JP2007295175A - 撮像システム、撮影方向制御方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】できるだけ速い動作をしながら観察者に違和感を与えることなく観察画像を取得することを可能とする。
【解決手段】撮像システムは、角度指令入力部１、２、ローパスフィルタ３、４、サーボコントローラ５、６、ビデオカメラ７ａ・チルト軸駆動機構７ｂ・パン軸駆動機構７ｃを有するビデオカメラ装置７を備える。ローパスフィルタ３、４は、それぞれ角度指令入力部１、２から入力された信号に対して高い周波数成分をカットする。サーボコントローラ５、６は、それぞれローパスフィルタ３、４の各出力を基にチルトアクチュエータ、パンアクチュエータに駆動指令を出力する。チルト軸駆動機構７ｂに対応したローパスフィルタ３のカットオフ周波数を、パン軸駆動機構７ｃに対応したローパスフィルタ４のカットオフ周波数より低くなるように設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、監視や画像追尾等に適用される撮像システム、撮影方向制御方法、及びプログラムに関する。

従来、撮影方向の遠隔操作や自動制御を目的として、２次元的に撮影方向を変更可能なパンチルト旋回機構を搭載したビデオカメラ装置が知られている。このビデオカメラ装置と位置制御コントローラを組み合わせれば、所定の方向にカメラを自動的に向け、動画を観察することができる。位置制御コントローラには、カメラの向きを指定する指令値と現在位置との偏差に基づきフィードバック制御を行うサーボ制御法、またはステッピングモータ等により所定の距離だけ送り制御を行うオープン制御法が用いられる。

また、例えば人物など所定の対象物を検知して、この対象物が画面内に収まるようカメラの向きを制御することにより自動追尾を実現することが可能である。対象物の検出法としては、画像から対象物の特徴を抽出し対象物を認識する方法や、超音波エコーや赤外線放射などを用いて対象物の位置を検知する方法が知られている。

上記のようなビデオカメラ装置は、例えば動き回る子供を追尾して画面内からはみ出ないようにする追尾ビデオカメラ装置、不審者を監視する監視システム、ＴＶのスポーツ中継における画角の制御を行うシステムなどに用いることができる。この種のシステムは、通常、モニタ装置を備え、リアルタイムに画像を観察できるようになっている。また、記録媒体に画像を記録することにより、後からその画像を再生し観察することも可能となっている。

この種のシステムでは、画像を観察する際、カメラの動きに伴って画像が切り替わる場面が必ず存在する。このようなときに観察者に違和感を与えないようにするため、観察者の眼球の動きを検出して徐々に画像を切り変える方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、マニピュレータを遠隔操作する際の指先観察用追尾カメラの動きに伴う不快感の除去に対して、マニピュレータの動きに対して±２°の不感帯を付与することが有効であることが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
特開２０００−２２１９５３号公報 "Automatic camera tracking for remote manipulators" proc. Of the １９８４ National Topical Meeting on Robotics and Remote Handling in Hostile Environmentspp.３８３-３９１、１９８４

しかしながら、撮影方向が変更可能な従来のビデオカメラ装置では、撮影方向を変更する際、カメラの動きにより動画像が不自然な動きをする。このため、観察者に不快感を与える。特に追尾動作を行う場合には撮影方向の切り替えを頻繁に行うため、応答速度が数Ｈｚ以上の速い追尾を行った場合、大変不快となる。この不快感は人によっては画像酔いと呼ばれる船酔いに似た症状を引き起こすことがある。

また、人間は一般に静止視力に対して動体に対する視力（いわゆる動体視力）が劣る。即ち、図２４に示すように速い動きに対しての認識能力が急激に悪化する傾向がある。ここでいう認識能力とは、例えば振動する文字列に対して何割識別できるか等の能力を相対的に表したものである。この結果、画面が速く振動していると観察能力が落ち、長時間の観察には疲労が伴うこととなる。

これに対して、上記特許文献１記載の方法では、眼球の動きを検知するための大掛かりな装置が必要であり、それを装着する観察者に対する負荷の面やコスト面で不利である。また、画像を切り替える際に画像を徐々に変化させるため中間画像を用いるが、これは合成画像であり、真に実際の状況を表している保証は何もない。この結果、観察者に違和感を与える可能性が高い。尚、上記特許文献１記載の実施例では、表示する画像が実写画像でなくアニメーションとなっている。

他方、上記非特許文献１記載の方法は、画像酔いを軽減するには一定の効果がある。しかし、観察者が追従することができない速い振動に対しては、その振動が不感帯より大きければ画面が激しく揺動して不快感を除去することはできない。また、不感帯の付与により動作が不連続となるので、駆動及び停止の境界付近ではステップ状の動きとなり、滑らかに画面が切り替わらないため、完全に違和感を払拭することはできない。更には、追尾対象の動きに関わらず常に一定の不感帯を持つため、最適化されているとはいえない。

本発明の目的は、できるだけ速い動作をしながら観察者に違和感を与えることなく観察画像を取得することを可能とするものである。

上述の目的を達成するために、本発明は、撮像装置と、前記撮像装置を第１の方向及び前記第１の方向に対して直交する第２の方向にそれぞれ回転させる駆動手段とを備えた撮像システムであって、前記撮像装置の第１の方向及び第２の方向の向きを指定する指令手段と、前記指令手段による第１の方向の指令信号の規定周波数より高い成分をカットする第１の信号処理手段と、前記指令手段による第２の方向の指令信号の規定周波数より高い成分をカットする第２の信号処理手段と、前記第１及び第２の信号処理手段の各出力を基に前記各駆動手段にそれぞれ第１の方向及び第２の方向の駆動指令を出力する制御手段とを備え、前記第１の信号処理手段のカットオフ周波数を、前記第２の信号処理手段のカットオフ周波数より低くなるように設定する。

本発明によれば、第１の方向成分の指令のカットオフ周波数を、前記第１の方向に対して直交する第２の方向成分の指令のカットオフ周波数より低くなるように設定する。従って、第１の方向が鉛直方向を含み、第２の方向が水平方向を含む場合、撮像装置の鉛直方向の動作に対しては水平方向の動作よりも動きを制限することが可能となる。即ち、一般に左右に動く物には強く上下に動く物には弱いという人間の動体視力の異方性に着目し、できるだけ速い動作をしながら観察者に違和感を与えることなく観察画像を取得することが可能となる。これにより、撮像装置により特に自動追尾を行う際に、人間が観察するのに好適な動画像を取得することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る撮像システムの構成を示すブロック図である。図２は、ビデオカメラ装置の外観を示す斜視図である。

