JP2009100454A - Moving object tracking control device - Google Patents

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JP2009100454A JP2008219455A JP2008219455A JP2009100454A JP 2009100454 A JP2009100454 A JP 2009100454A JP 2008219455 A JP2008219455 A JP 2008219455A JP 2008219455 A JP2008219455 A JP 2008219455A JP 2009100454 A JP2009100454 A JP 2009100454A
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Hiroki Fujii
浩樹 藤井
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Victor Company of Japan Ltd
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Victor Company of Japan Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To control a photographing device so that the photographing device tracks a moving object with a small computational amount and high precision. <P>SOLUTION: The moving object tracking control device includes: a motion detection unit 44 for detecting movement from an image frame entered in time series; a centroid calculation unit 452 for calculating the detected centroid position of movement as a centroid position of the moving object; a centroid position analysis unit 455 for determines whether the calculated centroid position of the moving object is in a rotation reaction region, which is a region within a predetermined distance from a frame edge in each direction of the image frame or not; a movement speed calculation unit 456 for calculating the movement speed of the moving object; and a motor control unit 457 for generating a control signal for moving the photographing direction, by adding the amount of movement of the moving object, which is calculated from the movement speed of the moving object, to the distance between the centroid position of the moving object and the central position of the image frame when the movement object enters the rotation reaction region in the direction of movement destination through a center nearby region of the image frame, which is out of the rotation reaction region, and transmitting the signal to a monitor camera 1. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、時系列に入力される画像フレームから求められる動き検出結果に基づいて画像フレーム内の移動物体を追尾するように撮像装置を制御する移動物体追尾制御装置に関する。   The present invention relates to a moving object tracking control apparatus that controls an imaging apparatus to track a moving object in an image frame based on a motion detection result obtained from an image frame input in time series.

従来、監視カメラなどにおいては、パンおよびチルト制御機構を利用することにより、監視員が画面を見て判断して制御することなく、移動物体を自動的に追尾して撮影する機能が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, in surveillance cameras and the like, a function of automatically tracking and shooting a moving object without using a panning and tilting control mechanism so that a supervisor can look at the screen and make control is known. Yes.

このような機能においては、予め取得している背景画像と入力画像との輝度差分を求める背景差分法や、前後のフレームとの輝度差分を求めるフレーム差分法などが用いられて画像内の移動物体が検出されることにより、移動物体が追尾される。   In such a function, a background difference method for obtaining a luminance difference between a background image acquired in advance and an input image, a frame difference method for obtaining a luminance difference between previous and subsequent frames, and the like are used, and a moving object in the image is used. Is detected, the moving object is tracked.

そして、特許文献1には、カメラが回転中に被写体のみの動きを検出する手段が記載されている。この特許文献1に記載の動き検出装置では、動きが検出された領域の中心を算出して画面の中心との距離に応じた速度でパンおよびチルトの駆動モータを制御することで、移動物体の中心が画面の中央に滑らかにくるような自動追尾を行うことができる。
特開2006−229628号公報
Patent Document 1 describes means for detecting the movement of only the subject while the camera is rotating. In the motion detection device described in Patent Document 1, the center of the region where the motion is detected is calculated, and the pan and tilt drive motors are controlled at a speed corresponding to the distance from the center of the screen, thereby moving the moving object. Automatic tracking can be performed so that the center is smoothly centered on the screen.
JP 2006-229628 A

しかし、この特許文献1に記載の動き検出装置によりカメラの回転中に移動物体の動きを検出しようとすると、背景差分法やフレーム差分法に比べ、制御を行うための計算量が増大する。そして、このような動き検出および自動追尾の機能は監視カメラに組み込まれることも多く、特許文献1の場合のように計算量が多くなると、これらの機能を実現させるために従来の監視カメラに新たに高価なマイクロコンピュータ、DSP(Digital Signal Processor)等のハードウェアを実装しなければならず、コストアップにつながるという問題があった。   However, if the motion detection device described in Patent Document 1 tries to detect the movement of a moving object while the camera is rotating, the amount of calculation for control increases compared to the background difference method and the frame difference method. Such motion detection and automatic tracking functions are often built into surveillance cameras, and when the amount of calculation increases as in Patent Document 1, a new surveillance camera is added to realize these functions. In addition, expensive hardware such as a microcomputer and DSP (Digital Signal Processor) must be mounted, leading to an increase in cost.

そこで、特許文献1記載の技術を利用せずに少ない計算量で移動物体の動きを検出しようとすると、カメラを一旦静止させてから動き検出結果を取得しなければならない。   Therefore, if it is attempted to detect the motion of a moving object with a small amount of calculation without using the technique described in Patent Document 1, the motion detection result must be acquired after the camera is temporarily stopped.

パンおよびチルト制御機構のモータを有するカメラにおいて、静止状態から最高の速度設定でカメラをパン回転させたときのカメラの移動時間と移動距離との関係を、図23のグラフに示す。同図のグラフからわかるように、設定値であるパン回転の最高速度に対して、初速は非常に遅い。   The graph of FIG. 23 shows the relationship between the moving time and the moving distance of the camera having the pan and tilt control mechanism when the camera is pan-rotated at the maximum speed setting from the stationary state. As can be seen from the graph in the figure, the initial speed is very slow with respect to the maximum speed of the pan rotation that is the set value.

そのため、カメラを一旦静止させて動き検出を行う方法を用いて自動追尾を行うためには、(1)動き検出結果の取得、(2)動き検出位置に向かってカメラをパンおよびチルト機能で制御、(3)カメラを静止、の3つの動作を繰り返えさなければならず、(2)によるカメラ制御時の初速の遅い動きでカメラが回転している間に移動物体が画面外に去ってしまい、移動物体を追尾しきれずに機能が発揮されなくなるという問題があった。   For this reason, in order to perform automatic tracking using a method of detecting motion by temporarily stopping the camera, (1) obtaining a motion detection result, and (2) controlling the camera with a pan and tilt function toward the motion detection position. , (3) The camera must be stopped, and the three actions must be repeated, and the moving object may leave the screen while the camera is rotating with the slow initial motion during the camera control in (2). As a result, there is a problem that the function cannot be exhibited without tracking the moving object.

そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、少ない計算量で且つ高い精度で移動物体を追尾するように撮影装置を制御する移動物体追尾制御装置を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a moving object tracking control device that controls an imaging device so as to track a moving object with a small amount of calculation and high accuracy.

上記目的を達成するための、本発明の移動物体追尾装置(40A)は、回転により撮影方向を変更する機能を有する撮像装置(1)に移動物体を追尾して撮影させるために、前記撮像装置(1)の撮影方向の回転を制御するものであり、時系列に入力された、前記撮像装置(1)により撮影され生成された画像フレームの、最新の画像フレームと所定期間前に入力された画像フレームとを比較して動きを検出する動き検出部(44)と、前記動き検出部(44)において検出された動きの重心位置を前記移動物体の重心位置として算出する重心算出部(452)と、前記重心算出部(452)で算出された移動物体の重心位置が、予め設定された、前記画像フレームの各方向のフレーム端から所定距離内の領域である回転反応領域内にあるか否かを判定する重心位置解析部(455)と、前記重心位置解析部(455)により前記移動物体の重心位置が回転反応領域外の領域である前記画像フレームの中心付近領域にあると判定されたときに、前記重心算出部(452)において算出された前記移動物体の重心位置と前記所定期間前に画像フレームが入力された際に前記重心算出部(452)で算出された前記移動物体の重心位置との差分と、前記画像フレームが入力されるフレームレートとに基づいて前記移動物体の移動速度を算出する移動速度算出部(456)と、前記移動物体の重心位置が前記回転反応領域外である前記画像フレームの中心付近領域を経由して移動先方向の前記回転反応領域内に入ったときに、前記重心算出部(452)で算出された前記移動物体の重心位置と前記画像フレームの中心位置との距離に、前記移動速度算出部(456)で算出された前記移動物体の移動速度に基づいて算出される前記移動物体の移動量を加算することにより前記撮像装置(1)の回転距離を算出し、この回転距離に基づいて前記撮像装置(1)の撮影方向を回転させるための制御信号を生成して前記撮像装置(1)に送信するモータ制御部(457)とを備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the moving object tracking device (40A) of the present invention is configured to cause the imaging device (1) having a function of changing a shooting direction by rotation to track and photograph a moving object. The rotation of the shooting direction in (1) is controlled, and the latest image frame of the image frame shot and generated by the imaging device (1) input in time series is input before a predetermined period. A motion detection unit (44) that detects motion by comparing with an image frame, and a centroid calculation unit (452) that calculates the centroid position of the motion detected by the motion detection unit (44) as the centroid position of the moving object And whether the center of gravity position of the moving object calculated by the center-of-gravity calculation unit (452) is within a predetermined rotational reaction region that is within a predetermined distance from the frame end in each direction of the image frame. The center-of-gravity position analysis unit (455) for determining whether or not the center-of-gravity position of the moving object is determined to be in the region near the center of the image frame, which is a region outside the rotation reaction region. Sometimes, the gravity center position of the moving object calculated by the gravity center calculation unit (452) and the gravity center of the moving object calculated by the gravity center calculation unit (452) when an image frame is input before the predetermined period. A moving speed calculation unit (456) that calculates a moving speed of the moving object based on a difference between the position and a frame rate at which the image frame is input; and a center of gravity position of the moving object is outside the rotation reaction region. The gravity center position of the moving object calculated by the gravity center calculation unit (452) when entering the rotation reaction area in the movement destination direction via a region near the center of the image frame. By adding the moving amount of the moving object calculated based on the moving speed of the moving object calculated by the moving speed calculating unit (456) to the distance between the image frame and the center position of the image frame A motor control unit (457) that calculates the rotation distance of (1), generates a control signal for rotating the shooting direction of the imaging device (1) based on the rotation distance, and transmits the control signal to the imaging device (1). ).

