JP2007235849A - 追尾撮像制御装置、被写体追尾撮像システム、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】被写体（例えば、人物）をレーザ計測装置で追尾し、追尾する被写体をカメラにより撮像する被写体追尾撮影システムに係り、被写体の頭頂位置を基準として、頭部や上体など目的の被写体範囲の画像を連続して撮像することを課題とする。
【解決手段】追尾領域に対して斜め上方に設置されたレーザ計測装置２１のチルト角を大きくしながら、被写体からの反射領域を検出し、次に逆にチルト角を小さくしながら計測を行ない、最後に反射領域に架かると判断したチルト角と、反射した照射角と計測した距離から、被写体の頭頂位置を算出し、頭頂位置から撮像位置を算出し、撮像位置に従ってカメラ２２を駆動するカメラ架台とカメラ２２を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被写体（例えば、人物）をレーザ計測装置で追尾し、追尾する被写体をカメラにより撮像する被写体追尾撮影システムに係り、被写体の頭頂位置を基準として、頭部や上体など目的の被写体範囲の画像を連続して撮像する技術に関する。

従来技術の特許文献１には、単一方向のレーザスポットビームを用いて、それを水平にパンさせてスキャンすることにより、侵入者を検知し、その方向にカメラをむける制御方法が開示されている。

このような追尾方法では、被写体を撮像する場合に、所定の枠内を撮像することとなり、その者の身長に応じて頭部や上体を連続して撮像するようなことはできない。

被写体を個人として判別し、あるいはその表情を知るためには、頭部や上体を適確に撮像できることが望ましい。
特開平１０−２４１０６２号公報

本発明は、被写体の頭頂位置を追尾し、頭頂位置に基づいて撮像位置を特定して撮像することによって、身長の高低によらず適確に頭部や上体などの所望の画像を得ることができるようにすることを目的とする。

本発明に係る追尾撮像制御装置は、
被写体となる追尾対象が存在し得る追尾領域に対して斜め上方の位置に設置され、指示されたチルト角に従って追尾領域向きにチルトし、追尾領域に対してレーザ光線を照射してその反射光を受光する動作を、順次間隔をおいて照射面内を回転させた照射角で行ない、各照射角について反射面までの距離を計測するレーザ計測装置と、
指示されたズーム率で追尾領域内を撮像するカメラと、
指示に従ってカメラを駆動するカメラ架台を、それぞれ制御する追尾撮像制御装置であって、以下の要素を有することを特徴とする。
（１）レーザ計測装置による計測の際のチルト角である計測チルト角を記憶する計測チルト角記憶部
（２）計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角による照射面内の各照射角について反射面からの距離の計測をレーザ計測装置に指示し、計測した各照射角の距離を取得し、各照射角について距離により追尾領域内に反射面が存在するか判定し、いずれかの照射角で追尾領域内に反射面が存在すると判定するまで計測チルト角記憶部の計測チルト角を順次下方へ更新し、上記距離計測指示と上記反射面存在の判定を繰り返す反射領域探索部
（３）反射領域探索部による処理に続いて、計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角による照射面内の各照射角について反射面からの距離の計測をレーザ計測装置に指示し、計測した各照射角の距離を取得し、各照射角について距離により追尾領域内に反射面が存在するか判定し、いずれの照射角でも追尾領域内に反射面が存在しないと判定するまで計測チルト角記憶部の計測チルト角を順次上方へ更新し、上記距離計測指示と上記反射面存在の判定を繰り返し、最後に追尾領域内に反射面が存在すると判定した計測チルト角による計測結果のうち、追尾領域内に反射面が存在すると判定した照射角と距離を出力する反射限界判定部
（４）反射限界判定部による処理に続いて、計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角と、反射限界判定部が出力した照射角と距離により追尾対象の頭頂位置を算出する頭頂位置算出部
（５）算出した頭頂位置を基準として、撮像位置を算出する撮像位置算出部
（６）カメラ架台に対して、算出した撮像位置に向けてカメラを駆動させる指示を行ない、更にカメラから撮像位置までの距離に応じて、ズーム率をカメラに指示するカメラ制御処理部。

また、反射領域探索部は、カメラ制御処理部による処理に続いて、繰り返し処理を行なうことを特徴とする。

また、追尾撮像制御装置は、更に、
反射領域探索部により追尾領域内に反射面が存在すると判定した照射角を基準として、反射限界判定部で追尾領域内に反射面が存在するか判定する際の照射角の範囲である第一の比較照射範囲を特定し、更に反射限界判定部により最後に追尾領域内に反射面が存在すると判定した照射角を基準として、反射領域探索部で追尾領域内に反射面が存在するか判定する際の照射角の範囲である第二の比較照射範囲を特定する比較照射範囲特定部を有し、
反射領域探索部は、第二の比較照射範囲内の照射角に限り、追尾領域内に反射面が存在するか判定し、
反射限界判定部は、第一の比較照射範囲内の照射角に限り、追尾領域内に反射面が存在するか判定することを特徴とする。

また、反射領域探索部は、計測チルト角記憶部の計測チルト角を更新する際に、頭頂位置算出部で算出した頭頂位置により特定される頭頂高さにおいて所定の第一の間隔の分、レーザ計測装置に近づけて照射する計測チルト角を算出し、算出した計測チルト角に更新し、
反射限界判定部は、計測チルト角記憶部の計測チルト角を更新する際に、頭頂位置算出部で算出した頭頂位置により特定される頭頂高さにおいて所定の第二の間隔の分、レーザ計測装置から遠ざけて照射する計測チルト角を算出し、算出した計測チルト角に更新することを特徴とする。

本発明に係る追尾撮像制御装置は、
被写体となる追尾対象が存在し得る追尾領域に対して斜め上方の位置に設置され、指示されたチルト角に従って追尾領域向きにチルトし、追尾領域に対してレーザ光線を照射してその反射光を受光する動作を、順次間隔をおいて照射面内を回転させた照射角で行ない、各照射角について反射面までの距離を計測するレーザ計測装置と、
指示されたズーム率で追尾領域内を撮像するカメラと、
指示に従ってカメラを駆動するカメラ架台を、それぞれ制御する追尾撮像制御装置であって、以下の要素を有することを特徴とする。
（１）レーザ計測装置による計測の際のチルト角である計測チルト角を記憶する計測チルト角記憶部
（２）計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角による照射面内の各照射角について反射面からの距離の計測をレーザ計測装置に指示し、計測した各照射角の距離を取得し、各照射角について距離により追尾領域内に反射面が存在するか判定し、いずれの照射角でも追尾領域内に反射面が存在しないと判定するまで計測チルト角記憶部の計測チルト角を順次上方へ更新し、上記距離計測指示と上記反射面存在の判定を繰り返す反射領域外探索部
（３）反射領域外探索部による処理に続いて、計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角による照射面内の各照射角について反射面からの距離の計測をレーザ計測装置に指示し、計測した各照射角の距離を取得し、各照射角について距離により追尾領域内に反射面が存在するか判定し、いずれかの照射角で追尾領域内に反射面が存在すると判定するまで計測チルト角記憶部の計測チルト角を順次下方へ更新し、上記距離計測指示と上記反射面存在の判定を繰り返し、追尾領域内に反射面が存在すると判定した計測チルト角による計測結果のうち、追尾領域内に反射面が存在すると判定した照射角と距離を出力する反射検出判定部
（４）反射検出判定部による処理に続いて、計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角と、反射検出判定部が出力した照射角と距離により追尾対象の頭頂位置を算出する頭頂位置算出部
（５）算出した頭頂位置を基準として、撮像位置を算出する撮像位置算出部
（６）カメラ架台に対して、算出した撮像位置に向けてカメラを駆動させる指示を行ない、更にカメラから撮像位置までの距離に応じて、ズーム率をカメラに指示するカメラ制御処理部。

また、反射領域外探索部は、カメラ制御処理部による処理に続いて、繰り返し処理を行なうことを特徴とする。

また、追尾撮像制御装置は、更に、
反射領域外探索部により最後に追尾領域内に反射面が存在すると判定した照射角を基準として、反射検出判定部で追尾領域内に反射面が存在するか判定する際の照射角の範囲である第一の比較照射範囲を特定し、更に反射検出判定部により追尾領域内に反射面が存在すると判定した照射角を基準として、反射領域外探索部で追尾領域内に反射面が存在するか判定する際の照射角の範囲である第二の比較照射範囲を特定する比較照射範囲特定部を有し、
反射領域外探索部は、第二の比較照射範囲内の照射角に限り、追尾領域内に反射面が存在するか判定し、
反射検出判定部は、第一の比較照射範囲内の照射角に限り、追尾領域内に反射面が存在するか判定することを特徴とする。

また、反射領域外探索部は、計測チルト角記憶部の計測チルト角を更新する際に、頭頂位置算出部で算出した頭頂位置により特定される頭頂高さにおいて所定の第一の間隔の分、レーザ計測装置から遠ざけて照射する計測チルト角を算出し、算出した計測チルト角に更新し、
反射検出判定部は、計測チルト角記憶部の計測チルト角を更新する際に、頭頂位置算出部で算出した頭頂位置により特定される頭頂高さにおいて所定の第二の間隔の分、レーザ計測装置に近づけて照射する計測チルト角を算出し、算出した計測チルト角に更新することを特徴とする。