図１及び図２において、撮像システムは、チルト軸側角度指令入力部１、チルト軸側ローパスフィルタ３、チルト軸側サーボコントローラ５を備える。撮像システムは、更に、パン軸側角度指令入力部２、パン軸側ローパスフィルタ４、パン軸側サーボコントローラ６、ビデオカメラ装置７（ビデオカメラ７ａ、チルト軸駆動機構７ｂ、パン軸駆動機構７ｃ）、画像表示装置８を備える。尚、以後、各構成要素においてはチルト軸側／パン軸側を省略して表記する。

ビデオカメラ装置７は、回転軸が直交するチルトアクチュエータ及びパンアクチュエータによりそれぞれ鉛直方向及び水平方向で旋回可能であり、撮影方向を変更可能に構成されている。ビデオカメラ７ａは、駆動された方向（チルト方向／パン方向）の被写体の画像を撮影する。画像表示装置８は、撮影画像を表示する。チルト軸駆動機構７ｂは、ビデオカメラ７ａを鉛直方向（チルト方向）に回転させるチルトアクチュエータ、駆動回路、及びチルト方向のビデオカメラ７ａの角度を検出するセンサを備える。

パン軸駆動機構７ｃは、ビデオカメラ７ａを水平方向（パン方向）に回転させるパンアクチュエータ、駆動回路、及びパン方向のビデオカメラ７ａの角度を検出するセンサを備える。ビデオカメラ７ａで撮像した画像は、リアルタイムで、もしくは一旦記録媒体に記憶した後、画像表示装置８により観察することができる。

角度指令入力部１は、チルト方向のビデオカメラ７ａの目標角度を指定する際に操作する。角度指令入力部２は、パン方向のビデオカメラ７ａの目標角度を指定する際に操作する。本実施の形態では、角度指令入力部１、２をプッシュスイッチとした場合を例に挙げているが、これに限定されるものではない。角度指令入力部１、２としては、例えば、マウス、ジョイスティック、ボリュームコントローラを用いる構成としてもよい。或いは、撮像システム外部からチルト方向及びパン方向の目標角度を通信により数値入力する構成としてもよい。

ローパスフィルタ３は、角度指令入力部１から入力された信号に対して高い周波数成分をカットする。ローパスフィルタ４は、角度指令入力部２から入力された信号に対して高い周波数成分をカットする。例えば入力信号がアナログ信号の場合には、ローパスフィルタ３、４としては、コンデンサや抵抗を用いた積分型フィルタを用いる構成が考えられる。例えば入力信号がデジタル信号の場合には、ローパスフィルタ３、４としては、有限インパルス応答フィルタ（図４参照）や無限インパルス応答フィルタ（図５参照）を用いる構成が考えられる。図４及び図５については後述する。

サーボコントローラ５は、ローパスフィルタ３を介して入力されるチルト制御指令信号に基づきチルト軸駆動機構７ｂの制御を行う。サーボコントローラ６は、ローパスフィルタ４を介して入力されるパン制御指令信号に基づきパン軸駆動機構７ｃの制御を行う。サーボコントローラ５、６としては、例えば図３に示すような構成が考えられる。図３については後述する。

本実施の形態では、チルト軸駆動機構７ｂに対応したローパスフィルタ３の(鉛直方向成分の)カットオフ周波数ｆｃｔが、パン軸駆動機構７ｃに対応したローパスフィルタ４の(水平方向成分の)カットオフ周波数ｆｃｐより低くなるように設定される。尚、鉛直方向成分及び水平方向成分のカットオフ周波数は、追尾対象とする被写体の状況やユーザの好みに応じて変更可能なように、少なくとも２組以上が記憶部(不図示)に記憶され、所定の操作で変更可能である。

図３は、サーボコントローラを含む位置制御及び速度制御系の構成を示すブロック図である。

図３において、サーボコントローラ５、６は、それぞれ、位置制御回路１２、速度制御回路１３を備える。即ち、本構成はサーボコントローラ５、６それぞれについて設けられている。サーボコントローラ５については、旋回機構１４はチルト軸駆動機構７ｂに相当し、サーボコントローラ６については、旋回機構１４はパン軸駆動機構７ｃに相当する。

速度センサ１６は、旋回時（チルト動作時／パン動作時）のビデオカメラ７ａの速度を検出する。位置センサ１７は、ビデオカメラ７ａの位置を検出する。位置制御回路１２は、ビデオカメラ７ａの目標位置と、位置センサ１７により計測されるビデオカメラ７ａの実際の位置との偏差に基づき、速度制御回路１３に対して速度指令を発生する。

速度指令回路１３は、位置制御回路１２から出力された速度指令と、速度センサ１６により計測されるビデオカメラ７ａの実際の速度とに基づき、電圧やＰＷＭ（Pulse Width Modulation）出力などにより旋回機構１４の制御を行う。積分要素１５は、速度から位置への変換を表す。以上の構成により目標位置に対してビデオカメラ７ａの位置を追従させることが可能となる。

図３では速度制御ループ及び位置制御ループの２重ループ構成を示しているが、目的や構成要素に応じて位置制御ループのみの構成でもよい。また、速度制御ループ及び位置制御ループに対し、マイナーループとして加速度＝力ループ（ＤＣモータの場合は電流ループ）を付加してもよい。また、図３では速度センサ１６及び位置センサ１７の２つのセンサを設けているが、片方のセンサを速度センサ＋積分回路または位置センサ＋微分回路に置き換えることも可能である。

尚、チルト軸駆動機構１０及びパン軸駆動機構１１の各アクチュエータにオープン駆動が可能なステッピングモータを用いる場合は、チルト軸駆動機構１０及びパン軸駆動機構１１にセンサは必要ない。この場合は、各サーボコントローラの代わりにパルスジェネレータを用いればよい。

図４は、有限インパルス応答フィルタの構成を示す図である。図５は、無限インパルス応答フィルタの構成を示す図である。図６は、ローパスフィルタの周波数特性を示す図である。