また、本発明の他の形態の移動物体追尾制御装置(40B)は、回転により撮影方向を変更する機能を有する撮像装置(2)に移動物体を追尾して撮影させるために、前記撮像装置(2)の撮影方向の回転を制御するものであり、時系列に入力された、前記撮像装置(1)により撮影され生成された画像フレームの、最新の画像フレームと所定期間前に入力された画像フレームとを比較して動きを検出する動き検出部(44)と、前記動き検出部(44)において検出された動きの重心位置を前記移動物体の重心位置として算出する重心算出部(452)と、前記重心算出部(452)において算出された前記移動物体の重心位置と前記所定期間前に画像フレームが入力された際に前記重心算出部(452)で算出された前記移動物体の重心位置との差分と、前記画像フレームが入力されるフレームレートとに基づいて前記移動物体の移動速度を算出する移動速度算出部(456)と、前記重心算出部(452)において算出された前記移動物体の重心位置と前記所定期間前に画像フレームが入力された際に前記重心算出部(452)で算出された前記移動物体の重心位置とに基づいて単位時間あたりの前記移動物体の移動距離である単位移動距離を算出する単位移動距離算出部(458)と、前記単位移動距離算出部(458)で算出された前記移動物体の単位移動距離が前記重心算出部(452)で算出された移動物体の重心位置から前記移動物体の移動方向の延長線上の画像フレーム端までの距離より大きいときには前記移動物体の重心位置が画像フレーム内に収まる最終位置であると判定する最終位置判定部(459)と、前記最終位置判定部(459)において前記移動物体の重心位置が画像フレーム内に収まる最終位置であると判定されたときには前記重心算出部(452)で算出された前記移動物体の重心位置と前記画像フレームの中心位置との距離に、前記移動速度算出部(456)で算出された前記移動物体の移動速度に基づいて算出される前記移動物体の移動量を加算することにより前記撮像装置(2)の回転距離を算出し、この回転距離に基づいて前記撮像装置(2)の撮影方向を回転させるための制御信号を生成して前記撮像装置(2)に送信するモータ制御部(457)とを備えることを特徴とする。   Further, the moving object tracking control device (40B) according to another embodiment of the present invention allows the imaging device (2) having a function of changing the imaging direction by rotation to track and image a moving object. 2) Controls the rotation of the photographing direction in 2), and the latest image frame and the image inputted before a predetermined period of the image frame photographed and generated by the imaging device (1) inputted in time series. A motion detection unit (44) that detects motion by comparing with a frame, and a centroid calculation unit (452) that calculates the centroid position of the motion detected by the motion detection unit (44) as the centroid position of the moving object; The gravity center position of the moving object calculated by the gravity center calculation unit (452) and the gravity center of the moving object calculated by the gravity center calculation unit (452) when an image frame is input before the predetermined period. A moving speed calculating unit (456) that calculates a moving speed of the moving object based on a difference between the moving image and a frame rate at which the image frame is input, and the movement calculated by the gravity center calculating unit (452). The moving distance of the moving object per unit time based on the gravity center position of the object and the gravity center position of the moving object calculated by the gravity center calculation unit (452) when the image frame is input before the predetermined period. A unit movement distance calculation unit (458) for calculating a unit movement distance, and a unit movement distance calculated by the unit movement distance calculation unit (458) calculated by the gravity center calculation unit (452). The final position where the center of gravity of the moving object is within the image frame when the center of gravity of the moving object is larger than the distance from the image frame end on the extension line in the moving direction of the moving object. A final position determination unit (459) that determines that the center of gravity of the moving object is determined to be a final position within an image frame by the final position determination unit (459). The moving object calculated on the basis of the moving speed of the moving object calculated by the moving speed calculating unit (456) is calculated based on the distance between the center of gravity of the moving object calculated in (4) and the center position of the image frame. The rotational distance of the imaging device (2) is calculated by adding the movement amount of the imaging device, and a control signal for rotating the imaging direction of the imaging device (2) is generated based on the rotational distance to generate the control signal. And (2) a motor control unit (457) for transmission.

また、本発明の他の形態の移動物体追尾制御装置(40C)は、回転により撮影方向を変更する機能を有する撮像装置(3)に移動物体を追尾して撮影させるために、前記撮像装置(3)の撮影方向の回転を制御するものであり、時系列に入力された、前記撮像装置(1)により撮影され生成された画像フレームの、最新の画像フレームと所定期間前に入力された画像フレームとを比較して動きを検出する動き検出部(44)と、前記動き検出部(44)において検出された動きの重心位置を前記移動物体の重心位置として算出する重心算出部(452)と、前記重心算出部(452)で算出された移動物体の重心位置が、予め設定された、前記画像フレームの各方向のフレーム端から所定距離内の領域である回転反応領域内にあるか否かを判定する重心位置解析部(455)と、前記移動物体の重心位置が前記回転反応領域外である前記画像フレームの中心付近領域を経由して移動先方向の前記回転反応領域内に入ったときに、予め設定された前記移動物体の移動速度と前記撮像装置(3)の撮影方向のチルト角とに基づいて前記撮像装置(3)の回転距離を算出し、この回転距離に基づいて前記撮像装置(3)の撮影方向を回転させるための制御信号を生成して前記撮像装置(3)に送信するモータ制御部(457)とを備えることを特徴とする。   In addition, the moving object tracking control device (40C) according to another embodiment of the present invention is configured so that the imaging device (3) having a function of changing the shooting direction by rotation can track the moving object and capture the image. 3) Control of rotation in the shooting direction, and the latest image frame and the image input before a predetermined period of the image frame shot and generated by the imaging device (1) input in time series. A motion detection unit (44) that detects motion by comparing with a frame, and a centroid calculation unit (452) that calculates the centroid position of the motion detected by the motion detection unit (44) as the centroid position of the moving object; Whether or not the center of gravity position of the moving object calculated by the center-of-gravity calculation unit (452) is within a preset rotation reaction region that is a region within a predetermined distance from the frame end in each direction of the image frame. The A center-of-gravity position analyzing unit (455) to be determined, and when the center-of-gravity position of the moving object enters the rotation reaction area in the movement destination direction via a region near the center of the image frame that is outside the rotation reaction area. The rotational distance of the imaging device (3) is calculated based on the preset moving speed of the moving object and the tilt angle of the imaging direction of the imaging device (3), and the imaging device is calculated based on the rotational distance. And (3) a motor control unit (457) that generates a control signal for rotating the photographing direction and transmits the control signal to the imaging device (3).

また、本発明の他の形態の移動物体追尾制御装置(40D)は、回転により撮影方向を変更する機能を有する撮像装置に移動物体を追尾して撮影させるために、前記撮像装置の撮影方向の回転を制御する移動物体追尾制御装置において、時系列に入力された、前記撮像装置により撮影され生成された画像フレームの、最新の画像フレームと所定期間前に入力された画像フレームとを比較して動きを検出する動き検出部と、前記動き検出部において検出された動きの重心位置を前記移動物体の重心位置として算出する重心算出部と、前記重心算出部において算出された前記移動物体の重心位置と前記所定期間前に画像フレームが入力された際に前記重心算出部で算出された前記移動物体の重心位置との差分と、前記画像フレームが入力されるフレームレートとに基づいて前記移動物体の移動速度を算出する移動速度算出部と、前記重心算出部において算出された前記移動物体の重心位置と前記移動速度算出部において算出された前記移動物体の移動速度とから、次に入力されるフレームにおける前記移動物体の重心位置である予測重心位置を算出し、前記撮像装置が撮影方向の変更を開始してからの経過時間である回転時間ごとに予め設定された速度で前記撮像装置の撮影方向が回転することにより、前記予測重心位置から前記移動速度算出部で算出された移動速度で移動する前記移動物体が前記画像フレームの所定位置に捉えられるまでの前記撮像装置の回転時間を算出する回転時間算出部と、前記回転時間算出部で算出された前記撮像装置の回転時間内に、前記移動速度算出部で算出された移動速度で移動する前記移動物体の前記画像フレーム内における移動距離が、前記撮像装置が前記予め設定された速度で撮影方向が回転することにより移動する撮影される視界の移動距離と、前記予測重心位置から前記移動物体の移動方向の延長線上の画像フレーム端までの距離との和よりも大きくなることにより、前記移動物体の重心位置が画像フレーム枠からはみ出す時点があるか否かを判定するフレーム枠内判定部と、前記フレーム枠内判定部において前記移動物体の重心位置が画像フレーム枠からはみ出す時点があると判定されたときには前記重心算出部で算出された前記移動物体の重心位置と前記画像フレームの中心位置との距離に、前記移動速度算出部で算出された前記移動物体の移動速度に基づいて算出される前記移動物体の移動量を加算することにより前記撮像装置の回転距離を算出し、この回転距離に基づいて前記撮像装置の撮影方向を回転させるための制御信号を生成して前記撮像装置に送信するモータ制御部とを備えることを特徴とする。   In addition, the moving object tracking control device (40D) according to another aspect of the present invention is configured to change the shooting direction of the imaging device in order to cause the imaging device having a function of changing the shooting direction by rotation to track and photograph the moving object. In the moving object tracking control device that controls rotation, the latest image frame and the image frame input before the predetermined period of the image frames captured and generated by the imaging device are compared in time series. A motion detection unit for detecting motion, a centroid calculation unit for calculating a centroid position of the motion detected by the motion detection unit as a centroid position of the moving object, and a centroid position of the moving object calculated by the centroid calculation unit And the position of the center of gravity of the moving object calculated by the center of gravity calculation unit when the image frame is input before the predetermined period and the frame in which the image frame is input. A moving speed calculating unit that calculates a moving speed of the moving object based on a moving rate; a center of gravity position of the moving object calculated by the center of gravity calculating unit; and a moving speed of the moving object calculated by the moving speed calculating unit The predicted centroid position, which is the centroid position of the moving object in the next input frame, is calculated, and is set in advance for each rotation time that is an elapsed time since the imaging device started changing the imaging direction. When the shooting direction of the imaging device rotates at a high speed, the moving object moving at the moving speed calculated by the moving speed calculating unit from the predicted gravity center position is captured at a predetermined position of the image frame. A rotation time calculation unit that calculates the rotation time of the imaging device, and the movement speed calculation unit within the rotation time of the imaging device calculated by the rotation time calculation unit. A moving distance in the image frame of the moving object that moves at the moving speed that is taken out, a moving distance of a field of view to be taken in which the imaging device moves by rotating a shooting direction at the preset speed; Whether or not there is a point in time when the center of gravity of the moving object protrudes from the image frame frame by becoming larger than the sum of the predicted center of gravity position and the distance from the image frame end on the extension line in the moving direction of the moving object. A frame-in-frame determining unit that determines the center-of-frame position of the moving object calculated by the center-of-gravity calculating unit when the frame-in-frame determining unit determines that the center of gravity position of the moving object protrudes from the image frame frame. And the center position of the image frame, the shift calculated based on the moving speed of the moving object calculated by the moving speed calculator. A motor that calculates the rotational distance of the imaging device by adding the moving amount of the moving object, generates a control signal for rotating the imaging direction of the imaging device based on the rotational distance, and transmits the control signal to the imaging device And a control unit.