本発明に係る被写体追尾撮像システムは、
被写体となる追尾対象が存在し得る追尾領域に対して斜め上方の位置に設置され、指示されたチルト角に従って追尾領域向きにチルトし、追尾領域に対してレーザ光線を照射してその反射光を受光する動作を、順次間隔をおいて照射面内を回転させた照射角で行ない、各照射角について反射面までの距離を計測するレーザ計測装置と、
指示されたズーム率で追尾領域内を撮像するカメラと、
指示に従ってカメラを駆動するカメラ架台と、
レーザ計測装置とカメラとカメラ架台を制御する追尾撮像制御装置であって、以下の要素を有する追尾撮像制御装置からなることを特徴とする。
（１）レーザ計測装置による計測の際のチルト角である計測チルト角を記憶する計測チルト角記憶部
（２）計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角による照射面内の各照射角について反射面からの距離の計測をレーザ計測装置に指示し、計測した各照射角の距離を取得し、各照射角について距離により追尾領域内に反射面が存在するか判定し、いずれかの照射角で追尾領域内に反射面が存在すると判定するまで計測チルト角記憶部の計測チルト角を順次下方へ更新し、上記距離計測指示と上記反射面存在の判定を繰り返す反射領域探索部
（３）反射領域探索部による処理に続いて、計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角による照射面内の各照射角について反射面からの距離の計測をレーザ計測装置に指示し、計測した各照射角の距離を取得し、各照射角について距離により追尾領域内に反射面が存在するか判定し、いずれの照射角でも追尾領域内に反射面が存在しないと判定するまで計測チルト角記憶部の計測チルト角を順次上方へ更新し、上記距離計測指示と上記反射面存在の判定を繰り返し、最後に追尾領域内に反射面が存在すると判定した計測チルト角による計測結果のうち、追尾領域内に反射面が存在すると判定した照射角と距離を出力する反射限界判定部
（４）反射限界判定部による処理に続いて、計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角と、反射限界判定部が出力した照射角と距離により追尾対象の頭頂位置を算出する頭頂位置算出部
（５）算出した頭頂位置を基準として、撮像位置を算出する撮像位置算出部
（６）カメラ架台に対して、算出した撮像位置に向けてカメラを駆動させる指示を行ない、更にカメラから撮像位置までの距離に応じて、ズーム率をカメラに指示するカメラ制御処理部。

本発明に係る被写体追尾撮像システムは、
被写体となる追尾対象が存在し得る追尾領域に対して斜め上方の位置に設置され、指示されたチルト角に従って追尾領域向きにチルトし、追尾領域に対してレーザ光線を照射してその反射光を受光する動作を、順次間隔をおいて照射面内を回転させた照射角で行ない、各照射角について反射面までの距離を計測するレーザ計測装置と、
指示されたズーム率で追尾領域内を撮像するカメラと、
指示に従ってカメラを駆動するカメラ架台と、
レーザ計測装置とカメラとカメラ架台を制御する追尾撮像制御装置であって、以下の要素を有する追尾撮像制御装置からなることを特徴とする。
（１）レーザ計測装置による計測の際のチルト角である計測チルト角を記憶する計測チルト角記憶部
（２）計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角による照射面内の各照射角について反射面からの距離の計測をレーザ計測装置に指示し、計測した各照射角の距離を取得し、各照射角について距離により追尾領域内に反射面が存在するか判定し、いずれの照射角でも追尾領域内に反射面が存在しないと判定するまで計測チルト角記憶部の計測チルト角を順次上方へ更新し、上記距離計測指示と上記反射面存在の判定を繰り返す反射領域外探索部
（３）反射領域外探索部による処理に続いて、計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角による照射面内の各照射角について反射面からの距離の計測をレーザ計測装置に指示し、計測した各照射角の距離を取得し、各照射角について距離により追尾領域内に反射面が存在するか判定し、いずれかの照射角で追尾領域内に反射面が存在すると判定するまで計測チルト角記憶部の計測チルト角を順次下方へ更新し、上記距離計測指示と上記反射面存在の判定を繰り返し、追尾領域内に反射面が存在すると判定した計測チルト角による計測結果のうち、追尾領域内に反射面が存在すると判定した照射角と距離を出力する反射検出判定部
（４）反射検出判定部による処理に続いて、計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角と、反射検出判定部が出力した照射角と距離により追尾対象の頭頂位置を算出する頭頂位置算出部
（５）算出した頭頂位置を基準として、撮像位置を算出する撮像位置算出部
（６）カメラ架台に対して、算出した撮像位置に向けてカメラを駆動させる指示を行ない、更にカメラから撮像位置までの距離に応じて、ズーム率をカメラに指示するカメラ制御処理部。

本発明に係るプログラムは、
被写体となる追尾対象が存在し得る追尾領域に対して斜め上方の位置に設置され、指示されたチルト角に従って追尾領域向きにチルトし、追尾領域に対してレーザ光線を照射してその反射光を受光する動作を、順次間隔をおいて照射面内を回転させた照射角で行ない、各照射角について反射面までの距離を計測するレーザ計測装置と、
指示されたズーム率で追尾領域内を撮像するカメラと、
指示に従ってカメラを駆動するカメラ架台を、それぞれ制御する追尾撮像制御装置であって、レーザ計測装置による計測の際のチルト角である計測チルト角を記憶する計測チルト角記憶部を有する追尾撮像制御装置となるコンピュータに、以下の手順を実行させることを特徴とする
（１）計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角による照射面内の各照射角について反射面からの距離の計測をレーザ計測装置に指示し、計測した各照射角の距離を取得し、各照射角について距離により追尾領域内に反射面が存在するか判定し、いずれかの照射角で追尾領域内に反射面が存在すると判定するまで計測チルト角記憶部の計測チルト角を順次下方へ更新し、上記距離計測指示と上記反射面存在の判定を繰り返す反射領域探索処理
（２）反射領域探索処理に続いて、計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角による照射面内の各照射角について反射面からの距離の計測をレーザ計測装置に指示し、計測した各照射角の距離を取得し、各照射角について距離により追尾領域内に反射面が存在するか判定し、いずれの照射角でも追尾領域内に反射面が存在しないと判定するまで計測チルト角記憶部の計測チルト角を順次上方へ更新し、上記距離計測指示と上記反射面存在の判定を繰り返し、最後に追尾領域内に反射面が存在すると判定した計測チルト角による計測結果のうち、追尾領域内に反射面が存在すると判定した照射角と距離を出力する反射限界判定処理
（３）反射限界判定処理に続いて、計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角と、反射限界判定処理で出力した照射角と距離により追尾対象の頭頂位置を算出する頭頂位置算出処理
（４）算出した頭頂位置を基準として、撮像位置を算出する撮像位置算出処理
（５）カメラ架台に対して、算出した撮像位置に向けてカメラを駆動させる指示を行ない、更にカメラから撮像位置までの距離に応じて、ズーム率をカメラに指示するカメラ制御処理。

本発明に係るプログラムは、
被写体となる追尾対象が存在し得る追尾領域に対して斜め上方の位置に設置され、指示されたチルト角に従って追尾領域向きにチルトし、追尾領域に対してレーザ光線を照射してその反射光を受光する動作を、順次間隔をおいて照射面内を回転させた照射角で行ない、各照射角について反射面までの距離を計測するレーザ計測装置と、
指示されたズーム率で追尾領域内を撮像するカメラと、
指示に従ってカメラを駆動するカメラ架台を、それぞれ制御する追尾撮像制御装置であって、レーザ計測装置による計測の際のチルト角である計測チルト角を記憶する計測チルト角記憶部を有する追尾撮像制御装置となるコンピュータに、以下の手順を実行させることを特徴とする。
（１）計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角による照射面内の各照射角について反射面からの距離の計測をレーザ計測装置に指示し、計測した各照射角の距離を取得し、各照射角について距離により追尾領域内に反射面が存在するか判定し、いずれの照射角でも追尾領域内に反射面が存在しないと判定するまで計測チルト角記憶部の計測チルト角を順次上方へ更新し、上記距離計測指示と上記反射面存在の判定を繰り返す反射領域外探索処理
（２）反射領域外探索処理に続いて、計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角による照射面内の各照射角について反射面からの距離の計測をレーザ計測装置に指示し、計測した各照射角の距離を取得し、各照射角について距離により追尾領域内に反射面が存在するか判定し、いずれかの照射角で追尾領域内に反射面が存在すると判定するまで計測チルト角記憶部の計測チルト角を順次下方へ更新し、上記距離計測指示と上記反射面存在の判定を繰り返し、追尾領域内に反射面が存在すると判定した計測チルト角による計測結果のうち、追尾領域内に反射面が存在すると判定した照射角と距離を出力する反射検出判定処理
（３）反射検出判定処理に続いて、計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角と、反射検出判定処理で出力した照射角と距離により追尾対象の頭頂位置を算出する頭頂位置算出処理
（４）算出した頭頂位置を基準として、撮像位置を算出する撮像位置算出処理
（５）カメラ架台に対して、算出した撮像位置に向けてカメラを駆動させる指示を行ない、更にカメラから撮像位置までの距離に応じて、ズーム率をカメラに指示するカメラ制御処理。