図４及び図５において、１８〜２０、３１〜３３は、遅延要素であり、一定のサンプリング時間の遅延を表す。２１〜２４、２６〜２９は、重み係数a０〜a３を掛ける掛け算器であり、a０+a１+a２+a３=１となるような値で規定の条件に合うように設定される。２５は、掛け算器２１〜２４の各出力を加算する加算器である。３０は、掛け算器２６〜２９の各出力を加算する加算器である。

図４、図５に示すような回路構成のフィルタは、重み係数が正の場合、図６に示すような低い周波数のみを通過させるローパスフィルタ特性を示す。ここで、ｆｃは、ゲインが−３ｄＢ、即ち入力に対して出力振幅が約７０％となる周波数である。上記ローパスフィルタ３、４は、共にローパスフィルタ特性を示すように設計される。

図７は、パン軸及びチルト軸のローパスフィルタの周波数特性を示す図である。

図７において、実線がパン軸のローパスフィルタ４の周波数特性を示し、ｆｃｐがそのカットオフ周波数を示す。また、点線がチルト軸のローパスフィルタ３の周波数特性を示し、ｆｃｔがそのカットオフ周波数を示す。本実施の形態では、チルト軸駆動機構７ｂに対応したローパスフィルタ３のカットオフ周波数ｆｃｔが、必ず、パン軸駆動機構７ｃに対応したローパスフィルタ４のカットオフ周波数ｆｃｐより低くなるように設定される。即ち、ｆｃｔ＜ｆｃｐとなるように設定される。以下にこの効果について説明する。

図８は、動体に対する人間の認識力を示す図である。図９は、ビデオカメラを左右方向に駆動した場合に観察される画像を示す図である。図１０は、ビデオカメラを上下方向に駆動した場合に観察される画像を示す図である。

図８において、実線は左右方向に動く物体に対する人間の認識力を示し、点線は上下方向に動く物体に対する人間の認識力を示す。これは、人間の動体視力は一般に左右に動く物には強く、上下に動く物には弱いため、特に上下方向に運動する物体に対する認識がしずらいことに起因する。本実施の形態では、後述するように、人間の動体視力の異方性（左右に動く物には強く上下に動く物には弱い性質）に着目してビデオカメラの駆動制御を行う。

一方、パン軸駆動機構１１によりビデオカメラ７ａを左右方向（水平方向）に駆動した場合は、画像表示装置８上の画像が図９に示すように動く。チルト軸駆動機構１０によりビデオカメラ７ａを上下方向（鉛直方向）に駆動した場合は、画像表示装置８上の画像が図１０に示すように動く。特に図１０に示すように画像が上下方向に速く動く場合、図９の場合と比較して人間の視覚能力が劣るためより不快に感じる。

また、「図説エルゴノミクス」（日本規格協会。２９２ページ、図４.４.８）に示されているように、人間の視野にも異方性があり、視野は水平方向に比較して鉛直方向が狭い。例えば瞬時に特定情報を他の情報から受容できる範囲を示す有効視野は、水平方向が±１５°であるのに対して鉛直方向は＋８°、−１２°である。この結果、上下方向の動きに対してサッケード運動と呼ばれる眼球の高速運動や頭部運動が起こる頻度が高くなり、短期的には不快感を生じ、長時間では疲労を誘発しやすい。

一方、カメラの動き自体は早く目標位置に到達したほうがよいため、人間に対する影響が小さいカメラの水平方向（パン方向）の動作に対しては、不快にならない程度に動きを制限する方がよい。これに対し、カメラの鉛直方向（チルト方向）の動作に対しては、パン方向の動作よりも動きを制限する必要がある。

本実施の形態では、上述したように、ビデオカメラ７ａに対する、鉛直方向成分即ちチルト軸の駆動指令、水平方向成分即ちパン軸の駆動指令それぞれに対応させてローパスフィルタ３、４を設ける。更に、チルト軸の駆動指令のカットオフ周波数をパン軸の駆動指令のカットオフ周波数より低くなるように高周波成分を除去し、チルトアクチュエータ及びパンアクチュエータの駆動を行う。ビデオカメラ７ａにおけるパン軸方向とチルト軸方向の動きの違いを示したものが図１１及び図１２である。

図１１は、指令値に対するパン軸方向のビデオカメラ７ａの動きを示す図である。図１２は、指令値に対するチルト軸方向のビデオカメラ７ａの動きを示す図である。

図１１において、点線は角度指令入力部２の操作に伴い発生する信号を示し、実線は指令値に対するパン軸方向のビデオカメラ７ａの実際の動きを示す。また、図１２において、点線は角度指令入力部１の操作に伴い発生する信号を示し、実線は指令値に対するチルト軸方向のビデオカメラ７ａの実際の動きを示す。パン軸方向のビデオカメラ７ａは図１１のように追従性がよい。また、チルト軸方向のビデオカメラ７ａの動きはより滑らかな駆動となる。こうすることにより、目標位置に対するビデオカメラ７ａの追従性を可能な限り維持しながら、画像表示装置８により撮影画像を観察するときに不快感を感ずることを防ぐことができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ビデオカメラの撮影方向を変更可能な撮像システムにおいて、人間の動体視力の異方性に着目し、できるだけ速い動作をしながら観察者に違和感を与えることなく観察画像を取得することが可能となる。これにより、撮像システムにより特に自動追尾を行う際に、人間が観察するのに好適な動画像を取得することが可能となる。

［第２の実施の形態］
図１３は、本発明の第２の実施の形態に係る撮像システムの構成を示すブロック図である。

図１３において、撮像システムは、角度指令入力部３４、不感帯要素３６、サーボコントローラ３８、角度指令入力部３５、不感帯要素３７、サーボコントローラ３９を備える。撮像システムは、更に、ビデオカメラ装置４０（ビデオカメラ４０ａ、チルト軸駆動機構４０ｂ、パン軸駆動機構４０ｃ）、画像表示装置４１を備える。

本実施の形態は、上記第１の実施の形態に対して、不感帯要素３６、３７を設けた点において相違する。本実施の形態のその他の構成要素は、上記第１の実施の形態（図１）の対応するものと同一なので説明を省略する。