本発明の移動物体追尾制御装置によれば、少ない計算量で且つ高い精度で移動物体を追尾するように撮影装置を制御することができる。   According to the moving object tracking control device of the present invention, it is possible to control the imaging device so as to track a moving object with a small amount of calculation and high accuracy.

《第1実施形態》
〈第1実施形態による監視カメラの構成〉
本発明の第1実施形態である移動物体追尾制御装置を内蔵した監視カメラの構成を、図1を参照して説明する。同図に示すように、本実施形態を適用した監視カメラ1は、撮像素子10と、画像入力部20と、画像出力部30と、移動物体追尾制御装置40Aと、モータ部50とを備えている。
<< First Embodiment >>
<Configuration of Surveillance Camera According to First Embodiment>
A configuration of a surveillance camera incorporating a moving object tracking control apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the surveillance camera 1 to which the present embodiment is applied includes an imaging device 10, an image input unit 20, an image output unit 30, a moving object tracking control device 40A, and a motor unit 50. Yes.

撮像素子10は、CMOSイメージセンサ(Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor)やCCDイメージセンサ(Charge Coupled Devices Image Sensor)などであり、撮影時に入射された入射光をレンズなどの光学系により結像し、この像による明暗を電荷の量に光電変換し、この電荷の量を順次読み出して電気信号に変換する。画像入力部20は、撮像素子10で変換された電気信号をデジタルデータに変換し、逐次画像フレームを生成する。画像出力部30は、画像入力部20で生成された画像フレームを画像表示信号に変換し、外部のCRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイや液晶ディスプレイなどの表示装置に出力する。また画像出力部30は、DVD(Digital Versatile Disc)などの記憶媒体に記憶させるためにDVDドライブ等に出力するときには、複数の画像フレームを符号圧縮化してMPEG(Moving Picture Experts Group)データとして出力する。   The image sensor 10 is a CMOS image sensor (Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor), a CCD image sensor (Charge Coupled Device Image Sensor), or the like, and forms an image of incident light incident at the time of photographing by an optical system such as a lens. The light and darkness of the image is photoelectrically converted into an amount of electric charge, and the amount of electric charge is sequentially read and converted into an electric signal. The image input unit 20 converts the electrical signal converted by the image sensor 10 into digital data, and sequentially generates image frames. The image output unit 30 converts the image frame generated by the image input unit 20 into an image display signal and outputs the image display signal to an external display device such as a CRT (Cathode Ray Tube) display or a liquid crystal display. Further, when outputting to a DVD drive or the like for storage on a storage medium such as a DVD (Digital Versatile Disc), the image output unit 30 code-compresses a plurality of image frames and outputs them as MPEG (Moving Picture Experts Group) data. .

移動物体追尾制御装置40Aは、操作入力部41と、設定値記録部42と、メモリ43と、動き検出部44と、パン・チルト制御部45Aとを備えている。   The moving object tracking control device 40A includes an operation input unit 41, a set value recording unit 42, a memory 43, a motion detection unit 44, and a pan / tilt control unit 45A.

操作入力部41は、動き検出部44において動き検出処理が実行される間隔であるフレーム間隔、動き検出部44において動き検出を行う際に利用される閾値、パン・チルト制御部45Aにおいて後述するパン・チルト制御を行うか否かの判定に利用される回転反応領域Rの位置等を、ユーザの操作により設定値として入力する。   The operation input unit 41 includes a frame interval, which is an interval at which the motion detection process is performed in the motion detection unit 44, a threshold used when motion detection is performed in the motion detection unit 44, and a pan / tilt control unit 45A described later. The position of the rotation reaction region R used for determining whether to perform tilt control is input as a set value by a user operation.

操作入力部41により設定する回転反応領域Rの一例を、図2に示す。回転反応領域Rは、画像フレームの上下左右の枠から所定距離内の領域であり、図2においては斜線で示すように、所定数のブロックに分割された画像フレーム中の、上下左右の枠から2ブロックに該当する領域が回転反応領域Rとして設定されている。   An example of the rotation reaction region R set by the operation input unit 41 is shown in FIG. The rotation reaction region R is a region within a predetermined distance from the upper, lower, left, and right frames of the image frame. As shown by the hatched lines in FIG. 2, the rotation reaction region R is from the upper, lower, left, and right frames in the image frame divided into a predetermined number of blocks. A region corresponding to two blocks is set as the rotation reaction region R.

設定値記録部42は、操作入力部41から入力された設定値を記録する。メモリ43は、動き検出部44で画像入力部20から取得された所定期間前の画像フレームを記録する。動き検出部44は、画像入力部20で生成された画像フレームを取得し、設定値記録部42に記録されたフレーム間隔で、取得した画像フレームとメモリ43に記録された所定期間前の画像フレームとを比較して、画像フレーム内に移動物体による動きを検出する。   The set value recording unit 42 records the set value input from the operation input unit 41. The memory 43 records an image frame before a predetermined period acquired from the image input unit 20 by the motion detection unit 44. The motion detection unit 44 acquires the image frame generated by the image input unit 20, and the acquired image frame at the frame interval recorded in the setting value recording unit 42 and the image frame before a predetermined period recorded in the memory 43. And a motion due to a moving object is detected in the image frame.

パン・チルト制御部45Aは、回転判定設定部451と、重心算出部452と、無検出時間測定タイマ453と、タイマ制御部454と、重心位置解析部455と、移動速度算出部456と、モータ制御部457とを備えている。   The pan / tilt control unit 45A includes a rotation determination setting unit 451, a centroid calculation unit 452, a non-detection time measurement timer 453, a timer control unit 454, a centroid position analysis unit 455, a movement speed calculation unit 456, a motor And a control unit 457.

回転判定設定部451は、パン・チルト制御を行うか否かのうち、制御を行う状態である回転判定on状態、または制御を行わない状態である回転判定off状態に設定する。重心算出部452は、動き検出部44において動きが検出されたときに、この動きの重心位置を移動物体の重心位置として算出する。無検出時間測定タイマ453は、動き検出部44において動きが検出されていない時間を計測する。タイマ制御部454は、無検出時間測定タイマ453のリセットを行う。重心位置解析部455は、重心算出部452において算出された移動物体の重心位置が、予め設定され設定値記録部42に記録された回転反応領域R内に入っているか否かを判定する。移動速度算出部456は、重心算出部452で算出された移動物体の重心位置の移動速度を算出して記憶する。   The rotation determination setting unit 451 sets the rotation determination on state, which is a state in which control is performed, or the rotation determination off state, which is a state in which control is not performed, of whether to perform pan / tilt control. When a motion is detected by the motion detection unit 44, the center of gravity calculation unit 452 calculates the center of gravity position of this motion as the center of gravity position of the moving object. The non-detection time measurement timer 453 measures the time during which no motion is detected in the motion detection unit 44. The timer control unit 454 resets the non-detection time measurement timer 453. The center-of-gravity position analysis unit 455 determines whether or not the center-of-gravity position of the moving object calculated by the center-of-gravity calculation unit 452 is within the rotation reaction region R that is set in advance and recorded in the setting value recording unit 42. The moving speed calculation unit 456 calculates and stores the moving speed of the center of gravity position of the moving object calculated by the center of gravity calculation unit 452.

モータ制御部457は、重心位置解析部455により移動物体の重心位置が回転反応領域R内であると判定され、且つ回転判定設定部451において回転判定をonに設定したとき、つまり、移動物体が移動元方向の回転反応領域から入り、回転反応領域R外である画像フレームの中心付近領域を経由して移動先方向の回転反応領域R内に入ったときには、重心算出部452で算出された移動物体の重心位置と画像フレームの中心位置との距離に、移動速度算出部456で算出された移動速度に基づいて算出される移動物体の移動量を加算することにより、パン・チルト制御を行うためのコマンドを発行しモータ部50に送出する。   The motor control unit 457 determines that the center of gravity position of the moving object is within the rotation reaction region R by the center of gravity position analysis unit 455 and the rotation determination setting unit 451 sets the rotation determination to on, that is, the moving object is The movement calculated by the center-of-gravity calculation unit 452 enters from the rotation reaction area in the movement source direction and enters the rotation reaction area R in the movement destination direction via the area near the center of the image frame outside the rotation reaction area R. To perform pan / tilt control by adding the moving amount of the moving object calculated based on the moving speed calculated by the moving speed calculating unit 456 to the distance between the center of gravity position of the object and the center position of the image frame. Is sent to the motor unit 50.

モータ部50は、モータ制御部457で発行されたコマンドを取得し、このコマンドに従って監視カメラ1のレンズの向きを操作する。   The motor unit 50 acquires the command issued by the motor control unit 457, and operates the direction of the lens of the monitoring camera 1 according to this command.

〈第1実施形態による監視カメラの動作〉
次に、本実施形態において、監視カメラ1で移動物体を追尾して撮影するときの処理について説明する。
<Operation of Surveillance Camera According to First Embodiment>
Next, in the present embodiment, processing when the surveillance camera 1 tracks and captures a moving object will be described.

図3は、監視カメラ1で移動物体を追尾して撮影するときの移動物体追尾制御装置40Aの動作を示すフローチャートである。本実施形態においては、予め動き検出部44において動き検出処理が実行されるフレーム間隔、および動き検出部44において利用される閾値、パン・チルト制御を行うか否かの判定に利用される回転反応領域Rの位置が設定値としてユーザの操作により操作入力部41から入力され、設定値記録部42に記録されている。   FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the moving object tracking control device 40A when the surveillance camera 1 tracks and photographs a moving object. In this embodiment, the frame interval at which the motion detection process is executed in advance by the motion detection unit 44, the threshold value used in the motion detection unit 44, and the rotation reaction used for determining whether to perform pan / tilt control. The position of the region R is input as a set value from the operation input unit 41 by a user operation and recorded in the set value recording unit 42.

監視カメラ1に電源が投入されると、初期設定として、移動物体追尾制御装置40A内のパン・チルト制御部45Aの回転判定設定部451において、パン・チルト制御を行うか否かの判定が行われない状態である回転判定off状態に設定されるとともに、後述するように移動速度算出部456で記憶される移動速度が「0」に初期化される(S1)。   When the monitoring camera 1 is powered on, as an initial setting, the rotation determination setting unit 451 of the pan / tilt control unit 45A in the moving object tracking control device 40A determines whether to perform pan / tilt control. The rotation determination OFF state, which is a state that is not broken, is set, and the movement speed stored in the movement speed calculation unit 456 is initialized to “0” as described later (S1).