本発明によれば、被写体の頭頂位置を追尾し、頭頂位置に基づいて撮像位置を特定して撮像することによって、身長の高低によらず適確に頭部や上体などの所望の画像を得ることができる。特に、２次元の計測範囲を計測するレーザ計測装置を追尾空間の斜め上方に設置し、効率的にチルトさせることにより頭頂位置を追尾する点に特徴がある。

実施の形態１．
本発明は、被写体（例えば、人物）を斜め上方に設置したレーザ計測装置で追尾し、追尾する被写体をカメラにより撮像する被写体追尾撮像システムに関する。

図１は、被写体追尾撮像方式の概念を示す図である。図に示すように、被写体が存在すると想定される追尾空間に対して斜め上方に、レーザ計測装置を設置する。また、追尾空間を撮像できる位置にカメラを設置する。例えば被写体に対して、水平位置、斜め上方位置、あるいは斜め下方位置に設置する。

レーザ計測装置は、一般に平面型（２次元）レーザ計測システム、あるいはレーザレンジファインダと呼ばれるものであって、内部に設けたプリズム（あるいはミラー：光学機構の例）を回転させて、内部に設けたレーザ光源から発せられたレーザ光線をプリズムにより屈折させることにより、プリズムの回転軸に対して水平に連続してレーザ光線を照射し、そのレーザ光線に対する反射光を受光し、照射時から受光時までの間隔に基づいて、反射面までの距離を算出するように構成されている。例えば、当該間隔をレーザ光線の速度で割り、更にその商を２で割ることにより距離を算出する。また、レーザ計測装置は、計測チルト角を特定したチルト指示を受け、チルト動作（上下動作）するように構成されている。

図２は、被写体追尾撮像システムの構成を示す図である。被写体追尾撮像システムは、追尾撮像制御装置２１、レーザ計測装置２２、カメラ２３、及びカメラ架台２４を有している。追尾撮像制御装置２１は、レーザ計測装置２２、カメラ２３、及びカメラ架台２４と接続し、通信するように構成されている。レーザ計測装置２２は、追尾撮像制御装置２１からレーザ計測装置制御情報（チルト指示及び計測指示）を受信して、チルト動作及び計測動作を行ない、計測結果である計測データを返信するように構成されている。カメラ２３は、追尾撮像制御装置２１からカメラ制御情報（ズーム率指示及びフォーカス指示）を受信して、当該ズーム率及びフォーカスに従って撮像動作を行なうように構成されている。撮像は、動画像であっても連続する静止画像であってもよい。カメラ架台２４は、追尾撮像制御装置２１からカメラ架台制御情報（パン指示及びチルト指示）を受信して、当該パン角及びチルト角に従ってカメラを駆動するように構成されている。

追尾撮像制御装置２１は、追尾空間の位置を、レーザ座標系（レーザ計測装置２２の設置位置と設置向きを基準とする座標系）、カメラ座標系（カメラ２３の設置位置と設置向きを基準とする座標系）、及び世界座標系（現実に位置を計測可能な座標系）により特定する。各座標系は、自由度が３であり、少なくとも３つのパラメータ（例えば、２つの角度と１つの距離、１つの角度と２つの距離、３つの距離）により位置を特定する。

この例では、レーザ座標系は、チルト角α、照射角θ、計測距離Ｌからなる。説明の便宜の為に、レーザ計測装置の正面から水平の右方向をｘ軸、正面方向をｙ軸、上方をｚ軸を想定したときに、図１に示すようにｙ軸に対して下方に傾いた俯角をチルト角αとする。つまり、ｘ軸がチルトの中心軸となる。この例では、０度から４５度まで、０．００４度間隔でチルトさせる。

図３は、照射面の概念を示す図である。照射面は、プリズムの回転により連続してレーザ光線が照射される面である。プリズム回転軸が照射角の中心を足とする照射面に対する垂線となり、照射面はプリズム回転軸に対して垂直な面となる。この図のように、チルト角が０度の場合の照射面は水平となる。また、照射角は、照射面内でｘ軸からｙ軸方向に開いた角度により特定される。この例では、０度から１８０度まで１度間隔の照射角で計測する。

この例では、世界座標系は、追尾空間内あるいは追尾空間近傍に定められた基準点を原点として、それぞれ垂直なＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を想定し、それぞれのＸ座標、Ｙ座標、Ｚ座標により位置を特定する。カメラ座標系は、カメラの撮像に関する光学的な基準点を原点として、それぞれ垂直なＸ´軸、Ｙ´軸、及びＺ´軸を想定し、それぞれのＸ´座標、Ｙ´座標、Ｚ´座標により位置を特定する。

そして、追尾撮像制御装置２１は、追尾空間の位置をレーザ座標系から世界座標系に変換し、更に世界座標系からカメラ座標系に変換する座標系変換処理を行なう座標系変換部を有している。

これらの座標変換は、公知技術により実現可能であるが、簡単に説明する。レーザ座標系から世界座標系に位置を変換する場合には、レーザ座標系から世界座標系への回転成分Ｒ（自由度３）と平行移動成分Ｔ（自由度３）により、回転処理と平行移動処理によりパラメータの変換を行なう。回転成分Ｒと平行移動成分Ｔは、キャリブレーション処理により算出される。世界座標系の位置（Ｘ座標、Ｙ座標、Ｚ座標）が明らかな３つ以上の（直線上でない）標準点に設置された反射物をレーザ計測装置２２で計測し、それぞれにチルト角α、照射角θ、計測距離Ｌを特定する。そして、これらのデータを用いて、連立方程式の解法に従って回転成分Ｒと平行移動成分Ｔを算出する。

また、世界座標系からカメラ座標系に変換する場合にも、世界座標系からカメラ座標系への回転成分Ｒ´（自由度３）と平行移動成分Ｔ´（自由度３）により、回転処理と平行移動処理によりパラメータの変換を行なう。回転成分Ｒ´と平行移動成分Ｔ´も、キャリブレーション処理により算出される。例えば、世界座標系の位置（Ｘ座標、Ｙ座標、Ｚ座標）が明らかな７つ以上の（平面上でない）標準点に設置された標準物をカメラで撮像し、それぞれに画像上の標準物の位置を特定する。そして、撮像の条件と含むこれらのデータを用いて、非線形最適化の解法等に従って回転成分Ｒ´と平行移動成分Ｔ´を算出する。

続いて、追尾撮像制御装置２１による追尾撮像制御処理について説明する。図４は、追尾撮像制御装置の構成を示す図である。図５は、追尾撮像制御処理フローを示す図である。追尾撮像制御装置２１は、計測チルト角初期化部４１、計測チルト角記憶部４２、反射領域探索部４３、背景データ記憶部４４、反射限界判定部４５、頭頂位置算出部４６、撮像位置算出部４７、及びカメラ制御処理部４８を有している。計測チルト角記憶部４２は、計測するチルト角を記憶するように構成されている。

背景データ記憶部４４は、被写体を計測する範囲、つまり追尾空間の境界を示す背景データを記憶するように記憶されている。例えば、被写体が存在しない状態でレーザ計測装置２２が全計測範囲で計測した計測データ（チルト角と照射角に対応する距離群）を予め背景データとして記憶しておく。あるいは、追尾空間の境界を示す距離群を算出して予め記憶しておく。

図６は、背景データの例を示す図である。０度から４５度にかけて、所定のチルト間隔（この例では、０．００４度）のチルト角毎に、照射面内の距離データ群を記憶するように構成されている。照射面内の距離データ群は、０度から１８０度にかけて、所定の照射間隔（この例では、１度）の照射角毎に、距離データを記憶するように構成されている。

まず、図５に示すように計測チルト角初期化部４１による計測チルト角初期化処理（Ｓ５０１）を行なう。この処理では、計測チルト角の初期値を設定する。この例では、０度を設定する。その後、Ｓ５０２〜Ｓ５０６のループ処理を繰り返す。反射領域探索部４３による反射領域探索処理（Ｓ５０２）では、計測チルト角を順次大きくしながら、被写体による反射する領域を探索する処理を行なう。この処理により、上方より下方へ照射面を傾げて反射領域に架かる（重なる）状態の計測チルト角を得て、計測チルト角記憶部４２に格納する。詳細については図７を用いて後述する。次に、反射限界判定部４５による反射限界判定処理（Ｓ５０３）を行なう。この処理では、計測チルト角を順次小さくしながら、照射面が被写体による反射する領域を脱する限界を判定する処理を行なう。この処理により、下方より上方へ照射面を持ち上げて反射領域に架かる最小の計測チルト角を得て、計測チルト角記憶部４２に格納する。詳細については図８を用いて後述する。次に、頭頂位置算出部４６による頭頂位置算出処理（Ｓ５０４）を行なう。この処理では、反射領域に架かる最小の計測チルト角で計測したデータに基づいて、被写体の頭頂位置を算出する処理を行なう。詳細については図９を用いて後述する。次に、撮像位置算出部４７による撮像位置算出処理（Ｓ５０５）を行なう。この処理では、被写体の頭頂位置から撮像する位置を算出する処理を行なう。詳細については図１０を用いて後述する。続いて、カメラ制御処理部４８によるカメラ制御処理（Ｓ５０６）を行なう。この処理では、撮像する位置に基づいて、カメラ２３及びカメラ架台２４を制御する処理を行なう。詳細については図１１を用いて後述する。