不感帯要素３６は、位置センサ（不図示）からサーボコントローラ３８に入力されるチルト軸の角度情報を取得し、取得した角度情報と角度指令入力部３４から入力された指令値との差を計算する。更に、不感帯要素３６は、計算した差が所定値以上になったときにサーボコントローラ３８の出力をイネーブルとする。不感帯要素３７は、位置センサ（不図示）からサーボコントローラ３９に入力されるパン軸の角度情報を取得し、取得した角度情報と角度指令入力部３５から入力された指令値との差を計算する。更に、不感帯要素３７は、計算した差が所定値以上になったときにサーボコントローラ３９の出力をイネーブルとする。

不感帯要素３７、３８の不感帯幅は、パン軸駆動機構４０ｃに対応した不感帯要素３７と比べて、チルト軸駆動機構４０ｂに対応した不感帯要素３６の方が広く設定される。一般にカメラの位置を設定する機械的な運動（手入力による角度指定など）は、１次遅れ特性や２次遅れ特性を示すことが多い。また、入力が同じ振幅の場合は、周波数が高いほど振幅が小さくなる。これを図１４及び図１５に基づき後述する。

本実施の形態では、チルト軸駆動機構４０ｂに対応した（鉛直方向の）不感帯要素３６の不感帯幅が、パン軸駆動機構４０ｃに対応した（水平方向の）不感帯要素３７の不感帯幅より広く設定される。尚、鉛直方向及び水平方向の不感帯幅は、追尾対象とする被写体の状況やユーザの好みに応じて変更可能なように、少なくとも２組以上が記憶部（不図示）に記憶され、所定の操作で変更可能である。

図１４は、加振力が同じで周波数が異なる場合の一般的な位置決め系の応答を示す図である。図１５は、不感帯による寄生振動の除去効果を示す図である。

図１４及び図１５において、図１４に示すように点線や一点鎖線で表されるより周波数の高い振動の方が振幅が小さくなる。従って、主駆動成分より高い周波数の寄生振動は、不感帯を設けることにより、図１５に示すように除去することができる。図１５の点線はサーボコントローラに対する位置指令を示し、実線は不感帯を設けたときの応答を示す。点線で示す特性のうねりが寄生振動である。この結果、撮影画像を観察する時の不快感を軽減することが可能になる。また、周波数が低くなるほど振動振幅が大きい確率が高いので、不感帯の幅によりおおよそ除去する周波数成分を変えることが可能である。

本実施の形態では、チルト軸に対応した不感帯要素３６の不感帯幅を、パン軸に対応した不感帯要素３７の不感帯幅よりも広く設定する。即ち、鉛直方向成分の角度入力指令の不感帯幅を、水平方向成分の角度入力指令の不感帯幅より広く設定する。これにより、撮影対象の被写体に対する追従性をできるだけ犠牲にすることなく、画像を観察する時の不快感を軽減することができる。

尚、本実施の形態で示した不感帯要素と、上記第１の実施の形態で示したローパスフィルタとを併用することも可能である。この場合の構成例としては、図１３の構成において２つの不感帯要素の前段（または後段）にローパスフィルタをそれぞれ接続する構成が考えられる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ビデオカメラの撮影方向を変更可能な撮像システムにおいて、人間の動体視力の異方性に着目し、できるだけ速い動作をしながら観察者に違和感を与えることなく観察画像を取得することが可能となる。これにより、撮像システムにより特に自動追尾を行う際に、人間が観察するのに好適な動画像を取得することが可能となる。

［第３の実施の形態］
図１６は、本発明の第３の実施の形態に係る撮像システムの構成を示すブロック図である。図１７は、線形近似による対象物の位置の予測法を示す図である。図１８は、画像サンプリングが粗い場合の予測値の時系列変化を示す図である。図１９は、画像サンプリング時に対象物検出が失敗した場合の予測値の時系列変化を示す図である。

図１６において、撮像システムは、対象物検出予測部４２、座標変換部４３、チルト軸側ローパスフィルタ４４、チルト軸側サーボコントローラ４６、パン軸側ローパスフィルタ４５、パン軸側サーボコントローラ４７を備える。撮像システムは、更に、ビデオカメラ装置４８（ビデオカメラ４８ａ、チルト軸駆動機構４８ｂ、パン軸駆動機構４８ｃ）、画像表示装置４９を備える。尚、上記各構成要素のうちチルト軸側、パン軸側を付記した構成要素については、以後、チルト軸側、パン軸側を省略して表記する。

本実施の形態は、上記第１の実施の形態に対して、対象物検出予測部４２、座標変換部４３を設けた点において相違する。本実施の形態のその他の構成要素は、上記第１の実施の形態（図１）の対応するものと同一なので説明を省略する。

対象物検出予測部４２は、ビデオカメラ４８ａで撮影した画像から人物など画像上の対象物（目標物）の位置を検出し、検出データと過去のデータから対象物がどのように動くかを予測する。予測方法は、種々のものが考えられる。例えば図１７に示すように、過去の時系列データ（丸印）を線形近似して外挿（データを取得していない箇所に仮想線を延ばす処理：予測）することにより、所定時間後の対象物の位置を予測することが可能である。対象物検出予測部４２は、検出した対象物の予測位置を示す予測信号を座標変換部４３に出力する。

座標変換部４３は、対象物が画像内で所定の位置にくるように、ビデオカメラ４８ａにおけるチルト軸及びパン軸それぞれの座標に対応した（鉛直方向及び水平方向の）指令値に変換する。座標変換部４３は、指令値をローパスフィルタ４４、４５に出力する。以上の処理により、人物等の対象物が画面内で所定の位置にくるようにビデオカメラ４８ａによる自動追尾を行うことができる。

図１６に示すような構成の場合、一般に画像が更新される頻度（ビデオレート）は、サーボコントローラにおける出力値を計算する頻度に比較して１／１０以下と遅い。このため、画像が更新されたときに対象物の予測位置が急激に変わってしまい、図１８に示すように予測値の時系列は高周波を含む。但し、図１８に示す白丸と黒丸は予測値の時系列を表し、黒丸は画像から対象物を検出した直後の点である。