ステップS1において回転判定off状態に設定されることにより、例えば図4に示すように移動物体である人物Pが撮影エリアA内を矢印方向に横切るために撮影エリアAの外から撮影エリアA右端に差し掛かったとき、監視カメラのレンズが人物Pの移動方向と逆の画面右端方向に動くことが禁止されて人物Pの動きと同方向へのみ動き、滑らかな制御で人物Pが追尾される。   By setting the rotation determination off state in step S1, for example, as shown in FIG. 4, since the person P, which is a moving object, crosses the shooting area A in the direction of the arrow, the outside of the shooting area A moves to the right end of the shooting area A. When approaching, the lens of the surveillance camera is prohibited from moving in the right end direction of the screen opposite to the moving direction of the person P, moves only in the same direction as the movement of the person P, and the person P is tracked with smooth control.

このように初期設定された状態で監視カメラ1により撮影が開始され入射光が入射されると、撮像素子10において入射光による明暗が電荷の量に光電変換され、この電荷の量が順次読み出されて電気信号に変換される。撮像素子10で変換された電気信号は、画像入力部20においてデジタルデータに変換され、画像フレームが逐次生成される。   When photographing is started by the monitoring camera 1 in this initial setting state and incident light is incident, light and darkness due to the incident light is photoelectrically converted into an amount of electric charge in the image sensor 10, and the amount of electric charge is sequentially read out. And converted into an electrical signal. The electrical signal converted by the image sensor 10 is converted into digital data by the image input unit 20, and image frames are sequentially generated.

画像入力部20で生成された画像フレームは画像出力部30において画像表示信号に変換されて外部の表示装置に表示されるか、または、複数の画像フレームが符号圧縮化されてMPEGデータとして出力記録装置に記録される。   The image frame generated by the image input unit 20 is converted into an image display signal by the image output unit 30 and displayed on an external display device, or a plurality of image frames are code-compressed and output as MPEG data. Recorded on the device.

一方、画像入力部20で生成された画像フレームは動き検出部44でも取得され、動き検出部44からメモリ43に送出されて記録される(S2)。   On the other hand, the image frame generated by the image input unit 20 is also acquired by the motion detection unit 44, sent from the motion detection unit 44 to the memory 43, and recorded (S2).

動き検出部44では、取得された現在の画像フレームと、ステップS2の処理によりメモリ43に既に記録されている所定期間前の画像フレームとが比較され、画像フレーム内に動きがあるか否かが判定され動きが検出される(S3)。   The motion detection unit 44 compares the acquired current image frame with the image frame before a predetermined period already recorded in the memory 43 by the process of step S2, and determines whether or not there is motion in the image frame. Determination is made and motion is detected (S3).

この動きが検出されるときの動き検出部44における詳細な処理について、図5のフローチャートを参照して説明する。   Detailed processing in the motion detection unit 44 when this motion is detected will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず動き検出部44において、画像入力部20から取得された画像フレームXが、図6に示すように水平方向にm個、垂直方向にn個となるように複数(m×n個)の位置のブロックX(0,0)〜ブロックX(n-1,m-1)に分割される(S21)。   First, in the motion detection unit 44, a plurality of (m × n) positions so that the number of image frames X acquired from the image input unit 20 is m in the horizontal direction and n in the vertical direction as shown in FIG. Are divided into blocks X (0,0) to X (n-1, m-1) (S21).

画像フレームXが複数のブロックX(0,0)〜ブロックX(n-1,m-1)に分割されると、各ブロックX内の全画素の輝度平均値であるx(i,j)[i=0,1,…m-1、j=0,1,…n-1]が算出され(S22)、参照画像フレームとしてメモリ43に記録される(S23)。   When the image frame X is divided into a plurality of blocks X (0,0) to X (n-1, m-1), x (i, j) which is the average luminance value of all the pixels in each block X [i = 0,1,... m−1, j = 0,1,... n−1] are calculated (S22) and recorded in the memory 43 as reference image frames (S23).

この輝度平均値の算出および記録は、画像フレームX内のすべてのブロックに対する処理が終了するまで繰り返し行われる(S24)。   The calculation and recording of the luminance average value is repeated until the processing for all the blocks in the image frame X is completed (S24).

次に動き検出部44では、設定値記録部42に記録されたフレーム間隔が経過するまで処理が待機される(S25)。このフレーム間隔とは動き検出処理が実行される間隔を示すフレーム数であり、最小値は「1」である。このフレーム間隔の値が小さい程、動きの早い移動物体を取り逃がすことなく検出することができるが、動き検出部44の負荷は大きくなる。   Next, the motion detection unit 44 waits until the frame interval recorded in the set value recording unit 42 elapses (S25). The frame interval is the number of frames indicating the interval at which the motion detection process is executed, and the minimum value is “1”. The smaller the frame interval value, the faster the moving object can be detected without missing it, but the load on the motion detector 44 increases.

ステップS25において、所定のフレーム間隔が経過したと判断されたときには(S25の「YES」)、このときに新たに取得された動き検出対象の画像フレームYが、前述の画像フレームXと同様に複数のブロックY(0,0)〜ブロックY(n-1,m-1)に分割され、各ブロックY内の全画素の輝度平均値であるy(i,j)[i=0,1,…m-1、j=0,1,…n-1]が算出される(S26)。   When it is determined in step S25 that the predetermined frame interval has passed (“YES” in S25), a plurality of motion detection target image frames Y newly acquired at this time are the same as the image frame X described above. Block Y (0,0) to block Y (n-1, m-1), and y (i, j) [i = 0,1, which is the average luminance value of all the pixels in each block Y. ... M-1, j = 0, 1,... N-1] are calculated (S26).

各ブロックYの輝度平均値y(i,j)が算出されると、これらの各ブロックYに対応する画像フレームXのブロックXの輝度平均値x(i,j)がそれぞれメモリ43から読み出されて輝度平均値x(i,j)と輝度平均値y(i,j)との差分が算出され、さらにこの差分が予め設定値として設定値記録部42に記憶された閾値(感度)Thを超えているか否かが判定される(S27)。すなわち、下記式(1)が満たされているか否かが判定される。   When the average luminance value y (i, j) of each block Y is calculated, the average luminance value x (i, j) of the block X of the image frame X corresponding to each block Y is read from the memory 43. Then, the difference between the average brightness value x (i, j) and the average brightness value y (i, j) is calculated, and this difference is stored in the set value recording unit 42 as a preset value. It is determined whether or not it exceeds (S27). That is, it is determined whether or not the following formula (1) is satisfied.

[数1]
|y(i,j)−x(i,j)| > Th (1)
判定の結果、上記式(1)が満たされているときには(S27の「YES」)、当該ブロックX(i,j)からブロックY(i,j)において動きがあったと判断される(S28)。
[Equation 1]
| Y (i, j) −x (i, j) |> Th (1)
As a result of the determination, when the above equation (1) is satisfied (“YES” in S27), it is determined that there is movement from the block X (i, j) to the block Y (i, j) (S28). .

一方、判定の結果、上記式(1)が満たされていないときには(S27の「NO」)、当該ブロックX(i,j)からブロックY(i,j)において動きがなかったと判断される(S29)。   On the other hand, as a result of the determination, if the above expression (1) is not satisfied (“NO” in S27), it is determined that there is no movement from the block X (i, j) to the block Y (i, j) ( S29).

動きの有無が判断に利用されたブロックY(i,j)の輝度平均値y(i,j)は、次回の動き検出処理において参照される過去のブロックX(i,j)の輝度平均値x(i,j)として、メモリ43に記録される(S30)。   The luminance average value y (i, j) of the block Y (i, j) used for determining the presence or absence of motion is the luminance average value of the past block X (i, j) referred to in the next motion detection processing. It is recorded in the memory 43 as x (i, j) (S30).

この輝度平均値の算出および記録は、画像フレームY内のすべてのブロックに対する処理が終了するまで繰り返し行われる(S31)。   The calculation and recording of the luminance average value is repeated until the processing for all the blocks in the image frame Y is completed (S31).

画像フレームY内のすべてのブロックに対する処理が終了すると(S31の「YES」)、ブロック毎の動きの有無が動き検出結果として出力される(S32)。   When the processing for all the blocks in the image frame Y is completed (“YES” in S31), the presence / absence of motion for each block is output as a motion detection result (S32).

動き検出結果が出力されるとステップS25に戻り、所定フレーム間隔でステップS26〜S32の処理が繰り返される。   When the motion detection result is output, the process returns to step S25, and the processes of steps S26 to S32 are repeated at predetermined frame intervals.

以上により、画像フレーム内の動きが検出されるときの処理の説明を終了し、図3のフローチャートの説明に戻る。   This is the end of the description of the processing when motion in the image frame is detected, and the description returns to the flowchart of FIG.

上述した動き検出処理により、検出対象の画像フレームにおいて少なくとも1ブロックで動きが検出されたか否かが判断される(S4)。   It is determined whether or not motion is detected in at least one block in the image frame to be detected by the motion detection process described above (S4).

少なくとも1ブロックで動きが検出されていたときは(S4の「YES」)、パン・チルト制御部45Aの重心算出部452において動きの重心位置が移動物体の重心位置として算出される(S5)。   When motion is detected in at least one block (“YES” in S4), the center of gravity calculation unit 452 of the pan / tilt control unit 45A calculates the center of gravity of the motion as the center of gravity of the moving object (S5).

本実施形態においてこの移動物体の重心位置は、下記式(2)に示すように、動きが検出されたブロックY(i,j)の座標値の合計を、動きが検出されたブロックYの数で割ることにより算出される。   In this embodiment, the center of gravity position of the moving object is the sum of the coordinate values of the block Y (i, j) where the motion is detected, as shown in the following equation (2), and the number of blocks Y where the motion is detected. Calculated by dividing by.

[数2]
水平方向の重心=(Σi)/動きが検出されたブロック数
垂直方向の重心=(Σj)/動きが検出されたブロック数 (2)
この移動物体の重心位置が算出されると、動きがない無検出時間を計測する無検出時間測定タイマ453がタイマ制御部454により「0」にリセットされる(S6)とともに、移動物体の重心位置が図2のように設定された回転反応領域R内に入っているか否かが重心位置解析部455により解析され判定される(S7)。
[Equation 2]
Horizontal center of gravity = (Σi) / number of blocks where motion was detected Vertical center of gravity = (Σj) / number of blocks where motion was detected (2)
When the center of gravity position of the moving object is calculated, the non-detection time measurement timer 453 for measuring the non-detection time without movement is reset to “0” by the timer control unit 454 (S6), and the center of gravity position of the moving object is calculated. Is analyzed and determined by the center-of-gravity position analysis unit 455 to determine whether or not is in the rotational reaction region R set as shown in FIG. 2 (S7).