前述の図５の反射領域探索処理（Ｓ５０２）について詳述する。図７は、反射領域探索処理フローを示す図である。まず、計測チルト角記憶部４２から計測チルト角を読み取る（Ｓ７０１）。そして、当該計測チルト角を指定して、レーザ計測装置２２による照射面の計測を指示する（Ｓ７０２）。レーザ計測装置２２は、指定されたチルト角にチルト駆動し、照射角０度から１８０度まで、所定の照射間隔（この例では、１度）の照射角毎に、距離データを計測し、これらの距離データ群をレーザ計測装置２２に返信する。レーザ計測装置２２は、照射面の計測データとしてこれらの距離データ群を取得する（Ｓ７０３）。そして、当該チルト角の照射面内の距離データ群を背景データ記憶部４４から読み出し、取得した計測データの距離と当該チルト角の背景データの距離を、各照射角（０度から１８０度まで、１度毎）について比較する（Ｓ７０４）。いずれの照射角についても両者に差分がない場合、つまり計測データの距離が背景データの距離と一致し、あるいは計測データの距離が背景データの距離より大きい場合には、被写体による反射領域に照射面が架からない（重ならない）と判断できる。この場合には、計測チルト角に探索移行角を加えて、計測チルト角記憶部４２に書き込む（Ｓ７０５）。この例では、探索移行角として、所定の間隔（０．００４度）を用いる。これにより、次の計測チルト角を探索移行角の分だけ下方に傾けることになる。そして、Ｓ７０１からの処理を繰り返す。一方、いずれかの照射角について両者に差分がある場合、つまり計測データの距離が背景データの距離よりも小さい場合には、被写体による反射領域に照射面が架かると判断できる。この場合は、処理を終了する。

次に、前述の図５の反射限界判定処理（Ｓ５０３）について詳述する。図８は、反射限界判定処理フローを示す図である。まず、計測チルト角記憶部４２から計測チルト角を読み取る（Ｓ８０１）。そして、計測チルト角から判定範囲角を差し引いて、その差をチルト角に指定して、レーザ計測装置２２による照射面の計測を指示する（Ｓ８０２）。この例では、判定範囲角として、所定の間隔（０．００４度）を用いる。レーザ計測装置２２は、指定されたチルト角にチルト駆動し、照射角０度から１８０度まで、所定の照射間隔（この例では、１度）の照射角毎に、距離データを計測し、これらの距離データ群をレーザ計測装置２２に返信する。レーザ計測装置２２は、照射面の計測データとしてこれらの距離データ群を取得する（Ｓ８０３）。そして、当該チルト角の照射面内の距離データ群を背景データ記憶部４４から読み出し、取得した計測データの距離と当該チルト角の背景データの距離を、各照射角（０度から１８０度まで、１度毎）について比較する（Ｓ８０４）。いずれかの照射角について両者に差分がある場合、つまり計測データの距離が背景データの距離よりも小さい場合には、被写体による反射領域に照射面が架かると判断できる。この場合には、計測チルト角から判定範囲角を引いて、計測チルト角記憶部４２に書き込む（Ｓ８０５）。この例では、判定範囲角として、所定の間隔（０．００４度）を用いる。これにより、次の計測チルト角を判定範囲角の分だけ上方に持ち上げることになる。また、Ｓ８０４で背景データの距離よりも小さいと判断した計測データである照射角に対応する距離群と当該計測時の計測チルト角を一時的に記憶する。そして、Ｓ８０１からの処理を繰り返す。一方、いずれかの照射角について両者に差分がない場合、つまり計測データの距離が背景データの距離と一致し、あるいは計測データの距離が背景データの距離より大きい場合には、被写体による反射領域に照射面が架からないと判断できる。Ｓ８０４で背景データの距離よりも小さいと判断し、一時的に記憶した照射角に対応する距離群を計測データとして出力する（Ｓ８０６）。具体的には、連続する照射角の範囲の距離群となり、例えば、［９０度，７．５０ｍ］［９１度，７．５５ｍ］［９２度，７．５５ｍ］［９３度，７．５０ｍ］のように照射角と距離の組を要素とする列データとして出力する。

次に、前述の図５の頭頂位置算出処理（Ｓ５０４）について詳述する。図９は、頭頂位置算出処理フローを示す図である。反射限界判定部４５から出力された計測データから頭頂位置データを特定する（Ｓ９０１）。例えば、［照射角と距離］の列から、照射角範囲の中心と距離の平均を求める。具体的には、最小の照射角と最大の照射角を加えて、和を２で割ることによって中心照射角を求め、各距離を加えて、要素数で割ることによって平均距離を求め、更に計測チルト角記憶部４２から計測チルト角を取得し、計測チルト角と中心照射角と平均距離を頭頂位置データとする。そして、頭頂位置データを、レーザ座標系データ（計測チルト角α、照射角θ、距離Ｌ）から世界座標系データ（Ｘ座標、Ｙ座標、Ｚ座標）に変換する（Ｓ９０２）。前述の通り、座標系変換処理により、回転成分Ｒと平行移動成分Ｔにより、回転処理と平行移動処理を行ないレーザ座標系から世界座標系へパラメータの変換を行なう。

次に、前述の図５の撮像位置算出処理（Ｓ５０５）について詳述する。図１０は、撮像位置算出処理フローを示す図である。頭頂位置データから撮像位置データを算出する（Ｓ１００１）。例えば、Ｚ座標から所定の値（例えば、頭部を撮影する場合には、想定している頭部長さの１／２、上半身を撮影する場合には、想定している上体の長さの１／２）を差し引く。そして、撮像位置データを、世界座標系データ（Ｘ座標、Ｙ座標、Ｚ座標）からカメラ系データ（Ｘ´座標、Ｙ´座標、Ｚ´座標）に変換する（Ｓ１００２）。前述の通り、座標系変換処理により、回転成分Ｒ´と平行移動成分Ｔ´により、回転処理と平行移動処理を行ない世界座標系からカメラ座標系へパラメータの変換を行なう。

次に、前述の図５のカメラ制御処理（Ｓ５０６）について詳述する。図１１は、カメラ制御処理フローを示す図である。カメラ系データ（Ｘ´座標、Ｙ´座標）からパン角を算出する（Ｓ１１０１）。例えば、ａｒｃｔａｎ（Ｙ´／Ｘ´）を算出し、パン角とする。また、カメラ系データ（Ｘ´座標、Ｙ´座標、Ｚ´座標）からチルト角を算出する（Ｓ１１０２）。例えば、（Ｘ´²＋Ｙ´²）を算出し、この値の平方根Ｒ１を求め、ｔａｎ（Ｚ／Ｒ１）を算出し、チルト角とする。パン角とチルト角を指定したカメラ架台制御情報をカメラ架台２４に送信する（Ｓ１１０３）。カメラ架台２４は、パン角とチルト角に従ってカメラ２３を駆動する。また、カメラ系データ（Ｘ´座標、Ｙ´座標、Ｚ´座標）からズーム率を算出する（Ｓ１１０４）。例えば、（Ｘ´²＋Ｙ´²＋Ｚ´²）を算出し、この値の平方根Ｒ２を求め、そのＲ２に所定のズーム乗数を乗じてズーム率とする。また、カメラ系データ（Ｘ´座標、Ｙ´座標、Ｚ´座標）からフォーカスを算出する（Ｓ１１０５）。例えば、前述のＲ２に所定のフォーカス乗数を乗じてフォーカスとする。そして、ズーム率とフォーカスを指定したカメラ制御情報をカメラ２３に送信する（Ｓ１１０６）。これによりカメラ２３は、指示の通りズーム率とフォーカスを変更する。

上述の例では、探索移行角と判定範囲角を同じにしたが、異なる値を用いてもよい。例えば、探索移行角を０．００８とし、判定範囲角を０．００４とするように、探索移行角を判定範囲角よりも大きくすることも考えられる。

実施の形態２．
上述の形態では、照射面が反射領域から上方へ外れる限界により、頭頂位置を判定する例を示したが、本形態では、照射面が上方から反射領域に最初に架かる状態を検出することにより頭頂位置を判定する例について説明する。

図１２は、実施の形態２に係る追尾撮像制御装置の構成を示す図である。本実施の形態では、反射限界判定部４５に代えて、反射領域外探索部１２１と反射検出判定部１２２を有している。