また、人工的に作られたスタジオ等でなく自然環境下での対象物の追尾動作を行う場合、周辺光の条件や対象物の隠蔽等により瞬間的には対象物検出に失敗することはどうしても避けられない。例えば画像１フレームでも検出に失敗すると、次に対象物検出を回復したときに、図１９に示す楕円内のように目標位置の変化が急峻になってしまう可能性が高い。但し、図１９に示す白丸と黒丸は図１８と同様に予測値の時系列を表し、×をつけた点は画像サンプリング時に対象物を検出できなかった直後の点である。

図１８に見られるような高周波の振動や、図１９に見られるような予測値の急激な変化を、そのまま高性能なサーボコントローラに入力すると、観察画像の振動となるので非常に不快である。

このため、本実施の形態では、上記寄生振動（うねり）を含む指令値に対してローパスフィルタ処理を行うことにより、ビデオカメラ４８ａにより取得される画像が細かく振動することを防いでいる。このとき、チルト軸側のローパスフィルタ４４の方がパン側のローパスフィルタ４５より低い周波数までカットするので、画像の動きがより滑らかになる。また、パン軸に関しては、人間の視覚特性が水平方向に優れるので、チルト軸より追従性を良く設定する。

また、このような設定は、人物など地上を移動する物体の追尾に用いた場合、水平方向の移動頻度が高いので好都合である。更に、手入力の場合と異なり、特に自動追尾動作を行う場合、画面上の動きは観察者の意図しない動きとなるため、違和感が発生する可能性が高い。従って、本実施の形態の撮像システムを自動追尾システムに適用することは非常に有効である。

本実施の形態では、撮像システムにローパスフィルタを用いることで自動追尾システムに適用可能とする構成を説明したが、これに限定されるものではない。上記第２の実施の形態のように不感帯幅が異なる不感帯要素を用いる構成としてもよいし、ローパスフィルタと不感帯要素の両方を用いる構成としてもよい。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ビデオカメラの撮影方向を変更可能な撮像システムにおいて、人間の動体視力の異方性に着目し、できるだけ速い動作をしながら観察者に違和感を与えることなく観察画像を取得することが可能となる。これにより、撮像システムにより特に自動追尾を行う際に、人間が観察するのに好適な動画像を取得することが可能となる。

［第４の実施の形態］
図２０は、本発明の第４の実施の形態に係る撮像システムの構成を示すブロック図である。図２１は、ビデオカメラ装置等を筐体に収納した外観を示す図である。

図２０及び図２１において、撮像システムは、対象物検出予測部５０、２次元ローパスフィルタ５１、座標変換部５２、サーボコントローラ５３、５４を備える。撮像システムは、更に、ビデオカメラ装置５５（ビデオカメラ５５ａ、チルト軸駆動機構５５ｂ、パン軸駆動機構５５ｃ）、姿勢検知センサ５６、画像回転部５７、画像表示装置５８を備える。

本実施の形態は、上記第３の実施の形態に対して、２次元ローパスフィルタ５１、姿勢検知センサ５６、画像回転部５７を設けた点において相違する。本実施の形態のその他の構成要素は、上記第３の実施の形態（図１６）の対応するものと同一なので説明を省略する。

撮像システムの対象物検出予測部５０〜画像回転部５７からなるユニット５９は、図２１に示すように、筐体６０に収納されている。筐体６０内の画像回転部５７と画像表示装置５８とが無線或いは有線により接続される。撮像システムの筐体６０は、手持ち用のストラップ６０ａまたは固定ネジ６０ｂ、６０ｃを備えている。ストラップ６０ａを手で持つことでビデオカメラ５５ａの姿勢を変えたり、ビデオカメラ５５ａの姿勢を所定角度（例えば９０°）変えた状態で固定ネジ６０ｂ、６０ｃにより三脚等に固定したりすることが可能である。

姿勢検知センサ５６は、ビデオカメラ５５ａの固定部位の姿勢を検知し、姿勢検知信号を２次元ローパスフィルタ５１と画像回転手段５７に出力する。２次元ローパスフィルタ５１は、姿勢検知センサ５６から出力される姿勢検知信号に基づき、対象物検知予測部５０の出力信号に対して水平方向成分及び鉛直方向成分それぞれ所定のカットオフ周波数を持ったローパスフィルタ処理を施す。この場合、２次元ローパスフィルタ５１において、鉛直方向成分に対するカットオフ周波数を水平方向成分に対するカットオフ周波数よりも低くなるように設定する。

上記のように処理された信号は、座標変換部５２に入力され、チルトアクチュエータ、パンアクチュエータをそれぞれ制御するサーボコントローラ５３、５４に対する指令値となる。画像回転部５７は、姿勢検知センサ５６から出力される姿勢検知信号に基づき、撮影時のビデオカメラ５５ａの姿勢に応じて画像表示装置５８に画像の水平方向及び鉛直方向が正しく表示されるように画像の回転を行う。即ち、画像回転部５７は、画像表示装置５８に表示される画像の鉛直方向が撮影時の鉛直方向と一致するように画像の回転を行う。

本実施の形態では、撮影時のビデオカメラ５５ａの姿勢に関わらず、できるだけ追尾性能を維持しながら、観察時の不快感を低減した追尾画像を撮影することができる。

次に、本実施の形態の変形例について図２２に基づき説明する。

図２２は、変形例に係る撮像システムの構成を示すブロック図である。

図２２において、撮像システムは、対象物検出予測部６２、直交分解部６３、ローパスフィルタ６４、６５、座標変換部６６、サーボコントローラ６７、６８を備える。撮像システムは、更に、ビデオカメラ装置６９（ビデオカメラ６９ａ、チルト軸駆動機構６９ｂ、パン軸駆動機構６９ｃ）、姿勢検知センサ７０、画像回転部７１、画像表示装置７２を備える。

変形例は、本実施の形態に対して、直交分解部６３、ローパスフィルタ６４、６５を設けた点において相違する。変形例のその他の構成要素は、本実施の形態（図２０）の対応するものと同一なので説明を省略する。

画像回転部７１により水平方向及び鉛直方向が実際の被写体と一致するように回転された画像信号を、対象物検出予測部６２に入力する。このようにすることで、自然状態と処理する画像が一致するので画像からの対象物の検出や運動の予測がしやすくなるという利点がある。尚、姿勢検知センサ７０の姿勢検知信号を対象物検出予測部６２に直接入力し、対象物の検出や対象物の位置予測に用いる構成としても同様の効果がある。