重心位置解析部455により移動物体の重心位置が回転反応領域R外である画像フレームの中心付近の領域にあると判定されたときは(S7の「NO」)パン・チルト制御は行われないが、後に移動物体の重心位置が回転反応領域R内に入ったときにはパン・チルト制御が行われるようにするために、回転判定設定部451により回転判定on状態に設定される。   When the center-of-gravity position analysis unit 455 determines that the center-of-gravity position of the moving object is outside the rotation reaction region R and in the region near the center of the image frame (“NO” in S7), pan / tilt control is not performed. The rotation determination setting unit 451 sets the rotation determination on state so that pan / tilt control is performed when the center of gravity of the moving object enters the rotation reaction region R later.

つまり、移動物体の重心位置が画像フレームの中心付近にあるときにはパン・チルト制御は行われないが、このように一旦画像フレームの中心付近に移動物体の重心位置が捕らえられることにより初めて、パン・チルト制御が行われる状態であるの回転判定on状態に設定される。そして、検出された移動物体の重心位置の水平方向と垂直方向とのそれぞれに対する移動速度が下記式(3)により移動速度算出部456において算出される(S8)。   In other words, pan / tilt control is not performed when the center of gravity of the moving object is near the center of the image frame, but only when the center of gravity of the moving object is once captured near the center of the image frame in this way. The rotation determination on state, which is a state in which tilt control is performed, is set. Then, the moving speed calculation unit 456 calculates the moving speed with respect to each of the horizontal direction and the vertical direction of the detected gravity center position of the moving object (S8).

[数3]
移動速度=(前回の重心位置−今回の重心位置)/動き検出間隔 (3)
ここで、動き検出間隔は、下記式(4)により算出される。
[Equation 3]
Movement speed = (Previous center of gravity position−Current center of gravity position) / Motion detection interval (3)
Here, the motion detection interval is calculated by the following equation (4).

[数4]
動き検出間隔=動き検出のフレーム間隔×撮像素子10および画像入力部20において
1フレームの処理に要する時間 (4)
ステップS8において回転判定がonに設定されるとともに移動速度が算出されると、ステップS3に戻り、動き検出処理が続けられる。
[Equation 4]
Motion detection interval = frame interval of motion detection × in the image sensor 10 and the image input unit 20
Time required to process one frame (4)
When the rotation determination is set to on and the moving speed is calculated in step S8, the process returns to step S3 and the motion detection process is continued.

一方、ステップS4において動きが検出されたブロックがないと判断されたときには(S4の「NO」)、動きがない無検出時間を計測する無検出時間測定タイマ453において計測が開始される(S9)。   On the other hand, when it is determined in step S4 that there is no block in which motion is detected (“NO” in S4), measurement is started in the non-detection time measurement timer 453 that measures the non-detection time without motion (S9). .

次に、この無検出時間測定タイマ453における無検出時間の計測時間が、予め設定された所定時間に達したか否かが判定され(S10)、所定時間に達していた場合(S10の「YES」)は回転判定設定部451において回転判定がoff状態に戻され(S11)、さらにステップS3から動き検出処理から繰り返される。   Next, it is determined whether or not the measurement time of the non-detection time in the non-detection time measurement timer 453 has reached a predetermined time set in advance (S10), and if it has reached the predetermined time (“YES” in S10) The rotation determination setting unit 451 returns the rotation determination to the off state (S11), and is repeated from the motion detection process from step S3.

この所定時間は、移動物体がない状態に移ったかまたは検出された動きは誤検出であったと判断するための時間であり、例えば5秒、または10秒程度である。   The predetermined time is a time for determining that the state has moved to a state where there is no moving object or that the detected motion is a false detection, and is, for example, about 5 seconds or 10 seconds.

ステップS10において無検出時間の計測時間が予め設定された所定時間に達していなかったと判定されたときには(S10の「NO」)、そのままステップS3に戻り動き検出処理から繰り返される。   If it is determined in step S10 that the measurement time of the non-detection time has not reached the predetermined time set in advance ("NO" in S10), the process returns to step S3 and is repeated from the motion detection process.

ステップS7において重心位置解析部455により移動物体の重心位置が回転反応領域R内であると判定されたときは(S7の「YES」)、モータ制御部457によりパン・チルト制御を行うか否かの状態を示す回転判定がoffであるかonであるかが判定される(S12)。   If the center of gravity position analysis unit 455 determines in step S7 that the center of gravity position of the moving object is within the rotation reaction region R (“YES” in S7), whether or not pan / tilt control is performed by the motor control unit 457 is determined. It is determined whether the rotation determination indicating the state is OFF or ON (S12).

モータ制御部457において回転判定がoffであると判定されたときには(S12の「YES」)移動物体が画像フレームの外から入ってきたときであるためパン・チルト制御は行われずにステップS3に戻り動き検出処理が繰り返され、回転判定がonであると判定されたときには(S12の「NO」)移動物体が移動元方向の回転反応領域Rから入り画像フレームの中心付近領域を経由して移動先方向の回転反応領域Rに入ったときであると判断され、移動物体を画像フレームの外に取り逃がさないようにモータ部50にパン・チルト制御を行わせて追尾するためのコマンド発行処理が行われる(S13)。   When it is determined by the motor control unit 457 that the rotation determination is off (“YES” in S12), since the moving object has entered from outside the image frame, the pan / tilt control is not performed, and the process returns to step S3. When the motion detection process is repeated and it is determined that the rotation determination is on (“NO” in S12), the moving object enters from the rotation reaction region R in the movement source direction and passes through the region near the center of the image frame. A command issuance process is performed to perform tracking by causing the motor unit 50 to perform pan / tilt control so that the moving object is not taken out of the image frame. (S13).

ここで、前述したとおりモータによりカメラを回転させるときの初速が遅いため、このパン・チルト制御を行うためのコマンド発行処理を行う際は一度になるべく大きく距離を動かしてモータの能力を高く引き出したほうが移動物体に対する追尾性能が高くなる。   Here, as described above, since the initial speed when the camera is rotated by the motor is slow, when performing the command issuance processing for performing the pan / tilt control, the motor capacity is increased by moving the distance as much as possible. The tracking performance for moving objects is higher.

具体的には下記式(5)のように算出された回転距離でモータ部50によりカメラが回転されるように、パン・チルト制御を行うためのコマンドが発行される。   Specifically, a command for performing pan / tilt control is issued so that the camera unit is rotated by the motor unit 50 at a rotation distance calculated as in the following equation (5).

[数5]
カメラの回転距離=移動物体の重心位置と画像フレーム中心位置との距離+移動物体の
移動距離
=移動物体の重心位置と画像フレーム中心位置との距離+移動物体の
移動速度×移動時間 (5)
このように、移動物体の重心位置と画像フレーム中心位置との距離に加え、移動速度にも応じて算出されたカメラの回転距離で監視カメラ1が回転されるようにモータ制御部457でコマンドが発行されることにより、追尾の性能が高くなり、適切に追尾が行われる。
[Equation 5]
Camera rotation distance = distance between the center of gravity of the moving object and the center position of the image frame + the moving object
Moving distance
= Distance between center of gravity of moving object and center position of image frame + of moving object
Movement speed x movement time (5)
In this way, a command is sent from the motor control unit 457 so that the monitoring camera 1 is rotated by the rotation distance of the camera calculated according to the moving speed in addition to the distance between the center of gravity position of the moving object and the center position of the image frame. By being issued, tracking performance is improved and tracking is performed appropriately.

モータ制御部457でコマンドが発行されるとこのコマンドがモータ部50に送出され、モータ部50においてパン・チルト制御が行われることにより移動物体が追尾される(S14)。このとき発行されるコマンドにおける回転方向は、移動物体の移動方向に回転するようにパン角、チルト角が設定される。   When a command is issued by the motor control unit 457, this command is sent to the motor unit 50, and a moving object is tracked by performing pan / tilt control in the motor unit 50 (S14). As the rotation direction in the command issued at this time, the pan angle and the tilt angle are set so as to rotate in the moving direction of the moving object.

モータ部50によるパン・チルト制御が終了すると監視カメラ1の回転がストップされるまで監視され(S15の「NO」)、監視カメラ1の回転がストップされると(S15の「YES」)ステップS3に戻り動き検出処理から繰り返される。   When the pan / tilt control by the motor unit 50 is completed, monitoring is continued until the rotation of the monitoring camera 1 is stopped (“NO” in S15), and when the rotation of the monitoring camera 1 is stopped (“YES” in S15), step S3. The process is repeated from the motion detection process.

この監視カメラ1の回転がストップされたか否かは、ステップS14におけるパン・チルト制御において監視カメラ1の回転がストップするまでの時間を算出してこの時間が経過するまでカウントすることにより判断してもよいし、パン角とチルト角がモータ制御部457からモータ部50にコマンドで設定された角度になるまで監視することにより判断してもよい。   Whether or not the rotation of the monitoring camera 1 has been stopped is determined by calculating the time until the rotation of the monitoring camera 1 stops in the pan / tilt control in step S14 and counting until this time has elapsed. Alternatively, the determination may be made by monitoring until the pan angle and the tilt angle become angles set by the motor control unit 457 to the motor unit 50 by a command.

以上の第1実施形態によれば、移動物体の位置と移動速度とに基づいてパン・チルト制御を行うため、高精度に移動物体を追尾して撮影を行うことができる。   According to the first embodiment described above, since pan / tilt control is performed based on the position and moving speed of the moving object, it is possible to perform shooting while tracking the moving object with high accuracy.

また、第1実施形態によれば、撮影エリア外から入って来た移動物体に対しては画像フレームの中心付近に来るまでパン・チルト制御を行わないため、移動物体の移動方向と逆にカメラを回転させてしまうような無駄な追尾が行われることを避けることができる。   In addition, according to the first embodiment, since the pan / tilt control is not performed on the moving object that has entered from outside the imaging area until it reaches the vicinity of the center of the image frame, the camera is opposite to the moving direction of the moving object. It is possible to avoid useless tracking that would cause the to rotate.

《第2実施形態》
第1実施形態において説明したとおり、移動物体を追尾する際に移動物体の移動速度に応じて監視カメラをなるべく大きい距離で回転させるほうが追尾性能は高くなる。
<< Second Embodiment >>
As described in the first embodiment, when tracking a moving object, the tracking performance is improved by rotating the surveillance camera at a distance as large as possible according to the moving speed of the moving object.