図１３は、実施の形態２に係る追尾撮像制御処理フローを示す図である。計測チルト角初期化部４１による計測チルト角初期化処理（Ｓ１３０１）と反射領域探索部４３による反射領域探索処理（Ｓ１３０２）は、前述と同様である。反射領域外探索部１２１による反射領域外探索処理（Ｓ１３０３）では、計測チルト角を順次小さくしながら、被写体による反射領域から上方へ外れる領域を探索する処理を行なう。この処理により、下方より上方へ照射面を持ち上げて反射領域上方に照射面が外れる状態の計測チルト角を得て、計測チルト角記憶部４２に格納する。詳細については、図１４を用いて後述する。次に、反射検出判定部１２２による反射検出判定処理（Ｓ１３０４）を行なう。この処理では、計測チルト角を順次大きくしながら、照射面が反射領域に最初に架かる状態を判定する処理を行なう。この処理により、上方より下方へ照射面を垂れ下げて反射領域に架かる最小の計測チルト角を得て、計測チルト角記憶部４２に格納する。詳細は、図１５を用いて後述する。頭頂位置算出部４６による頭頂位置算出処理（Ｓ１３０５）と撮像位置算出部４７による撮像位置算出処理（Ｓ１３０６）とカメラ制御処理部４８によるカメラ制御処理（Ｓ１３０７）は、前述と同様である。その後、Ｓ１３０３〜Ｓ１３０７のループ処理を繰り返す。

次に、図１３の反射領域外探索処理（Ｓ１３０３）について説明する。図１４は、反射領域外探索処理フローを示す図である。まず、計測チルト角記憶部４２から計測チルト角を読み取る（Ｓ１４０１）。そして、当該計測チルト角を指定して、レーザ計測装置２２による照射面の計測を指示する（Ｓ１４０２）。レーザ計測装置２２は、指定されたチルト角にチルト駆動し、照射角０度から１８０度まで、所定の照射間隔（この例では、１度）の照射角毎に、距離データを計測し、これらの距離データ群をレーザ計測装置２２に返信する。レーザ計測装置２２は、照射面の計測データとしてこれらの距離データ群を取得する（Ｓ１４０３）。そして、当該チルト角の照射面内の距離データ群を背景データ記憶部４４から読み出し、取得した計測データの距離と当該チルト角の背景データ距離を、各照射角（０度から１８０度まで、１度毎）について比較する（Ｓ１４０４）。いずれかの照射角について両者に差分がある場合、つまり計測データの距離が背景データの距離より小さい場合には、被写体による反射領域に照射面が架かると判断できる。この場合には、計測チルト角から探索移行角を引いて、計測チルト角記憶部４２に書き込む（Ｓ１４０５）。この例では、探索移行角として、所定の間隔（０．００４度）を用いる。これにより、次の計測チルト角を探索移行角の分だけ上方に持ち上げることになる。そして、Ｓ１４０１からの処理を繰り返す。一方、いずれの照射角についても両者に差分がない場合、つまり計測データの距離が背景データの距離と等しい場合、あるいは計測データの距離が背景データの距離よりも大きい場合には、被写体による反射領域に照射面が架からないと判断できる。この場合は、処理を終了する。

図１３の反射検出判定処理（Ｓ１３０４）について説明する。図１５は、反射検出判定処理フローを示す図である。まず、計測チルト角記憶部４２から計測チルト角を読み取る（Ｓ１５０１）。そして、計測チルト角を指定して、レーザ計測装置２２による照射面の計測を指示する（Ｓ１５０２）。レーザ計測装置２２は、指定されたチルト角にチルト駆動し、照射角０度から１８０度まで、所定の照射間隔（この例では、１度）の照射角毎に、距離データを計測し、これらの距離データ群をレーザ計測装置２２に返信する。レーザ計測装置２２は、照射面の計測データとして、これらの距離データ群を取得する（Ｓ１５０３）。そして、当該チルト角の照射面内の距離データ群を背景データ記憶部４４から読み出し、取得した計測データの距離と当該チルト角の背景データの距離を、各照射角（０度から１８０度まで、１度毎）について比較する（Ｓ１５０４）。いずれの照射角についても両者に差分がない場合、つまり計測データの距離が背景データの距離と等しい場合、あるいは計測データの距離が背景データの距離よりも大きい場合には、被写体による反射領域に照射面が架からないと判断できる。この場合には、計測チルト角に判定範囲角を加えて、計測チルト角記憶部４２に書き込む（Ｓ１５０５）。この例では、判定範囲角として、所定の間隔（０．００４度）を用いる。これにより、次の計測チルト角を判定範囲角の分だけ下方に傾けることになる。そして、Ｓ１５０１からの処理を繰り返す。一方、いずれかの照射角について両者に差分がある場合、つまり計測データの距離が背景データの距離より小さい場合には、被写体による反射領域に照射面が架かると判断できる。差分の生じた照射角に対応する距離群を計測データとして出力する（Ｓ１５０６）。例えば、［９０度，７．５０ｍ］［９１度，７．５５ｍ］［９２度，７．５５ｍ］［９３度，７．５０ｍ］のように照射角と距離の組を要素とする列データとして出力する。

上述のようにして、実施の形態１と同様に追尾が行なわれる。

実施の形態３．
上述の形態では、計測データと背景データを比較する際に、照射角の全範囲（０度から１８０度まで、１度毎）について比較する例を示したが、本形態では、以前の比較において差分が生じた照射角の近傍に限って計測データと背景データを比較する例について説明する。これにより、追尾対象外の反射による誤動作を防止する。

図１６は、実施の形態３に係る比較照射範囲特定部に関連する構成を示す図である。本実施の形態では、図４の構成に比較照射範囲特定部１６１を追加する。比較照射範囲特定部１６１は、反射領域探索部４３で差分を検出した際の計測データに基づいて反射限界判定部４５で差分検出の対象とする照射角の範囲（候補照射範囲）を特定する処理と、逆に反射限界判定部４５で差分を検出した際の計測データに基づいて反射領域探索部４３で差分検出の対象とする照射角の範囲（候補照射範囲）を特定する処理を行なう。

図１７は、実施の形態３に係る追尾撮像制御処理フローを示す図である。比較照射範囲特定処理（Ｓ１７０３）では、反射領域探索処理（Ｓ１７０２）で差分を検出した際の計測データを取得して、反射限界判定処理（Ｓ１７０４）で差分検出の対象とする照射角の範囲（候補照射範囲）を特定する。その為に、反射領域探索処理（Ｓ１７０２）では、図７のＳ７０４の処理で、差分有りと判定した場合に、差分の生じた照射角とそれに対応する距離群を計測データとして出力する。比較照射範囲特定処理（Ｓ１７０３）では、例えば、頭頂位置算出処理と同様に差分の生じた照射角の中心を求め、その中心から所定の余裕角を差し引いた小側角と、その中心に所定の余裕角を加えた大側角により、その間の比較照射範囲を特定する。あるいは、差分の生じた照射角のうち最小の角から所定の余裕角を差し引いた小側角と、差分の生じた照射角のうち最大の角に所定の余裕角を加えた大側角により、その間の比較照射範囲を特定する。

反射限界判定処理（Ｓ１７０４）は、図８のＳ８０４で、取得した計測データの距離と当該チルト角の背景データの距離を、比較照射範囲に限り各照射角（１度毎）について比較する。

比較照射範囲特定処理（Ｓ１７０５）では、反射限界判定処理（Ｓ１７０４）で差分を検出した際の計測データを取得して、次ループ処理の反射領域探索処理（Ｓ１７０２）で差分検出の対象とする照射角の範囲（候補照射範囲）を特定する。比較照射範囲を特定する手順は、前述と同様である。

反射領域探索処理（Ｓ１７０２）は、図７のＳ７０４で、取得した計測データの距離と当該チルト角の背景データの距離を、比較照射範囲に限り各照射角（１度毎）について比較する。

実施の形態４．
本形態では、実施の形態２をベースに、実施の形態３と同様に以前の比較において差分が生じた照射角の近傍に限って計測データと背景データを比較する例について説明する。

図１８は、実施の形態４に係る比較照射範囲特定部に関連する構成を示す図である。本実施の形態では、図１２の構成に比較照射範囲特定部１６１を追加する。比較照射範囲特定部１６１は、反射領域外探索部１２１で差分を検出した際の計測データに基づいて反射検出判定部１２２で差分検出の対象とする照射角の範囲（候補照射範囲）を特定する処理と、逆に反射検出判定部１２２で差分を検出した際の計測データに基づいて反射領域外探索部１２１で差分検出の対象とする照射角の範囲（候補照射範囲）を特定する処理を行なう。

図１９は、実施の形態４に係る追尾撮像制御処理フローを示す図である。比較照射範囲特定処理（Ｓ１９０４）では、反射領域外探索処理（Ｓ１９０３）で差分を検出した際の計測データを取得して、反射検出判定処理（Ｓ１９０５）で差分検出の対象とする照射角の範囲（候補照射範囲）を特定する。その為に、反射領域外探索処理（Ｓ１９０３）では、図１４のＳ１４０４で背景データの距離よりも小さいと判断した照射角とそれに対応する距離群を一時的に記憶する。そして、処理を終了する前に、一時的に記憶した照射角と対応する距離群を計測データとして出力する。比較照射範囲特定処理（Ｓ１９０４）では、例えば、前述と同様に差分の生じた照射角の中心を求め、その中心から所定の余裕角を差し引いた小側角と、その中心に所定の余裕角を加えた大側角により、その間の比較照射範囲を特定する。あるいは、差分の生じた照射角のうち最小の角から所定の余裕角を差し引いた小側角と、差分の生じた照射角のうち最大の角に所定の余裕角を加えた大側角により、その間の比較照射範囲を特定する。