対象物検出予測部６２は、検出した対象物の予測位置を示す予測信号を直交分解部６３に出力する。直交分解部６３は、予測信号を水平方向成分と鉛直方向成分に分解する。対象物検出予測部６２が直交座標系で対象物の検出を行えば、水平方向成分と鉛直方向成分が直交座標系に対応するため、直交分解部６３を設置することは不要となる。

ローパスフィルタ６４、６５は、それぞれ、目標値に対応した鉛直方向成分、水平方向成分に対するローパスフィルタ処理を行う。この場合、鉛直方向成分に対するローパスフィルタ６４のカットオフ周波数は、水平方向成分に対するローパスフィルタのカットオフ周波数よりも低く設定される。ローパスフィルタ６４、６５は、ローパスフィルタ処理した信号を座標変換部６６に出力する。座標変換部６６は、姿勢検知センサ７０の情報に基づき、ビデオカメラ６９ａのチルトアクチュエータ及びパンアクチュエータの駆動座標に変換し、サーボコントローラ６７、６８に出力する。

本実施の形態では、ビデオカメラ６９ａの姿勢に関わらず、できるだけ追尾性能を維持しながら、観察時の不快感を低減した追尾画像を撮影することができる。

尚、ビデオカメラ６９ａのチルトアクチュエータ及びパンアクチュエータの回転軸は、平行でなければよく、必ずしも直交している必要はない。座標変換部６６で予め設計された回転軸に座標分解することが可能である。

本実施の形態では、撮像システムにローパスフィルタを用いることで自動追尾システムに適用可能とする構成を説明したが、これに限定されるものではない。上記第２の実施の形態のように不感帯幅が異なる不感帯要素を用いる構成としてもよいし、ローパスフィルタと不感帯要素の両方を用いる構成としてもよい。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ビデオカメラの撮影方向を変更可能な撮像システムにおいて、人間の動体視力の異方性に着目し、できるだけ速い動作をしながら観察者に違和感を与えることなく観察画像を取得することが可能となる。これにより、撮像システムにより特に自動追尾を行う際に、人間が観察するのに好適な動画像を取得することが可能となる。

［第５の実施の形態］
図２３は、本発明の第５実施の形態に係る撮像システムの構成を示すブロック図である。

図２３において、撮像システムは、角度指令入力部７３、７４、ローパスフィルタ７５、７６、サーボコントローラ７７、７８、ビデオカメラ装置７９（ビデオカメラ７９ａ、チルト軸駆動機構７９ｂ、パン軸駆動機構７９ｃ）、画像表示装置８０を備える。撮像システムは、更に、ユーザインタフェース（ＵＩ）８１、記憶部８２を備える。

本実施の形態は、上記第１の実施の形態に対して、ＵＩ８１、記憶部８２を設けた点において相違する。本実施の形態のその他の構成要素は、上記第１の実施の形態（図１）の対応するものと同一なので説明を省略する。

ローパスフィルタ７５、７６は、カットオフ周波数が変更可能な可変フィルタである。可変フィルタとしては、例えば複数のフィルタを用意してセレクタで切り替える方法、図４や図５に示したようなデジタルフィルタの係数を適宜変更することにより実現する方法等が考えられる。記憶部８２は、ローパスフィルタ７５、７６のパラメータを設定するデータを記憶する。ＵＩ８１からの選択信号によりローパスフィルタ７５、７６のパラメータが決定される。

本実施の形態では、チルト軸に対応したローパスフィルタ７５のカットオフ周波数が、パン軸に対応したローパスフィルタ７６のカットオフ周波数よりも低くなるように設定するための、上記パラメータの組を少なくとも１組以上設ける。即ち、画像変化の滑らかさを重視し観察者に違和感を与えないようにする設定を少なくとも１組以上設ける。

人間の視覚能力には個人差があり、例えばスポーツ選手などは動体視力が優れているため、画面がある程度早く動いてもそれほど違和感を覚えない。また、撮影目的により、対象物に対する追従性を良くしたい場合と、画像変化の滑らかさを重視したい場合とがある。このような観察者と撮影目的により、対象物に対する追従性と画像変化の滑らかさを調整したい場合に、本実施の形態が有効である。

尚、本実施の形態では、ローパスフィルタのパラメータを変える場合を説明したが、上記第２の実施の形態に示した不感帯を変えるようなシステムにも適用できる。また、上記第３及び第４の実施の形態に、本実施の形態のような可変フィルタ或いは可変不感帯要素を応用することも可能である。自動追尾システムの場合は操作者と観察者が一致せず、画像を観察する際に違和感が発生する確率が高く、また個人差もあると思われるので、本実施の形態の構成は有用である。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ビデオカメラの撮影方向を変更可能な撮像システムにおいて、人間の動体視力の異方性に着目し、できるだけ速い動作をしながら観察者に違和感を与えることなく観察画像を取得することが可能となる。これにより、撮像システムにより特に自動追尾を行う際に、人間が観察するのに好適な動画像を取得することが可能となる。

［他の実施の形態］
上記第１乃至第５の実施の形態では、撮像システムを適用可能な分野については特定しなかったが、各種の分野に適用することが可能である。具体例としては以下のようなものが考えられる。不審者(物)の監視。工場における目標物の追跡。被写体の画像を自動で画面内の所定の位置に配置する画像制御。遠隔操作ロボットの制御など撮影方向を変化させることによる対象物の観察及び追尾。

また、本発明の目的は、前述した各実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、以下の処理を行うことによりも達成される。即ち、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによりも達成される。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した各実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード及び該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスクを用いることができる。また、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。または、プログラムコードをネットワークを介してダウンロードしてもよい。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した各実施の形態の機能が実現されるだけではなく、以下の場合も含まれる。即ち、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理により前述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、次のプログラムコードの指示に基づき、以下の処理を行う場合も含まれる。即ち、その拡張機能を拡張ボードや拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理により前述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