さらに追尾性能を高めるためには、式(5)においてカメラの回転距離が算出される際に移動物体の重心位置と画像フレームの中心位置との距離が利用されることから、なるべく画像フレーム枠に近い位置で移動物体が検出されたときに監視カメラのパン・チルト制御が開始されることが望ましい。   In order to further improve the tracking performance, the distance between the center of gravity of the moving object and the center position of the image frame is used when calculating the rotation distance of the camera in Equation (5). It is desirable to start pan / tilt control of the surveillance camera when a moving object is detected at a close position.

たとえば、図7に示すように複数のブロックに分割された画像フレーム内を移動物体が矢印方向に移動するときに丸印の位置で移動物体の重心位置が検出されるとすると、画像フレーム内に収まる最終位置である位置bに移動物体があるときにパン・チルト制御が開始されることが望ましい。   For example, when the moving object moves in the direction of the arrow in the image frame divided into a plurality of blocks as shown in FIG. It is desirable that the pan / tilt control is started when there is a moving object at the position b which is the final position to be accommodated.

この図7の場合、回転反応領域Rが画像フレームの枠から3ブロック分であると、移動物体が位置cに来たときにパン・チルト制御が開始されてしまう。また、回転反応領域Rが画像フレーム枠から1ブロック分であると、移動物体を撮影画面の外に取り逃がしてしまい追尾することができなくなってしまう。   In the case of FIG. 7, if the rotation reaction region R is three blocks from the frame of the image frame, pan / tilt control is started when the moving object reaches the position c. Further, if the rotation reaction region R is one block from the image frame frame, the moving object is missed out of the shooting screen and cannot be tracked.

この図7の場合は回転反応領域Rが画像フレーム枠から2ブロック分であれば適切であるが、この回転反応領域Rは移動物体の移動速度や移動方向などにより適切な大きさが異なる。   In the case of FIG. 7, it is appropriate if the rotation reaction region R is two blocks from the image frame frame, but the rotation reaction region R has an appropriate size depending on the moving speed and moving direction of the moving object.

そこで、第2実施形態では、移動物体の速度に応じて移動物体が画像フレームの外に出る直前の最終位置を検出し、この位置でパン・チルト制御を行うようにする。   Therefore, in the second embodiment, the final position immediately before the moving object goes out of the image frame is detected according to the speed of the moving object, and pan / tilt control is performed at this position.

〈第2実施形態による監視カメラの構成〉
本発明の第2実施形態である移動物体追尾制御装置を内蔵した監視カメラの構成を、図8を参照して説明する。同図に示すように、本実施形態を適用した監視カメラ2は、第1実施形態におけるパン・チルト制御部45Aに代わってパン・チルト制御部45Bを有する他は、第1実施形態の構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
<Configuration of Surveillance Camera According to Second Embodiment>
A configuration of a surveillance camera incorporating a moving object tracking control device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the surveillance camera 2 to which this embodiment is applied has the same configuration as that of the first embodiment except that it has a pan / tilt control unit 45B instead of the pan / tilt control unit 45A in the first embodiment. Since it is the same, detailed description is abbreviate | omitted.

パン・チルト制御部45Bは、重心算出部452と、移動速度算出部456と、モータ制御部457と、単位移動距離算出部458と、最終位置判定部459とを備えている。   The pan / tilt control unit 45B includes a center of gravity calculation unit 452, a movement speed calculation unit 456, a motor control unit 457, a unit movement distance calculation unit 458, and a final position determination unit 459.

重心算出部452は、動き検出部44において動きが検出されたときに、この動きの重心位置を移動物体の重心位置として検出する。移動速度算出部456は、重心算出部452で算出された移動物体の重心位置の移動速度を算出して記憶する。モータ制御部457は、後述する最終位置判定部459により移動物体の重心位置が画像フレーム内に収まる最終位置であると判定されたときには、重心算出部452で算出された移動物体の重心位置と画像フレームの中心位置との距離に、移動速度算出部456で算出された移動速度に基づいて算出される移動物体の移動量を加算することにより、パン・チルト制御を行うためのコマンドを発行しモータ部50に送出する。   When a motion is detected by the motion detection unit 44, the center of gravity calculation unit 452 detects the center of gravity position of the movement as the center of gravity position of the moving object. The moving speed calculation unit 456 calculates and stores the moving speed of the center of gravity position of the moving object calculated by the center of gravity calculation unit 452. When the final position determination unit 459 described later determines that the center of gravity position of the moving object is the final position within the image frame, the motor control unit 457 determines the position of the center of gravity of the moving object calculated by the center of gravity calculation unit 452 and the image. A command for performing pan / tilt control is issued by adding the moving amount of the moving object calculated based on the moving speed calculated by the moving speed calculating unit 456 to the distance from the center position of the frame. Sent to the unit 50.

単位移動距離算出部458は、重心算出部452で算出された移動物体の重心位置の単位時間あたりの移動距離である単位移動距離を算出して記憶する。最終位置判定部459は、単位移動距離算出部458で算出された単位移動距離と、移動物体の重心位置から移動物体の移動方向の延長線上の画像フレーム端までの距離とを比較し、単位移動距離の方が大きいときには移動物体の重心位置が画像フレーム内に収まる最終位置であると判定し、単位移動距離の方が小さいときには移動物体の重心位置が画像フレーム内に収まる最終位置ではないと判定する。   The unit movement distance calculation unit 458 calculates and stores a unit movement distance that is a movement distance per unit time of the centroid position of the moving object calculated by the centroid calculation unit 452. The final position determination unit 459 compares the unit movement distance calculated by the unit movement distance calculation unit 458 with the distance from the center of gravity position of the moving object to the end of the image frame on the extension line in the moving direction of the moving object. When the distance is larger, the center of gravity position of the moving object is determined to be the final position that fits within the image frame, and when the unit moving distance is smaller, the center of gravity position of the moving object is determined not to be the final position that fits within the image frame. To do.

〈第2実施形態による監視カメラの動作〉
次に、本実施形態において、監視カメラ2で移動物体を追尾して撮影するときの処理について説明する。
<Operation of Surveillance Camera According to Second Embodiment>
Next, in the present embodiment, processing when the surveillance camera 2 tracks and captures a moving object will be described.

図9は、監視カメラ2で移動物体を追尾して撮影するときの移動物体追尾制御装置40Bの動作を示すフローチャートである。本実施形態においては、予め動き検出部44において動き検出処理が実行されるフレーム間隔、および動き検出部44において利用される閾値が設定値としてユーザの操作により操作入力部41から入力され、設定値記録部42に記録されている。   FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the moving object tracking control device 40B when the surveillance camera 2 tracks and photographs a moving object. In the present embodiment, the frame interval at which the motion detection process is executed in the motion detection unit 44 and the threshold value used in the motion detection unit 44 are input from the operation input unit 41 as a set value by the user operation in advance. It is recorded in the recording unit 42.

監視カメラ2に電源が投入されると、初期設定として、移動物体追尾制御装置40B内のパン・チルト制御部45Bの移動速度算出部456で記憶される移動速度および単位移動距離算出部458で記憶される単位移動距離が「0」に初期化される(S41)。   When the monitoring camera 2 is powered on, the initial setting is stored in the moving speed and unit moving distance calculating unit 458 stored in the moving speed calculating unit 456 of the pan / tilt control unit 45B in the moving object tracking control device 40B. The unit movement distance is initialized to “0” (S41).

このように初期設定された状態で監視カメラ2により撮影が開始され入射光が入射されると、第1実施形態と同様の処理で撮影された画像の画像フレームが表示装置等に出力されるとともに、動き検出部44で取得されてメモリ43に送出され記録される(S42)。   When shooting is started by the monitoring camera 2 and incident light is incident in the initially set state as described above, an image frame of an image shot by the same processing as in the first embodiment is output to a display device or the like. The motion detector 44 acquires the data and sends it to the memory 43 for recording (S42).

また、動き検出部44では、取得された現在の画像フレームと、ステップS42の処理によりメモリ43に既に記録されている所定期間前の画像フレームとが比較され、画像フレーム内に動きがあるか否かが判定され動きが検出される(S43)。   Further, the motion detection unit 44 compares the acquired current image frame with the image frame before a predetermined period already recorded in the memory 43 by the process of step S42, and determines whether or not there is motion in the image frame. Is determined and a motion is detected (S43).

この動きが検出されるときの動き検出部44における詳細な処理は、第1実施形態において図5のフローチャートを用いて説明した処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。   Detailed processing in the motion detection unit 44 when this motion is detected is similar to the processing described using the flowchart of FIG. 5 in the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.

動き検出部44により動き検出処理が行われると、検出対象の画像フレームにおいて少なくとも1ブロックで動きが検出されたか否かが判断される(S44)。   When motion detection processing is performed by the motion detection unit 44, it is determined whether or not motion is detected in at least one block in the image frame to be detected (S44).

少なくとも1ブロックで動きが検出されていたときは(S44の「YES」)、パン・チルト制御部45Bの重心算出部452において動きの重心位置が移動物体の重心位置として算出される(S45)。   If motion is detected in at least one block (“YES” in S44), the center of gravity calculation unit 452 of the pan / tilt control unit 45B calculates the center of gravity of the motion as the center of gravity of the moving object (S45).

この移動物体の重心位置の算出処理は、第1実施形態において式(2)を用いて説明した重心位置の算出処理と同様であるため詳細な説明は省略する。   Since the calculation process of the center of gravity position of the moving object is the same as the calculation process of the center of gravity position described using the expression (2) in the first embodiment, detailed description thereof is omitted.

移動物体の重心位置が算出されると、今回の動き検出が最初の動き検出である場合(前回の動き検出処理で動きが検出されていない場合)(S46の「YES」)は、ステップS43に戻り、再度動き検出処理が行われる。   When the center-of-gravity position of the moving object is calculated, if the current motion detection is the first motion detection (when no motion is detected in the previous motion detection process) (“YES” in S46), the process proceeds to step S43. Returning, the motion detection process is performed again.

今回の動き検出が最初の動き検出ではない場合(S46の「NO」)は、検出された移動物体の重心位置の移動速度が移動速度算出部456において算出されるとともに、移動物体の重心位置の動き検出時間間隔あたりの移動距離である単位移動距離が単位移動距離算出部458において算出される(S47)。   When the current motion detection is not the first motion detection (“NO” in S46), the moving speed of the center of gravity position of the detected moving object is calculated by the moving speed calculation unit 456 and the center of gravity position of the moving object is calculated. The unit movement distance calculation unit 458 calculates a unit movement distance that is a movement distance per motion detection time interval (S47).

この移動物体の重心位置の移動速度の算出処理は、第1実施形態において式(3)および(4)を用いて説明した移動速度の算出処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。   Since the calculation process of the moving speed of the center of gravity position of the moving object is the same as the calculation process of the moving speed described using the equations (3) and (4) in the first embodiment, detailed description thereof is omitted.