反射検出判定処理（Ｓ１９０５）は、図１５のＳ１５０４で、取得した計測データの距離と当該チルト角の背景データの距離を、比較照射範囲に限り各照射角（１度毎）について比較する。

比較照射範囲特定処理（Ｓ１９０６）では、反射検出判定処理（Ｓ１９０５）で差分を検出した際の計測データを取得して、次ループ処理の反射領域外探索処理（Ｓ１９０３）で差分検出の対象とする照射角の範囲（候補照射範囲）を特定する。比較照射範囲を特定する手順は、前述と同様である。

反射領域外探索処理（Ｓ１９０３）は、図１４のＳ１４０４で、取得した計測データの距離と当該チルト角の背景データの距離を、比較照射範囲に限り各照射角（１度毎）について比較する。

実施の形態５．
上述の形態では、反射領域探索処理（Ｓ５０２，図７）のＳ７０５で探索移行角として一定の間隔（０．００４度）を用い、更に反射限界判定処理（Ｓ５０３，図８）のＳ８０２とＳ８０５で範囲判定角として一定の間隔（０．００４度）を用いる例を示したが、本形態では、頭頂の高さ（頭頂レベル）で一定の間隔（変更間隔）を隔てた照射面に移るように、計測チルト角を設定する例について説明する。これにより、チルト角によらず均等間隔で頭頂位置を計測することになるので、照射の斑がなくなり、追尾の効率が良くなる。

実施の形態１における反射領域探索処理（Ｓ５０２，図７）のＳ７０５に代えて、計測チルト角加算処理を行なう。この処理では、頭頂レベルで所定の変更間隔だけ照射面がレーザ計測装置２２寄りに近づく計測チルト角を算出し、計測チルト角記憶部４２に記憶させる処理を行なう。詳細は、図２１を用いて後述する。実施の形態３における反射領域探索処理（Ｓ１７０２）の場合も同様である。

また、実施の形態１における反射限界判定処理（Ｓ５０３，図８）のＳ８０５に代えて、計測チルト角減算処理を行なう。この処理では、頭頂レベルで所定の変更間隔だけ照射面がレーザ計測装置２２から遠のく計測チルト角を算出し、計測チルト角記憶部４２に記憶させる処理を行なう。詳細は、図２２を用いて後述する。実施の形態３における反射限界判定処理（Ｓ１７０４）の場合も同様である。

また、Ｓ８０２でも計測チルト角減算処理と同様に計測チルト角を算出し、その計測チルト角を指定して計測させる。但し、計測チルト角記憶部の更新は行なわない。

図２０は、計測チルト角変更の概念を示す図である。頭頂位置の高さ（頭頂レベル）は、頭頂位置算出部４６による頭頂位置算出処理（Ｓ５０４，Ｓ１７０６）により得られる。この図は、計測チルト角が、頭頂レベルで所定の変更間隔だけ照射面がレーザ計測装置２２寄りに近づく次回の計測チルト角を算出する例を示しているが、変更間隔だけ照射面がレーザ計測装置２２から遠のく次回の計測チルト角を算出する場合にも同様の概念で算出することができる。

前述の計測チルト角加算処理について説明する。図２１は、計測チルト角加算処理フローを示す図である。レーザ計測装置と計測位置のＺ軸方向の距離Ｈ（レーザ計測装置と計測位置の高さの差）を特定する（Ｓ２１０１）。具体的には、所定の床面からのレーザ計測装置の高さ（世界座標系のＺ座標として予め計測し、内部に記憶しておく。）から、頭頂の高さ（頭頂位置算出処理で得た世界座標系のＺ座標）を差し引いて、差として距離Ｈを得て、一時的記憶部に距離Ｈを記憶する。次に、レーザ計測装置と計測位置のＹ軸方向の距離Ｍを算出する（Ｓ２１０２）。具体的には、計測チルト角αの正接値ｔａｎαを算出し、一時的記憶部に正接値ｔａｎαを記憶し、一時的記憶部から距離Ｈと正接値ｔａｎαを読み出し、距離Ｈを正接値ｔａｎαで割り、商として距離Ｍを得て、一時的記憶部に距離Ｍを記憶する。次に、変更後のレーザ計測装置と計測位置のＹ軸方向の距離Ｍ´を算出する（Ｓ２１０３）。具体的には、一時的記憶部から距離Ｍを読み出し、距離Ｍから所定の変更間隔Ｗを差し引いて、差として距離Ｍ´を得て、一時的記憶部に距離Ｍ´を記憶する。次に、変更後のチルト角α´を算出する（Ｓ２１０４）。具体的には、一時的記憶部から距離Ｈと距離Ｍ´を読み出し、距離Ｈを距離Ｍ´で割って、商を得て、その商の逆正接値を算出し、変更後のチルト角α´とする。最後に、変更後のチルト角α´を計測チルト角記憶部４２に書き込む（Ｓ２１０５）。

前述の計測チルト角減算処理について説明する。図２２は、計測チルト角減算処理フローを示す図である。前述のＳ２１０１と同様に、レーザ計測装置と計測位置のＺ軸方向の距離Ｈを特定する（Ｓ２２０１）。次に、Ｓ２１０２と同様に、レーザ計測装置と計測位置のＹ軸方向の距離Ｍを算出する（Ｓ２２０２）。次に、変更後のレーザ計測装置と計測位置のＹ軸方向の距離Ｍ´を算出する（Ｓ２２０３）。一時的記憶部から距離Ｍを読み出し、距離Ｍから所定の変更間隔Ｗを加えて、和として距離Ｍ´を得て、一時的記憶部に距離Ｍ´を記憶する。次に、Ｓ２１０４と同様に、変更後のチルト角α´を算出する（Ｓ２２０４）。そして、変更後のチルト角α´を計測チルト角記憶部４２に書き込む（Ｓ２２０５）。

本実施の形態で、探索移行角の加算に相当する処理に用いる変更範囲Ｗ（計測チルト角を加算する際の変更間隔Ｗ）と、判定範囲角の減算に相当する処理に用いる変更範囲Ｗ（計測チルト角を減算する際の変更間隔Ｗ）は、同じでも、別でもよい。探索移行角を判定範囲角よりも大きくする場合には、加算する際の変更間隔Ｗを減算する際の変更間隔Ｗより大きく設定することになる。

尚、Ｓ２１０１及びＳ２２０１で算出した距離Ｈは、頭頂位置算出処理（図９）のＳ９０１で算出した頭頂位置データの距離Ｌと計測チルト角αと照射角θを取得して、照射角θの正弦値ｓｉｎθを算出し、一時的記憶部に正弦値ｓｉｎθを記憶し、距離Ｌに一時的記憶部から読み出した正弦値ｓｉｎθを乗じて、積としてＸ軸垂直面上の距離Ｎを得て一時的記憶部に記憶し、更に計測チルト角の正弦値ｓｉｎαを算出し、一時的記憶部に正弦値ｓｉｎαを記憶し、一時的記憶部から読み出した距離Ｎに一時的記憶部から読み出した正弦値ｓｉｎαを乗ずることによっても求めることができる。この手順は、Ｎ＝Ｌｓｉｎθであり、Ｈ＝Ｎｓｉｎαである関係から導かれる。

実施の形態６．
本形態では、頭頂の高さ（頭頂レベル）で一定の間隔（変更間隔）を隔てた照射面に移す処理を、実施の形態２あるいは実施の形態４に適用する例について説明する。

実施の形態２における反射領域外探索処理（Ｓ１３０３，図１４）のＳ１４０５に代えて、計測チルト角減算処理を行なう。実施の形態４における反射領域外探索処理（Ｓ１９０３）の場合も同様である。

また、実施の形態２における反射検出判定処理（Ｓ１３０４，図１５）のＳ１５０５に代えて、計測チルト角加算処理を行なう。実施の形態４における反射検出判定処理（Ｓ１９０５）の場合も同様である。

計測チルト角減算処理及び計測チルト角加算処理は、前述と同様である。

追尾撮像制御装置２１は、コンピュータであり、各要素はプログラムにより処理を実行することができる。また、プログラムを記憶媒体に記憶させ、記憶媒体からコンピュータに読み取られるようにすることができる。

