御装置７に入力される。制御装置７は、ユーザ操作に従って撮像システム１を制御する。例えば、制御装置７は、撮像装置３に制御信号を出力して、撮像に関する動作の指示を行う。また、制御装置７は、回転台５に制御信号を出力して、回転台５を撮像装置３と共に回転させ、カメラ位置（パン方向およびチルト方向の角度位置）を変更する。回転台５の制御は、回転台制御部１３によって行われる。

本実施の形態の撮像システム１はプリセット機能を備えている。プリセット機能は、予め登録されたプリセット位置へと撮像装置３が移動するように回転台５を制御する機能である。プリセット位置は、パン方向およびチルト方向のカメラ角度位置であり、設定撮像方向に相当する。

プリセット機能を実現するために、制御装置７は、プリセット位置記憶部１５を有している。プリセット位置記憶部１５は、登録された複数のプリセット位置を記憶する。回転台制御部１３は、プリセット位置記憶部１５に記憶されたプリセット位置を読み出して、プリセット位置を向くように回転台５を制御する。

また、何らかの理由でプリセット位置がずれてしまうことがある。例えば撮像装置３または回転台５への衝撃によってプリセット位置がずれる可能性がある。撮像システム１は、このようなずれを補正してプリセット位置を自動的に校正する機能を有している。

プリセット位置を校正するために、制御装置７は、基準画像記憶部１７およびずれ量演算部１９を有している。基準画像記憶部１７は、複数のプリセット位置の各々を設定したときに撮像装置３から得られた基準画像を記憶する。ずれ量演算部１９は、基準画像記憶部１７に記憶された画像を基に、校正時にプリセット位置にある撮像装置３から得られる比較対象画像と基準画像とのずれ量を算出する。ずれ量は、ずれの方向とずれ幅を含む情報である。算出されたずれ量が回転台制御部１３に供給される。

回転台制御部１３は、ずれ量演算部１９により算出されたずれ量に応じて、比較対象画像と基準画像のズレが低減するように回転台５を制御して撮像方向を調整する。より具体的には、回転台制御部１３は、算出されたずれ量に基づいて、プリセット位置記憶部１５に記憶されたプリセット位置を補正する。ずれ量情報が持つずれの方向とずれ幅に基づき、ずれの方向と反対方向に、ずれ幅に相当する量だけ撮像方向が変わるように、プリセット位置が補正される。この補正されたプリセット位置が、プリセット位置記憶部１５に格納される。そして、プリセット位置へ撮像装置３を動かすときは、回転台制御部１３は、補正されたプリセット位置を読み出して回転台５を制御する。

ずれ量の演算では、比較対象画像と基準画像の差分絶対値和が求められ、差分絶対値和からずれ量が算出される。このとき、差分絶対値和の演算処理を行って動きベクトルが求められ、動きベクトルがずれ量として扱われてよい。この場合、動きベクトルを相殺するようにプリセット位置が補正される。

次に、上述した撮像システム１の動作を説明する。まず、プリセット位置を登録するときの動作を説明する。プリセット登録では、撮像装置３の撮像画像が制御装置７に供給され、モニタ９に表示される。ユーザは、操作装置１１を操作して回転台５を動作させて、撮像装置３を所望の方向に向ける。このとき、操作装置１１からカメラ回転の指示が入力され、この指示に従って回転台制御部１５が回転台５を制御して撮像装置３を回転させる。

撮像装置３が所望の方向を向いた状態で、操作装置１１が操作されて、プリセット登録指示が入力される。プリセット登録指示が入力されたときのカメラ位置が、プリセット位置として、プリセット位置記憶部１５に記憶される。

さらに、プリセット登録指示が入力されたとき、撮像装置３の撮像画像が制御装置７に保持され、基準画像記憶部１７に格納される。ここでは静止画像データが記録される。この静止画像データは、校正の基準画像になる。基準画像は、対応するプリセット位置と関連づけて記憶される。