また、単位移動距離(動き検出間隔当たりの移動距離)は、下記式(6)により算出される。   The unit movement distance (movement distance per movement detection interval) is calculated by the following equation (6).

[数6]
単位移動距離=|前回の重心位置−今回の重心位置| (6)
次に、最終位置判定部459において、単位移動距離算出部458で算出された単位移動距離と、移動物体の重心位置から移動物体の移動方向の延長線上の画像フレーム端までの距離とが比較されることにより、移動物体の重心位置が画像フレーム内に収まる最終位置であるか否かが判定される(S48)。
[Equation 6]
Unit movement distance = | Previous center of gravity position−Current center of gravity position | (6)
Next, the final position determination unit 459 compares the unit movement distance calculated by the unit movement distance calculation unit 458 with the distance from the center of gravity position of the moving object to the image frame end on the extension line in the moving direction of the moving object. Thus, it is determined whether or not the center of gravity position of the moving object is the final position within the image frame (S48).

この移動物体の重心位置が画像フレーム内に収まる最終位置であるか否かの判定は、下記式(7)を満たすか否かにより行われる。   Whether or not the center of gravity of the moving object is the final position within the image frame is determined based on whether or not the following equation (7) is satisfied.

[数7]
単位移動距離 > 移動物体の重心位置から移動方向の延長線上の画像フレーム端まで
の距離+α (7)
ここで、αは任意に設定できる定数値であり、単位移動距離の測定誤差や移動物体による速度変化を吸収するためのものである。
[Equation 7]
Unit moving distance> From the center of gravity of the moving object to the edge of the image frame on the extension line in the moving direction
Distance + α (7)
Here, α is a constant value that can be arbitrarily set, and is for absorbing a measurement error of a unit moving distance and a speed change caused by a moving object.

判定の結果、単位移動距離の方が大きく上記式(7)を満たす場合には移動物体の重心位置が画像フレーム内に収まる最終位置であると判定される(S48の「YES」)。   As a result of the determination, when the unit moving distance is larger and satisfies the above equation (7), it is determined that the center of gravity position of the moving object is the final position within the image frame (“YES” in S48).

移動物体の重心位置が画像フレーム内に収まる最終位置であると判定されると、移動物体が画像フレームの外に出ないようにモータ部50にパン・チルト制御を行わせて追尾するためのコマンド発行処理が行われる(S49)。   When it is determined that the center of gravity position of the moving object is the final position within the image frame, a command for tracking by causing the motor unit 50 to perform pan / tilt control so that the moving object does not go out of the image frame. An issuing process is performed (S49).

このコマンド発行処理は、第1実施形態において式(5)を用いて説明したコマンド発行処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。   Since this command issuance process is the same as the command issuance process described using the expression (5) in the first embodiment, a detailed description thereof will be omitted.

コマンド発行処理が行われた後のステップS50およびS51の処理は、第1実施形態における図3のステップS14およびS15の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。   Since the processing in steps S50 and S51 after the command issuance processing is the same as the processing in steps S14 and S15 of FIG. 3 in the first embodiment, detailed description thereof is omitted.

また、ステップS48において、単位移動距離の方が小さく上記式(7)を満たさない場合には次の動き検出においても移動物体を捉えることができると考えられ、移動物体の重心位置が画像フレーム内に収まる最終位置ではないと判定され(S48の「NO」)、ステップS43に戻り、動き検出処理から繰り返される。   In step S48, when the unit moving distance is smaller and the above equation (7) is not satisfied, it is considered that the moving object can be captured even in the next motion detection. It is determined that the final position does not fall within the range ("NO" in S48), the process returns to step S43, and the motion detection process is repeated.

また、ステップS44において動きが検出されたブロックがないと判断されたときには(S44の「NO」)、移動物体の重心位置が画像フレーム内に収まる最終位置を取り逃がした場合を考慮し、前回の動き検出処理で動きが検出されていたか否かが判定される(S52)。   When it is determined in step S44 that there is no block in which motion is detected (“NO” in S44), the previous motion is taken into account when the final position where the center of gravity of the moving object falls within the image frame is missed. It is determined whether or not motion has been detected in the detection process (S52).

前回の動き検出処理で動きが検出されていたときには(S52の「YES」)、ステップS49に移り前回の動き検出結果を基にコマンド発行処理が行われる。前回の動き検出処理で動きが検出されていないときには(S52の「NO」)、ステップS43に戻り、動き検出処理から繰り返される。   When a motion has been detected in the previous motion detection process (“YES” in S52), the process proceeds to step S49, and a command issue process is performed based on the previous motion detection result. When no motion is detected in the previous motion detection process (“NO” in S52), the process returns to step S43 and is repeated from the motion detection process.

以上の第2実施形態によれば、移動物体が画像フレームの枠から外に出る直前に移動物体の位置と移動速度とに基づいてパン・チルト制御を行うため、さらに高精度に移動物体を追尾して撮影を行うことができる。   According to the second embodiment described above, the pan / tilt control is performed based on the position and moving speed of the moving object immediately before the moving object goes out of the frame of the image frame. You can take a picture.

また、第2実施形態によれば、移動物体の速度変化等により移動物体の重心位置が画像フレーム内に収まる最終位置を取り逃がしてしまった場合にも、前回の動き検出に基づき続けて追尾して撮影を行うことができる。   Further, according to the second embodiment, even when the final position where the center of gravity of the moving object falls within the image frame is missed due to a change in the speed of the moving object, etc., tracking is continued based on the previous motion detection. Shooting can be performed.

本実施形態の監視カメラ2においては、単位移動距離を動きが検出される都度算出される場合について説明したが、数回の動き検出により算出された値の平均値を採用して移動物体の重心位置が画像フレーム内に収まる最終位置であるか否かの判定を行うようにしてもよい。   In the surveillance camera 2 of the present embodiment, the case where the unit movement distance is calculated every time motion is detected has been described. However, the average value of the values calculated by several motion detections is employed to determine the center of gravity of the moving object. It may be determined whether or not the position is the final position within the image frame.

《第3実施形態》
上記の第1実施形態および第2実施形態においては、速度が異なる複数種類の移動物体を対象にすることが可能であったが、第3実施形態では、人間、車、船舶などの一種類の移動物体、もしくは同程度の移動速度の移動物体を監視対象とする場合に適用する、より簡易な構成の監視カメラについて説明する。
<< Third Embodiment >>
In the first embodiment and the second embodiment described above, it was possible to target a plurality of types of moving objects having different speeds. However, in the third embodiment, a single type of person such as a human, a car, or a ship is used. A monitoring camera with a simpler configuration that is applied when a moving object or a moving object having the same moving speed is set as a monitoring target will be described.

〈第3実施形態による監視カメラの構成〉
本発明の第3実施形態による監視カメラの構成を、図10を参照して説明する。
<Configuration of Surveillance Camera According to Third Embodiment>
The configuration of the surveillance camera according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図10に示すように、本実施形態による監視カメラ3は、移動物体追尾制御装置40Cのパン・チルト制御部45Cに移動速度算出部を含まないことを除いては第1実施形態の構成と同様であるため、同一機能の処理部については詳細な説明を省略する。   As shown in FIG. 10, the surveillance camera 3 according to the present embodiment is the same as the configuration of the first embodiment except that the pan / tilt control unit 45C of the moving object tracking control device 40C does not include a moving speed calculation unit. Therefore, detailed description of the processing units having the same function is omitted.

本実施形態において、モータ制御部457は、重心位置解析部455により移動物体の重心位置が回転反応領域R内であると判定され、且つ回転判定設定部451において回転判定がonであると判定されたとき、つまり、移動物体が移動元方向の回転反応領域Rから入り、回転反応領域R外である画像フレームの中心付近領域を経由して移動先方向の回転反応領域R内に入ったときには、重心算出部452で算出された移動物体の重心位置と、監視カメラ3のチルト角と、予め記憶されている移動物体の移動速度とに基づいて、パン・チルト制御を行うためのコマンドを発行しモータ部50に送出する。   In this embodiment, the motor control unit 457 determines that the center of gravity position of the moving object is within the rotation reaction region R by the center of gravity position analysis unit 455 and determines that the rotation determination is on in the rotation determination setting unit 451. In other words, when the moving object enters from the rotation reaction area R in the movement source direction and enters the rotation reaction area R in the movement destination direction via the area near the center of the image frame outside the rotation reaction area R, A command for pan / tilt control is issued based on the position of the center of gravity of the moving object calculated by the center of gravity calculating unit 452, the tilt angle of the monitoring camera 3, and the moving speed of the moving object stored in advance. It is sent to the motor unit 50.

また、本実施形態による監視カメラ3は、図11に示すように、部屋の天井に設置され、チルト角が0度〜90度の範囲で回転可能であるものとする。   In addition, as shown in FIG. 11, the surveillance camera 3 according to the present embodiment is installed on the ceiling of a room and can rotate within a tilt angle range of 0 degrees to 90 degrees.

〈第3実施形態による監視カメラの動作〉
次に、本実施形態による監視カメラ3の動作を図3のフローチャートを参照して説明する。
<Operation of Surveillance Camera According to Third Embodiment>
Next, the operation of the monitoring camera 3 according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.

本実施形態においては、ステップS1〜S12の動作は第1実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。   In the present embodiment, the operations in steps S1 to S12 are the same as those in the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.

ステップS13において、モータ部50によりパン・チルト制御を行うためのコマンド発行処理が行われるときの処理について説明する。   A process when a command issuance process for performing pan / tilt control is performed by the motor unit 50 in step S13 will be described.

ここで、本実施形態においては、監視カメラ3はチルト角が0〜90度の範囲で回転可能な状態で部屋の天井に設置されている。   Here, in the present embodiment, the surveillance camera 3 is installed on the ceiling of the room in a state where it can rotate within a tilt angle range of 0 to 90 degrees.

このように設置された監視カメラ3で、上記のチルト角の範囲の中のある角度で人物を撮影して表示した場合、図12に示すように、監視カメラ3に近い位置にいる人物Qよりも遠方にいる人物Sのほうが画面上では小さく表示される。   When the monitoring camera 3 installed in this way captures and displays a person at a certain angle within the above tilt angle range, as shown in FIG. The person S who is far away is displayed smaller on the screen.