被写体追尾撮像方式の概念を示す図である。 被写体追尾撮像システムの構成を示す図である。 照射面の概念を示す図である。 追尾撮像制御装置の構成を示す図である。 追尾撮像制御処理フローを示す図である。 背景データの例を示す図である。 反射領域探索処理フローを示す図である。 反射限界判定処理フローを示す図である。 頭頂位置算出処理フローを示す図である。 撮像位置算出処理フローを示す図である。 カメラ制御処理フローを示す図である。 実施の形態２に係る追尾撮像制御装置の構成を示す図である。 実施の形態２に係る追尾撮像制御処理フローを示す図である。 反射領域外探索処理フローを示す図である。 反射検出判定処理フローを示す図である。 実施の形態３に係る比較照射範囲特定部に関連する構成を示す図である。 実施の形態３に係る追尾撮像制御処理フローを示す図である。 実施の形態４に係る比較照射範囲特定部に関連する構成を示す図である。 実施の形態４に係る追尾撮像制御処理フローを示す図である。 計測チルト角変更の概念を示す図である。 計測チルト角加算処理フローを示す図である。 計測チルト角減算処理フローを示す図である。

符号の説明

２１ 追尾撮像制御装置、２２ レーザ計測装置、２３ カメラ、２４ カメラ架台、４１ 計測チルト角初期化部、４２ 計測チルト角記憶部、４３ 反射領域探索部、４４ 背景データ記憶部、４５ 反射限界判定部、４６ 頭頂位置算出部、４７ 撮像位置算出部、４８ カメラ制御処理部、１２１ 反射領域外探索部、１２２ 反射検出判定部、１６１ 比較照射範囲特定部。

Claims (12)