プリセット位置の登録作業は、全景に車や人物などの移動する被写体が比較的少ない状態で行われる。これにより校正の精度を向上できる。

一つのプリセット位置の登録が終わると、同様の動作によって次のプリセット位置が登録される。プリセット位置記憶部１５にプリセット位置が格納され、同時に基準画像記憶部１７に基準画像が格納される。このような動作が繰り返されて、複数のプリセット位置および基準画像が記憶される。

プリセット位置の登録作業では、プリセット位置の順番も登録される。ここではプリセット位置の順番を表す番号を、プリセット番号という。プリセット番号は、撮像装置３を移動していくときの順番を表す。プリセット番号は、プリセット位置が登録された順番と同じでもよい。また、ユーザによる操作装置１１への操作にしたがってプリセット番号が指定されてもよい。プリセット位置および基準画像はプリセット番号と共に記憶される。

次に、プリセット位置の画像を表示するときの動作を説明する。このプリセット画像表示は、例えば、制御装置７に登録された所定のタイミングで行われてよい。また、このプリセット画像表示は、操作装置１１が操作されてユーザの指示が入力されたときに行われてよい。

プリセット位置の画像を表示するときは、回転台制御１３が、プリセット位置記憶部１５からプリセット位置を読み出し、プリセット位置を撮像装置３が向くように回転台５を制御する。回転台制御部１３から制御信号が回転台５に送られ、回転台５のパン機構およびチルト機構が制御信号に従って動作し、撮像装置３がパン方向およびチルト方向に回転してプリセット位置を向く。そして、撮像装置３の撮像画像が制御装置７に供給され、さらに撮像画像が制御装置７からモニタ９に出力されて、モニタ９に表示される。また、必要に応じて、撮像画像は制御装置７の画像記録部に記録される。

上記の動作が繰り返されて、撮像装置３は、登録されたプリセット番号に従って複数のプリセット位置へと順次動かされ、そして、各プリセット位置の撮像画像がモニタ９に表示される。

次に、プリセット位置の校正時の動作について説明する。この校正処理は、例えば、予め設定されて制御装置７に登録された所定の校正タイミングで行われてよい。校正タイミングは、時間でもよく、プリセット機能の動作回数でもよい。また、校正処理は、操作装置１１が操作されてユーザによる校正指示（校正開始の指示）が入力されたときに行われてよい。

図２を参照すると、プリセット位置の校正の際は、撮像装置３が１番目のプリセット位置に回転される（Ｓ１）。すなわち、プリセット位置記憶部１５からプリセット位置が読み出され、回転台５が回転台制御部１３に制御されて、撮像装置３がプリセット位置へ移動される。この状態で、撮像画像が、撮像装置３から制御装置７に取り込まれ、ずれ量演算部１９に供給される。ずれ量演算部１９には静止画像データが供給される。このようにして、ずれ量演算部１９は、基準画像との比較に使われる比較対象画像を取得する（Ｓ３）。

なお、両画像の比較が正確に行われるように、基準画像と比較対象画像とで、照明条件等の撮影条件が極力合わせられることが望まれる。撮影時間が合わされてもよい。また、基準画像を撮影したときと同様に、移動する被写体が少ないときに校正が行われるように、校正時期が設定されてよい。また、比較が容易になるように比較対象画像と基準画像の一方または両方に画像処理が施されてもよい。

ずれ量演算部１９は、比較対象画像を取得すると共に、プリセット位置に対応する基準画像を基準画像記憶部１７から読み出す（Ｓ５）。そして、ずれ量演算部１９は、プリセット時の基準画像と校正時の比較対象画像に対して比較演算を行って、両画像のずれ量を算出する（Ｓ７）。算出されたずれ量は、回転台制御部１３に供給される。回転台制御部１３は、供給されたずれ量を用いて、プリセット位置記憶部１５に記憶されたプリセット位置を補正する（Ｓ９）。ずれ量情報が持つずれの方向とずれ幅に基づき、ずれの方向と反対方向にずれ幅に相当する量だけ撮像方向を変更するための補正量が計算される。この補正量が、プリセット位置記憶部１５から読み出されたプリセット位置に加えられて、プリセット位置が補正される。補正されたプリセット位置がプリセット位置記憶部１５に書き込まれ、これによりプリセット位置が更新される。