本発明の第１の実施の形態に係る撮像システムの構成を示すブロック図である。 ビデオカメラ装置の外観を示す斜視図である。 サーボコントローラを含む位置制御及び速度制御系の構成を示すブロック図である。 有限インパルス応答フィルタの構成を示す図である。 無限インパルス応答フィルタの構成を示す図である。 ローパスフィルタの周波数特性を示す図である。 パン軸及びチルト軸のローパスフィルタの周波数特性を示す図である。 動体に対する人間の認識力を示す図である。 ビデオカメラを左右方向に駆動した場合に観察される画像を示す図である。 ビデオカメラを上下方向に駆動した場合に観察される画像を示す図である。 指令値に対するパン軸方向のカメラの動きを示す図である。 指令値に対するチルト軸方向のカメラの動きを示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る撮像システムの構成を示すブロック図である。 加振力が同じで周波数が異なる場合の一般的な位置決め系の応答を示す図である。 不感帯による寄生振動の除去効果を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る撮像システムの構成を示すブロック図である。 線形近似による対象物の位置の予測法を示す図である。 画像サンプリングが粗い場合の予測値の時系列変化を示す図である。 画像サンプリング時に対象物検出が失敗した場合の予測値の時系列変化を示す図である。 本発明の第４の実施の形態に係る撮像システムの構成を示すブロック図である。 ビデオカメラ装置等を筐体に収納した外観を示す図である。 変形例に係る撮像システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第５実施の形態に係る撮像システムの構成を示すブロック図である。 人間の動体視力特性を示す図である。

符号の説明

１、２、３４、３５ 角度指令入力部（指令手段）
３、４、４４、４５、５１、６４、６５、７５、７６ ローパスフィルタ（信号処理手段）
５、６、３８、３９、４６、４７、５３、５４、６７、６８、７７、７８ サーボコントローラ（制御手段）
７、４０、４８、５５、６９、７９ ビデオカメラ（撮像装置）
８、４１、４９、５８、７２、８０ 画像表示装置（表示手段）
３６、３７ 不感帯要素
５６、７０ 姿勢検知センサ（検知手段）
５７、７１ 画像回転部（画像回転手段）

Claims (16)