1. 被写体となる追尾対象が存在し得る追尾領域に対して斜め上方の位置に設置され、指示されたチルト角に従って追尾領域向きにチルトし、追尾領域に対してレーザ光線を照射してその反射光を受光する動作を、順次間隔をおいて照射面内を回転させた照射角で行ない、各照射角について反射面までの距離を計測するレーザ計測装置と、
   指示されたズーム率で追尾領域内を撮像するカメラと、
   指示に従ってカメラを駆動するカメラ架台を、それぞれ制御する追尾撮像制御装置であって、以下の要素を有することを特徴とする追尾撮像制御装置
   （１）レーザ計測装置による計測の際のチルト角である計測チルト角を記憶する計測チルト角記憶部
   （２）計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角による照射面内の各照射角について反射面からの距離の計測をレーザ計測装置に指示し、計測した各照射角の距離を取得し、各照射角について距離により追尾領域内に反射面が存在するか判定し、いずれかの照射角で追尾領域内に反射面が存在すると判定するまで計測チルト角記憶部の計測チルト角を順次下方へ更新し、上記距離計測指示と上記反射面存在の判定を繰り返す反射領域探索部
   （３）反射領域探索部による処理に続いて、計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角による照射面内の各照射角について反射面からの距離の計測をレーザ計測装置に指示し、計測した各照射角の距離を取得し、各照射角について距離により追尾領域内に反射面が存在するか判定し、いずれの照射角でも追尾領域内に反射面が存在しないと判定するまで計測チルト角記憶部の計測チルト角を順次上方へ更新し、上記距離計測指示と上記反射面存在の判定を繰り返し、最後に追尾領域内に反射面が存在すると判定した計測チルト角による計測結果のうち、追尾領域内に反射面が存在すると判定した照射角と距離を出力する反射限界判定部
   （４）反射限界判定部による処理に続いて、計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角と、反射限界判定部が出力した照射角と距離により追尾対象の頭頂位置を算出する頭頂位置算出部
   （５）算出した頭頂位置を基準として、撮像位置を算出する撮像位置算出部
   （６）カメラ架台に対して、算出した撮像位置に向けてカメラを駆動させる指示を行ない、更にカメラから撮像位置までの距離に応じて、ズーム率をカメラに指示するカメラ制御処理部。
2. 反射領域探索部は、カメラ制御処理部による処理に続いて、繰り返し処理を行なうことを特徴とする請求項１記載の追尾撮像制御装置。
3. 追尾撮像制御装置は、更に、
   反射領域探索部により追尾領域内に反射面が存在すると判定した照射角を基準として、反射限界判定部で追尾領域内に反射面が存在するか判定する際の照射角の範囲である第一の比較照射範囲を特定し、更に反射限界判定部により最後に追尾領域内に反射面が存在すると判定した照射角を基準として、反射領域探索部で追尾領域内に反射面が存在するか判定する際の照射角の範囲である第二の比較照射範囲を特定する比較照射範囲特定部を有し、
   反射領域探索部は、第二の比較照射範囲内の照射角に限り、追尾領域内に反射面が存在するか判定し、
   反射限界判定部は、第一の比較照射範囲内の照射角に限り、追尾領域内に反射面が存在するか判定することを特徴とする請求項２記載の追尾撮像制御装置。
4. 反射領域探索部は、計測チルト角記憶部の計測チルト角を更新する際に、頭頂位置算出部で算出した頭頂位置により特定される頭頂高さにおいて所定の第一の間隔の分、レーザ計測装置に近づけて照射する計測チルト角を算出し、算出した計測チルト角に更新し、
   反射限界判定部は、計測チルト角記憶部の計測チルト角を更新する際に、頭頂位置算出部で算出した頭頂位置により特定される頭頂高さにおいて所定の第二の間隔の分、レーザ計測装置から遠ざけて照射する計測チルト角を算出し、算出した計測チルト角に更新することを特徴とする請求項２記載の追尾撮像制御装置。
5. 被写体となる追尾対象が存在し得る追尾領域に対して斜め上方の位置に設置され、指示されたチルト角に従って追尾領域向きにチルトし、追尾領域に対してレーザ光線を照射してその反射光を受光する動作を、順次間隔をおいて照射面内を回転させた照射角で行ない、各照射角について反射面までの距離を計測するレーザ計測装置と、
   指示されたズーム率で追尾領域内を撮像するカメラと、
   指示に従ってカメラを駆動するカメラ架台を、それぞれ制御する追尾撮像制御装置であって、以下の要素を有することを特徴とする追尾撮像制御装置
   （１）レーザ計測装置による計測の際のチルト角である計測チルト角を記憶する計測チルト角記憶部
   （２）計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角による照射面内の各照射角について反射面からの距離の計測をレーザ計測装置に指示し、計測した各照射角の距離を取得し、各照射角について距離により追尾領域内に反射面が存在するか判定し、いずれの照射角でも追尾領域内に反射面が存在しないと判定するまで計測チルト角記憶部の計測チルト角を順次上方へ更新し、上記距離計測指示と上記反射面存在の判定を繰り返す反射領域外探索部
   （３）反射領域外探索部による処理に続いて、計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角による照射面内の各照射角について反射面からの距離の計測をレーザ計測装置に指示し、計測した各照射角の距離を取得し、各照射角について距離により追尾領域内に反射面が存在するか判定し、いずれかの照射角で追尾領域内に反射面が存在すると判定するまで計測チルト角記憶部の計測チルト角を順次下方へ更新し、上記距離計測指示と上記反射面存在の判定を繰り返し、追尾領域内に反射面が存在すると判定した計測チルト角による計測結果のうち、追尾領域内に反射面が存在すると判定した照射角と距離を出力する反射検出判定部
   （４）反射検出判定部による処理に続いて、計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角と、反射検出判定部が出力した照射角と距離により追尾対象の頭頂位置を算出する頭頂位置算出部
   （５）算出した頭頂位置を基準として、撮像位置を算出する撮像位置算出部
   （６）カメラ架台に対して、算出した撮像位置に向けてカメラを駆動させる指示を行ない、更にカメラから撮像位置までの距離に応じて、ズーム率をカメラに指示するカメラ制御処理部。
6. 反射領域外探索部は、カメラ制御処理部による処理に続いて、繰り返し処理を行なうことを特徴とする請求項５記載の追尾撮像制御装置。
7. 追尾撮像制御装置は、更に、
   反射領域外探索部により最後に追尾領域内に反射面が存在すると判定した照射角を基準として、反射検出判定部で追尾領域内に反射面が存在するか判定する際の照射角の範囲である第一の比較照射範囲を特定し、更に反射検出判定部により追尾領域内に反射面が存在すると判定した照射角を基準として、反射領域外探索部で追尾領域内に反射面が存在するか判定する際の照射角の範囲である第二の比較照射範囲を特定する比較照射範囲特定部を有し、
   反射領域外探索部は、第二の比較照射範囲内の照射角に限り、追尾領域内に反射面が存在するか判定し、
   反射検出判定部は、第一の比較照射範囲内の照射角に限り、追尾領域内に反射面が存在するか判定することを特徴とする請求項６記載の追尾撮像制御装置。
8. 反射領域外探索部は、計測チルト角記憶部の計測チルト角を更新する際に、頭頂位置算出部で算出した頭頂位置により特定される頭頂高さにおいて所定の第一の間隔の分、レーザ計測装置から遠ざけて照射する計測チルト角を算出し、算出した計測チルト角に更新し、
   反射検出判定部は、計測チルト角記憶部の計測チルト角を更新する際に、頭頂位置算出部で算出した頭頂位置により特定される頭頂高さにおいて所定の第二の間隔の分、レーザ計測装置に近づけて照射する計測チルト角を算出し、算出した計測チルト角に更新することを特徴とする請求項６記載の追尾撮像制御装置。
9. 被写体となる追尾対象が存在し得る追尾領域に対して斜め上方の位置に設置され、指示されたチルト角に従って追尾領域向きにチルトし、追尾領域に対してレーザ光線を照射してその反射光を受光する動作を、順次間隔をおいて照射面内を回転させた照射角で行ない、各照射角について反射面までの距離を計測するレーザ計測装置と、
   指示されたズーム率で追尾領域内を撮像するカメラと、
   指示に従ってカメラを駆動するカメラ架台と、
   レーザ計測装置とカメラとカメラ架台を制御する追尾撮像制御装置であって、以下の要素を有する追尾撮像制御装置からなることを特徴とする被写体追尾撮像システム
   （１）レーザ計測装置による計測の際のチルト角である計測チルト角を記憶する計測チルト角記憶部
   （２）計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角による照射面内の各照射角について反射面からの距離の計測をレーザ計測装置に指示し、計測した各照射角の距離を取得し、各照射角について距離により追尾領域内に反射面が存在するか判定し、いずれかの照射角で追尾領域内に反射面が存在すると判定するまで計測チルト角記憶部の計測チルト角を順次下方へ更新し、上記距離計測指示と上記反射面存在の判定を繰り返す反射領域探索部
   （３）反射領域探索部による処理に続いて、計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角による照射面内の各照射角について反射面からの距離の計測をレーザ計測装置に指示し、計測した各照射角の距離を取得し、各照射角について距離により追尾領域内に反射面が存在するか判定し、いずれの照射角でも追尾領域内に反射面が存在しないと判定するまで計測チルト角記憶部の計測チルト角を順次上方へ更新し、上記距離計測指示と上記反射面存在の判定を繰り返し、最後に追尾領域内に反射面が存在すると判定した計測チルト角による計測結果のうち、追尾領域内に反射面が存在すると判定した照射角と距離を出力する反射限界判定部
   （４）反射限界判定部による処理に続いて、計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角と、反射限界判定部が出力した照射角と距離により追尾対象の頭頂位置を算出する頭頂位置算出部
   （５）算出した頭頂位置を基準として、撮像位置を算出する撮像位置算出部
   （６）カメラ架台に対して、算出した撮像位置に向けてカメラを駆動させる指示を行ない、更にカメラから撮像位置までの距離に応じて、ズーム率をカメラに指示するカメラ制御処理部。
10. 被写体となる追尾対象が存在し得る追尾領域に対して斜め上方の位置に設置され、指示されたチルト角に従って追尾領域向きにチルトし、追尾領域に対してレーザ光線を照射してその反射光を受光する動作を、順次間隔をおいて照射面内を回転させた照射角で行ない、各照射角について反射面までの距離を計測するレーザ計測装置と、
    指示されたズーム率で追尾領域内を撮像するカメラと、
    指示に従ってカメラを駆動するカメラ架台と、
    レーザ計測装置とカメラとカメラ架台を制御する追尾撮像制御装置であって、以下の要素を有する追尾撮像制御装置からなることを特徴とする被写体追尾撮像システム
    （１）レーザ計測装置による計測の際のチルト角である計測チルト角を記憶する計測チルト角記憶部
    （２）計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角による照射面内の各照射角について反射面からの距離の計測をレーザ計測装置に指示し、計測した各照射角の距離を取得し、各照射角について距離により追尾領域内に反射面が存在するか判定し、いずれの照射角でも追尾領域内に反射面が存在しないと判定するまで計測チルト角記憶部の計測チルト角を順次上方へ更新し、上記距離計測指示と上記反射面存在の判定を繰り返す反射領域外探索部
    （３）反射領域外探索部による処理に続いて、計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角による照射面内の各照射角について反射面からの距離の計測をレーザ計測装置に指示し、計測した各照射角の距離を取得し、各照射角について距離により追尾領域内に反射面が存在するか判定し、いずれかの照射角で追尾領域内に反射面が存在すると判定するまで計測チルト角記憶部の計測チルト角を順次下方へ更新し、上記距離計測指示と上記反射面存在の判定を繰り返し、追尾領域内に反射面が存在すると判定した計測チルト角による計測結果のうち、追尾領域内に反射面が存在すると判定した照射角と距離を出力する反射検出判定部
    （４）反射検出判定部による処理に続いて、計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角と、反射検出判定部が出力した照射角と距離により追尾対象の頭頂位置を算出する頭頂位置算出部
    （５）算出した頭頂位置を基準として、撮像位置を算出する撮像位置算出部
    （６）カメラ架台に対して、算出した撮像位置に向けてカメラを駆動させる指示を行ない、更にカメラから撮像位置までの距離に応じて、ズーム率をカメラに指示するカメラ制御処理部。
11. 被写体となる追尾対象が存在し得る追尾領域に対して斜め上方の位置に設置され、指示されたチルト角に従って追尾領域向きにチルトし、追尾領域に対してレーザ光線を照射してその反射光を受光する動作を、順次間隔をおいて照射面内を回転させた照射角で行ない、各照射角について反射面までの距離を計測するレーザ計測装置と、
    指示されたズーム率で追尾領域内を撮像するカメラと、
    指示に従ってカメラを駆動するカメラ架台を、それぞれ制御する追尾撮像制御装置であって、レーザ計測装置による計測の際のチルト角である計測チルト角を記憶する計測チルト角記憶部を有する追尾撮像制御装置となるコンピュータに、以下の手順を実行させるためのプログラム
    （１）計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角による照射面内の各照射角について反射面からの距離の計測をレーザ計測装置に指示し、計測した各照射角の距離を取得し、各照射角について距離により追尾領域内に反射面が存在するか判定し、いずれかの照射角で追尾領域内に反射面が存在すると判定するまで計測チルト角記憶部の計測チルト角を順次下方へ更新し、上記距離計測指示と上記反射面存在の判定を繰り返す反射領域探索処理
    （２）反射領域探索処理に続いて、計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角による照射面内の各照射角について反射面からの距離の計測をレーザ計測装置に指示し、計測した各照射角の距離を取得し、各照射角について距離により追尾領域内に反射面が存在するか判定し、いずれの照射角でも追尾領域内に反射面が存在しないと判定するまで計測チルト角記憶部の計測チルト角を順次上方へ更新し、上記距離計測指示と上記反射面存在の判定を繰り返し、最後に追尾領域内に反射面が存在すると判定した計測チルト角による計測結果のうち、追尾領域内に反射面が存在すると判定した照射角と距離を出力する反射限界判定処理
    （３）反射限界判定処理に続いて、計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角と、反射限界判定処理で出力した照射角と距離により追尾対象の頭頂位置を算出する頭頂位置算出処理
    （４）算出した頭頂位置を基準として、撮像位置を算出する撮像位置算出処理
    （５）カメラ架台に対して、算出した撮像位置に向けてカメラを駆動させる指示を行ない、更にカメラから撮像位置までの距離に応じて、ズーム率をカメラに指示するカメラ制御処理。
12. 被写体となる追尾対象が存在し得る追尾領域に対して斜め上方の位置に設置され、指示されたチルト角に従って追尾領域向きにチルトし、追尾領域に対してレーザ光線を照射してその反射光を受光する動作を、順次間隔をおいて照射面内を回転させた照射角で行ない、各照射角について反射面までの距離を計測するレーザ計測装置と、
    指示されたズーム率で追尾領域内を撮像するカメラと、
    指示に従ってカメラを駆動するカメラ架台を、それぞれ制御する追尾撮像制御装置であって、レーザ計測装置による計測の際のチルト角である計測チルト角を記憶する計測チルト角記憶部を有する追尾撮像制御装置となるコンピュータに、以下の手順を実行させるためのプログラム
    （１）計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角による照射面内の各照射角について反射面からの距離の計測をレーザ計測装置に指示し、計測した各照射角の距離を取得し、各照射角について距離により追尾領域内に反射面が存在するか判定し、いずれの照射角でも追尾領域内に反射面が存在しないと判定するまで計測チルト角記憶部の計測チルト角を順次上方へ更新し、上記距離計測指示と上記反射面存在の判定を繰り返す反射領域外探索処理
    （２）反射領域外探索処理に続いて、計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角による照射面内の各照射角について反射面からの距離の計測をレーザ計測装置に指示し、計測した各照射角の距離を取得し、各照射角について距離により追尾領域内に反射面が存在するか判定し、いずれかの照射角で追尾領域内に反射面が存在すると判定するまで計測チルト角記憶部の計測チルト角を順次下方へ更新し、上記距離計測指示と上記反射面存在の判定を繰り返し、追尾領域内に反射面が存在すると判定した計測チルト角による計測結果のうち、追尾領域内に反射面が存在すると判定した照射角と距離を出力する反射検出判定処理
    （３）反射検出判定処理に続いて、計測チルト角記憶部から計測チルト角を読み出し、当該計測チルト角と、反射検出判定処理で出力した照射角と距離により追尾対象の頭頂位置を算出する頭頂位置算出処理
    （４）算出した頭頂位置を基準として、撮像位置を算出する撮像位置算出処理
    （５）カメラ架台に対して、算出した撮像位置に向けてカメラを駆動させる指示を行ない、更にカメラから撮像位置までの距離に応じて、ズーム率をカメラに指示するカメラ制御処理。
    

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