次に、すべてのプリセット位置の処理を行ったか否かが判定される（Ｓ１１）。すべてのプリセット位置の処理を行っていなければ、ステップＳ１に戻り、次のプリセット位置の処理が行われる。すべてのプリセット位置の処理が行われると、ステップＳ１１の判定がＹｅｓになり、校正処理が終了する。

次に、ずれ量演算部１９におけるずれ量の計算処理をさらに詳細に説明する。本実施の形態では、基準画像と比較対象画像の差分絶対値和が求められて、動きベクトルがずれ量として算出される。動きベクトルは、元々、動画像の圧縮の際に計算されるパラメータである。例えばＭＰＥＧの動きベクトルは、マクロブロック（１６×１６画素）の動きの方向と量を表すパラメータである。本実施の形態では、２枚の静止画像データ間のずれ量を計算するために、動きベクトルの演算処理が利用されて、画像間の動きベクトルが算出される。

ずれ量演算部１９では、動きベクトルを算出するために、基準画像と比較対象画像の差分絶対値和が求められる。ここでは、両画像の対応画素の差分が算出され、差分の絶対値が合計される。差分絶対値和はマッチング度合いを表しており、差分絶対値和が小さいほどマッチング度合いが大きい。基準画像を中心として比較対象画像を少しずつ動かして差分絶対値和の計算を繰り返す。そして、マッチング度合いが最も大きいときの比較対象画像の位置を求める。最大マッチング時の比較対象画像と基準画像の位置関係が、動きベクトルである。

本来、撮像装置３がプリセット位置を向いていれば、動きベクトルは０になるはずである。したがって、校正のためのカメラ位置調整も行われない。衝撃等の何らかの理由で回転台５の機構的な向きに変化があったとする。このような場合には、プリセット位置にずれが生じ、基準画像と比較対象画像がずれ、このずれ量に応じた動きベクトルが算出される。

こうして算出された動きベクトルは、回転台制御部１３に供給される。回転台制御部１３は、動きベクトルを相殺するのに必要なプリセット位置の補正量を計算する。ここでは、動きベクトルが撮像方向の変化に換算される。そして、動きベクトル相当量だけ動きベクトルと反対方向に撮像方向を変えるのに必要なプリセット位置補正量が計算される。回転台制御部１３は、このプリセット位置補正量でもってプリセット位置を補正し、補正されたプリセット位置をプリセット位置記憶部１５に格納し、回転台５の制御に使用する。これにより動きベクトルが相殺されるように撮像装置３の方向が調整される。そして、撮像装置３の撮像画像と基準画像のずれがなくなる。

なお、上記の動きベクトルの算出処理では、画像の一部領域の動きベクトルが算出されてもよい。例えば、ユーザにより操作装置１１が操作され、操作装置１１からの入力に従って基準画像の一部が基準領域として指定され、制御装置７に記憶される。この際、移動する物体の存在しない領域が選ばれる。建物等の固定物が基準領域として好適である。また、基準領域を指定する操作としては、例えば、操作装置１１を使ったトリミング操作が行われる。校正時は、基準画像の基準領域が読み出される。基準領域とマッチングする領域が比較対象画像から算出され、そして、動きベクトルが算出される。この例に見られるように、ずれ量は、基準画像の一部の基準領域を比較対象画像と比較することによって算出されてもよい。このような構成により、移動物体の影響を低減し、基準画像と比較対象画像のずれをより正確に算出できる。