1. 撮像装置と、前記撮像装置を第１の方向及び前記第１の方向に対して直交する第２の方向にそれぞれ回転させる駆動手段とを備えた撮像システムであって、
   前記撮像装置の第１の方向及び第２の方向の向きを指定する指令手段と、
   前記指令手段による第１の方向の指令信号の規定周波数より高い成分をカットする第１の信号処理手段と、
   前記指令手段による第２の方向の指令信号の規定周波数より高い成分をカットする第２の信号処理手段と、
   前記第１及び第２の信号処理手段の各出力を基に前記各駆動手段にそれぞれ第１の方向及び第２の方向の駆動指令を出力する制御手段とを備え、
   前記第１の信号処理手段のカットオフ周波数を、前記第２の信号処理手段のカットオフ周波数より低くなるように設定することを特徴とする撮像システム。
2. 撮像装置と、前記撮像装置を第１の方向及び前記第１の方向に対して直交する第２の方向にそれぞれ回転させる駆動手段とを備えた撮像システムであって、
   前記撮像装置の第１の方向及び第２の方向の向きを指定する指令手段と、
   前記指令手段による第１の方向の指令信号の不感帯幅が設定される第１の不感帯要素と、
   前記指令手段による第２の方向の指令信号の不感帯幅が設定される第２の不感帯要素と、
   前記第１及び第２の不感帯要素の各出力を基に前記各駆動手段にそれぞれ第１の方向及び第２の方向の駆動指令を出力する制御手段とを備え、
   前記第１の不感帯要素の不感帯幅を、前記第２の不感帯要素の不感帯幅より広く設定することを特徴とする撮像システム。
3. 撮像装置と、前記撮像装置を第１の方向及び前記第１の方向に対して直交する第２の方向にそれぞれ回転させる駆動手段とを備えた撮像システムであって、
   前記撮像装置により撮影する対象物の動きを予測する予測手段と、
   前記予測手段の予測信号を第１の方向及び第２の方向の指令信号に変換する変換手段と、
   前記第１の方向の指令信号の規定周波数より高い成分をカットする第１の信号処理手段と、
   前記第２の方向の指令信号の規定周波数より高い成分をカットする第２の信号処理手段と、
   前記第１及び第２の信号処理手段の各出力を基に前記各駆動手段にそれぞれ第１の方向及び第２の方向の駆動指令を出力する制御手段とを備え、
   前記第１の信号処理手段のカットオフ周波数を、前記第２の信号処理手段のカットオフ周波数より低くなるように設定することを特徴とする撮像システム。
4. 撮像装置と、前記撮像装置を第１の方向及び前記第１の方向に対して直交する第２の方向にそれぞれ回転させる駆動手段とを備えた撮像システムであって、
   前記撮像装置により撮影する対象物の動きを予測する予測手段と、
   前記撮像装置の姿勢を検知する検知手段と、
   前記検知手段による前記撮像装置の姿勢検知に基づき前記予測手段の予測信号の第１の方向成分及び第２の方向成分の規定周波数より高い成分をカットする信号処理手段と、
   前記信号処理手段の出力信号を第１の方向及び第２の方向の指令信号に変換する変換手段と、
   前記変換手段の出力を基に前記各駆動手段にそれぞれ第１の方向及び第２の方向の駆動指令を出力する制御手段とを備え、
   前記信号処理手段の第１の方向成分に対するカットオフ周波数を、第２の方向成分に対するカットオフ周波数より低くなるように設定することを特徴とする撮像システム。
5. 撮像装置と、前記撮像装置を第１の方向及び前記第１の方向に対して直交する第２の方向にそれぞれ回転させる駆動手段とを備えた撮像システムであって、
   前記撮像装置により撮影する対象物の動きを予測する予測手段と、
   前記予測手段の予測信号を第１の方向成分及び第２の方向成分に分解する分解手段と、
   前記第１の方向の規定周波数より高い成分をカットする第１の信号処理手段と、
   前記第２の方向の規定周波数より高い成分をカットする第２の信号処理手段と、
   前記撮像装置の姿勢を検知する検知手段と、
   前記検知手段による前記撮像装置の姿勢検知に基づき前記信号処理手段の出力信号を第１の方向及び第２の方向の指令信号に変換する変換手段と、
   前記変換手段の出力を基に前記各駆動手段にそれぞれ第１の方向及び第２の方向の駆動指令を出力する制御手段とを備え、
   前記第１の信号処理手段のカットオフ周波数を、前記第２の信号処理手段のカットオフ周波数より低くなるように設定することを特徴とする撮像システム。
6. 前記第１の方向は、鉛直方向を含み、前記第２の方向は、水平方向を含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の撮像システム。
7. 前記２つのカットオフ周波数は、追尾対象とする被写体の状況又はユーザ設定に応じて、少なくとも２組以上が記憶されると共に変更可能であることを特徴とする請求項１、３乃至５の何れかに記載の撮像システム。
8. 前記２つの不感帯幅は、追尾対象とする被写体の状況又はユーザ設定に応じて、少なくとも２組以上が記憶されると共に変更可能であることを特徴とする請求項２記載の撮像システム。
9. 前記撮像装置により撮影される画像を表示する表示手段を更に有し、
   前記表示手段は、前記画像が前記駆動手段による前記第１の方向への駆動に応じて鉛直方向に変化するよう表示することを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の撮像システム。
10. 前記撮像装置により撮影される画像を表示する表示手段と、
    前記検知手段による前記撮像装置の姿勢検知に基づき、前記表示手段における表示画像の鉛直方向が撮影時の鉛直方向と一致するように画像の回転を行う画像回転手段と、
    を更に備えることを特徴とする請求項４又は５記載の撮像システム。
11. 撮像装置を駆動手段により第１の方向及び前記第１の方向に対して直交する第２の方向にそれぞれ回転させることで撮影方向を変更する撮影方向制御方法であって、
    前記撮像装置の第１の方向及び第２の方向の向きを指定する指令ステップと、
    前記指令ステップによる第１の方向の指令信号の規定周波数より高い成分をカットする第１の信号処理ステップと、
    前記指令ステップによる第２の方向の指令信号の規定周波数より高い成分をカットする第２の信号処理ステップと、
    前記第１及び第２の信号処理ステップの各出力を基に前記各駆動手段にそれぞれ第１の方向及び第２の方向の駆動指令を出力する制御ステップとを備え、
    前記第１の信号処理ステップのカットオフ周波数を、前記第２の信号処理ステップのカットオフ周波数より低くなるように設定することを特徴とする撮影方向制御方法。
12. 撮像装置を駆動手段により第１の方向及び前記第１の方向に対して直交する第２の方向にそれぞれ回転させることで撮影方向を変更する撮影方向制御方法であって、
    前記撮像装置の第１の方向及び第２の方向の向きを指定する指令ステップと、
    前記指令ステップによる第１の方向の指令信号の不感帯幅が設定される第１の不感帯ステップと、
    前記指令ステップによる第２の方向の指令信号の不感帯幅が設定される第２の不感帯ステップと、
    前記第１及び第２の不感帯ステップの各出力を基に前記各駆動手段にそれぞれ第１の方向及び第２の方向の駆動指令を出力する制御ステップとを備え、
    前記第１の不感帯要素の不感帯幅を、前記第２の不感帯要素の不感帯幅より広く設定することを特徴とする撮影方向制御方法。
13. 撮像装置を駆動手段により第１の方向及び前記第１の方向に対して直交する第２の方向にそれぞれ回転させることで撮影方向を変更する撮影方向制御方法であって、
    前記撮像装置により撮影する対象物の動きを予測する予測ステップと、
    前記予測ステップの予測信号を第１の方向及び第２の方向の指令信号に変換する変換ステップと、
    前記第１の方向の指令信号の規定周波数より高い成分をカットする第１の信号処理ステップと、
    前記第２の方向の指令信号の規定周波数より高い成分をカットする第２の信号処理ステップと、
    前記第１及び第２の信号処理ステップの各出力を基に前記各駆動手段にそれぞれ第１の方向及び第２の方向の駆動指令を出力する制御ステップとを備え、
    前記第１の信号処理ステップのカットオフ周波数を、前記第２の信号処理ステップのカットオフ周波数より低くなるように設定することを特徴とする撮影方向制御方法。
14. 撮像装置を駆動手段により第１の方向及び前記第１の方向に対して直交する第２の方向にそれぞれ回転させることで撮影方向を変更する撮影方向制御方法であって、
    前記撮像装置により撮影する対象物の動きを予測する予測ステップと、
    前記撮像装置の姿勢を検知する検知ステップと、
    前記検知ステップによる前記撮像装置の姿勢検知に基づき前記予測ステップの予測信号の第１の方向成分及び第２の方向成分の規定周波数より高い成分をカットする信号処理ステップと、
    前記信号処理ステップの出力信号を第１の方向及び第２の方向の指令信号に変換する変換ステップと、
    前記変換ステップの出力を基に前記各駆動手段にそれぞれ第１の方向及び第２の方向の駆動指令を出力する制御ステップとを備え、
    前記信号処理ステップの第１の方向成分に対するカットオフ周波数を、第２の方向成分に対するカットオフ周波数より低くなるように設定することを特徴とする撮影方向制御方法。
15. 撮像装置を駆動手段により第１の方向及び前記第１の方向に対して直交する第２の方向にそれぞれ回転させることで撮影方向を変更する撮影方向制御方法であって、
    前記撮像装置により撮影する対象物の動きを予測する予測ステップと、
    前記予測ステップの予測信号を第１の方向成分及び第２の方向成分に分解する分解ステップと、
    前記第１の方向の規定周波数より高い成分をカットする第１の信号処理ステップと、
    前記第２の方向の規定周波数より高い成分をカットする第２の信号処理ステップと、
    前記撮像装置の姿勢を検知する検知ステップと、
    前記検知ステップによる前記撮像装置の姿勢検知に基づき前記信号処理ステップの出力信号を第１の方向及び第２の方向の指令信号に変換する変換ステップと、
    前記変換ステップの出力を基に前記各駆動手段にそれぞれ第１の方向及び第２の方向の駆動指令を出力する制御ステップとを備え、
    前記第１の信号処理ステップのカットオフ周波数を、前記第２の信号処理ステップのカットオフ周波数より低くなるように設定することを特徴とする撮影方向制御方法。
16. 前記請求項１１乃至１５の何れかに記載の撮影方向制御方法をコンピュータに実行させるプログラム。

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