また、本実施の形態の撮像システム１では、プリセット位置記憶部１５のプリセット位置を更新することによってプリセット位置の校正が実現された。別の例では、ずれ量を算出した段階では、ずれ量がプリセット位置と共にプリセット位置記憶部１５に格納される。そして、プリセット位置へ撮像装置３を移動するときにずれ量がプリセット位置と共に読み出され、ずれ量を用いてプリセット位置が補正され、補正されたプリセット位置を使って回転台５が制御される。このような処理によってもプリセット位置の校正を実現できる。

また、別の例では、ずれ量演算部１９で計算されたずれ量から、プリセット位置の補正量が計算され、この補正量がプリセット位置と共にプリセット位置記憶部１５に格納される。そして、プリセット位置へ撮像装置３を移動するときに、補正量がプリセット位置と共に読み出され、補正量で持ってプリセット位置が補正されて、この補正されたプリセット位置を用いて撮像装置３が制御される。このような処理によってもプリセット位置の校正を実現できる。

これらの変形例も、本発明に含まれており、すなわち、ずれ量演算部１９により算出されたずれ量に応じて比較対象画像と基準画像のズレが低減するように回転台５を制御して撮像方向を調整する構成に該当する。

以上に本発明の実施の形態に係る撮像システム１について説明した。本実施の形態によれば、設定撮像方向（プリセット位置）を設定したときの撮像画像が基準画像として記憶され、校正時の撮像画像が比較対象画像として取得される。そして、比較対象画像と基準画像とのずれ量が算出され、ずれ量が低減するように架台が制御される。これにより、プリセット時と同じ画像が撮影されるように撮像装置の方向が制御されるので、設定撮像方向のを自動的に校正することができる。

また、本実施の形態によれば、比較対象画像と基準画像の差分絶対値和が求められ、差分絶対値和からずれ量が算出される。この構成により、設定撮像方向の校正用のずれ量を好適に求められる。

上記の例では動きベクトルがずれ量として算出され、動きベクトルを相殺するように撮像装置の方向が調整される。動きベクトル算出の原理を応用して校正時の画像のずれを検出しており、比較的簡単な処理で効果的にずれを減らしてプリセット位置を校正できる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明した。しかし、本発明は上述の実施の形態に限定されず、当業者が本発明の範囲内で上述の実施の形態を変形可能なことはもちろんである。

以上のように、本発明にかかる撮像システムは、プリセット位置のを自動的に校正できるという効果を有し、監視カメラシステム等として有用である。

本発明の実施の形態における撮像システムのブロック図 撮像システムにおけるプリセット位置の校正処理を示すフロー図 従来の撮像システムのブロック図

符号の説明

１ 撮像システム
３ 撮像装置
５ 回転台
７ 制御装置
９ モニタ
１１ 操作装置
１３ 回転台制御部
１５ プリセット位置記憶部
１７ 基準画像記憶部
１９ ずれ量演算部

Claims (2)

1. 撮像装置と、
   前記撮像装置が取り付けられ、前記撮像装置の撮像方向を変更可能な架台と、
   前記架台を制御して撮像方向を変更し、予め設定された複数の設定撮像方向へ前記撮像装置を向ける制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記複数の設定撮像方向の各々を設定したときに前記撮像装置から得られた基準画像を記憶する基準画像記憶部と、
   前記基準画像記憶部に記憶された画像を基に、前記設定撮像方向を向けられた前記撮像装置から得られる比較対象画像と前記基準画像とのずれ量を算出するずれ量演算部と、
   を有し、前記ずれ量演算部により算出されたずれ量に応じて、前記比較対象画像と前記基準画像のずれが低減するように前記架台を制御することを特徴とする撮像システム。
2. 前記ずれ量演算部は、前記比較対象画像と前記基準画像の差分絶対値和を求め、前記差分絶対値和からずれ量を算出することを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。

Images