したがって、この人物Qと人物Sとでは、左右に移動する場合を比較すると、実際には同じ速度で動いていても、表示画面上における見かけの移動速度は監視カメラ3から近い程速くなる。この移動速度はチルト角によってもさらに異なり、チルト角が大きい(90度に近い)程早くなる。   Therefore, when the person Q and the person S move to the left and right, even if they actually move at the same speed, the apparent movement speed on the display screen increases as they are closer to the monitoring camera 3. This moving speed further varies depending on the tilt angle, and becomes faster as the tilt angle is larger (closer to 90 degrees).

この特長に基づいて、本実施形態においては監視カメラ3の回転距離を、移動物体の重心位置と、監視カメラ3のチルト角と、予め記憶されている移動物体の移動速度とに基づいて、パン・チルト制御を行うためのコマンドが発行されモータ部50に送出される。   Based on this feature, in this embodiment, the rotation distance of the monitoring camera 3 is determined based on the position of the center of gravity of the moving object, the tilt angle of the monitoring camera 3, and the moving speed of the moving object stored in advance. A command for performing tilt control is issued and sent to the motor unit 50.

具体的には監視カメラ3の回転距離は、下記式(8)のように算出される。   Specifically, the rotational distance of the monitoring camera 3 is calculated as in the following formula (8).

[数8]
カメラの回転距離=回転の最大距離−(回転の最大距離×領域係数×チルト角係数)
(8)
ここで回転の最大距離とは、予め記憶される、監視カメラ3と移動物体とが最も近い状態であるときの移動物体の移動速度、つまり最高速度で追尾するときの単位時間あたりの監視カメラ3の回転距離である。
[Equation 8]
Camera rotation distance = maximum rotation distance-(maximum rotation distance x area coefficient x tilt angle coefficient)
(8)
Here, the maximum rotation distance is the movement speed of the moving object stored in advance when the monitoring camera 3 and the moving object are closest, that is, the monitoring camera 3 per unit time when tracking at the maximum speed. Is the rotation distance.

また、領域係数とは、予め設定された図13のようなグラフに基づいて、画像フレーム内における移動物体の上下位置により算出される係数であり、画像フレーム内の下の位置になるほど係数は小さくなる。   The area coefficient is a coefficient calculated based on the vertical position of the moving object in the image frame based on a preset graph as shown in FIG. 13, and the coefficient becomes smaller as the position becomes lower in the image frame. Become.

さらに、チルト角係数とは、予め設定された図14のようなグラフに基づいて、監視カメラ3のチルト角により算出される係数であり、チルト角が大きくなる(90度に近くなる)ほど係数は小さくなる。これらの係数が小さいほど、上記式(8)により、カメラの回転距離は大きくなる。   Furthermore, the tilt angle coefficient is a coefficient calculated from the tilt angle of the surveillance camera 3 based on a preset graph as shown in FIG. 14, and the coefficient increases as the tilt angle increases (closer to 90 degrees). Becomes smaller. The smaller the coefficient, the greater the rotational distance of the camera according to the above equation (8).

このようにして算出されたカメラの回転距離で監視カメラ3が回転されるようにモータ制御部457でコマンドが発行されることにより、適切に追尾が行われる。   Tracking is appropriately performed by issuing a command by the motor control unit 457 so that the monitoring camera 3 is rotated by the calculated rotation distance of the camera.

また、ステップS14、S15の処理も第1実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。   Moreover, since the process of step S14, S15 is the same as that of 1st Embodiment, detailed description is abbreviate | omitted.

以上の第3実施形態によれば、移動速度を実測することなく、簡易な装置構成で高精度に移動物体を追尾して撮影を行うことができる。   According to the third embodiment described above, it is possible to perform shooting while tracking a moving object with high accuracy with a simple apparatus configuration without actually measuring the moving speed.

《第4実施形態》
第2実施形態において説明したように、なるべく画像フレーム枠に近い位置で移動物体が検出されたときに監視カメラのパン・チルト制御が開始されるようにして監視カメラをなるべく大きい距離で回転させるようが追尾性能は高くなる。しかし、前述したとおりモータによりカメラを回転させるときの初速が遅いため、図15(a)に示すように画像フレームに近い位置で人物Pが移動物体として検出され監視カメラのパン・チルト制御が開始されたときに、(b)に示すように一旦画像フレームから人物Pが消えてしまう場合がある。
<< 4th Embodiment >>
As described in the second embodiment, the panning / tilting control of the surveillance camera is started when a moving object is detected as close as possible to the image frame so that the surveillance camera is rotated by a distance as large as possible. However, the tracking performance is improved. However, as described above, since the initial speed when the camera is rotated by the motor is slow, the person P is detected as a moving object at a position close to the image frame as shown in FIG. In such a case, the person P may once disappear from the image frame as shown in FIG.

その後監視カメラの回転速度が徐々に上がり、(c)に示すように移動物体に追いつき初めて画像フレーム内に捉え始め、(d)に示すように人物Pが追尾されて撮影が続行されることになるが、(b)のように一旦移動物体が画像フレームから消えてしまうと画面の映像で移動物体を監視している監視員が心理的に安心して見ていることができない。   Thereafter, the rotation speed of the surveillance camera gradually increases, and as shown in (c), the camera first catches up with the moving object and starts to catch it in the image frame. Then, as shown in (d), the person P is tracked and shooting is continued. However, once the moving object disappears from the image frame as shown in (b), the monitoring person who monitors the moving object with the image on the screen cannot see it psychologically.

そこで、第4実施形態では、監視カメラの回転中に常に移動物体を画像フレーム内に捉えるように、パン・チルト制御を行うようにする。   Therefore, in the fourth embodiment, pan / tilt control is performed so that a moving object is always captured in an image frame while the surveillance camera is rotating.

〈第4実施形態による監視カメラの構成〉
本発明の第4実施形態である移動物体追尾制御装置を内蔵した監視カメラの構成を、図16を参照して説明する。同図に示すように、本実施形態を適用した監視カメラ4は、第2実施形態におけるパン・チルト制御部45Bに代わってパン・チルト制御部45Dを有する他は、第2実施形態の構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
<Configuration of Surveillance Camera According to Fourth Embodiment>
A configuration of a surveillance camera incorporating a moving object tracking control device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the surveillance camera 4 to which this embodiment is applied has the same configuration as that of the second embodiment except that it has a pan / tilt control unit 45D instead of the pan / tilt control unit 45B in the second embodiment. Since it is the same, detailed description is abbreviate | omitted.

パン・チルト制御部45Dは、重心算出部452と、移動速度算出部456と、モータ制御部457と、回転時間算出部460と、フレーム枠内判定部461とを備えている。   The pan / tilt control unit 45D includes a center-of-gravity calculation unit 452, a moving speed calculation unit 456, a motor control unit 457, a rotation time calculation unit 460, and an in-frame determination unit 461.

重心算出部452は、動き検出部44において動きが検出されたときに、この動きの重心位置を移動物体の重心位置として検出する。移動速度算出部456は、重心算出部452で算出された移動物体の重心位置の移動速度を算出して記憶する。モータ制御部457は、後述するフレーム枠内判定部461により、監視カメラ4の回転中に移動物体の重心位置が画像フレーム枠内からはみ出す時間があると判定されたときには、重心算出部452で算出された移動物体の重心位置と画像フレームの中心位置との距離に、移動速度算出部456で算出された移動速度に基づいて算出される移動物体の移動量を加算することにより、パン・チルト制御を行うためのコマンドを発行しモータ部50に送出する。   When a motion is detected by the motion detection unit 44, the center of gravity calculation unit 452 detects the center of gravity position of the movement as the center of gravity position of the moving object. The moving speed calculation unit 456 calculates and stores the moving speed of the center of gravity position of the moving object calculated by the center of gravity calculation unit 452. The motor control unit 457 calculates the gravity center calculation unit 452 when the frame frame determination unit 461 described later determines that the position of the center of gravity of the moving object protrudes from the image frame frame while the surveillance camera 4 is rotating. Pan / tilt control is performed by adding the moving amount of the moving object calculated based on the moving speed calculated by the moving speed calculating unit 456 to the distance between the center of gravity position of the moving object and the center position of the image frame. A command for performing is issued and sent to the motor unit 50.

回転時間算出部460は、次フレームにおける移動物体の重心位置である予測重心位置を算出し、監視カメラ4が撮影方向の変更を開始してからの経過時間である回転時間ごとに予め設定された速度で監視カメラ4の撮影方向が回転することにより、予測重心位置から移動速度算出部456で算出された移動速度で移動する移動物体が画像フレームの中心位置に捉えられて停止するまでの時間である、監視カメラ4の回転時間を算出する。フレーム枠内判定部461は、回転時間算出部460で算出された監視カメラ4の回転時間内に、「移動物体の移動距離」と、「監視カメラ4の視界の移動距離」および「次フレームにおける移動物体の予測重心位置から移動方向の延長線上の画像フレーム端までの距離」の和とを比較し、「移動物体の移動距離」のほうが常に小さいときには監視カメラ4の回転中に移動物体の重心位置が画像フレーム枠からはみ出すことはないと判定し、「移動物体の移動距離」のほうが大きい時点があると判定されたときには移動物体の重心位置が画像フレーム枠からはみ出すことがあると判定する。   The rotation time calculation unit 460 calculates a predicted gravity center position that is the gravity center position of the moving object in the next frame, and is set in advance for each rotation time that is an elapsed time since the monitoring camera 4 started changing the shooting direction. When the shooting direction of the monitoring camera 4 is rotated at a speed, the moving object moving at the moving speed calculated by the moving speed calculating unit 456 from the predicted gravity center position is captured at the center position of the image frame and stopped. A certain rotation time of the monitoring camera 4 is calculated. The in-frame determination unit 461 includes the “moving distance of the moving object”, the “moving distance of the visual field of the monitoring camera 4”, and “in the next frame within the rotation time of the monitoring camera 4 calculated by the rotation time calculation unit 460. Compared with the sum of the “distance from the predicted center of gravity of the moving object to the end of the image frame on the extension line in the moving direction”, and when the “movement distance of the moving object” is always smaller, the center of gravity of the moving object during the rotation of the monitoring camera 4 It is determined that the position does not protrude from the image frame frame, and when it is determined that there is a point in time when the “movement distance of the moving object” is larger, it is determined that the gravity center position of the moving object may protrude from the image frame frame.

〈第4実施形態による監視カメラの動作〉
次に、本実施形態において、監視カメラ4で移動物体を追尾して撮影するときの処理について説明する。
<Operation of Surveillance Camera According to Fourth Embodiment>
Next, in this embodiment, a process when the surveillance camera 4 tracks and moves a moving object will be described.

図17は、監視カメラ4で移動物体を追尾して撮影するときの移動物体追尾制御装置40Dの動作を示すフローチャートである。本実施形態においては、予め動き検出部44において動き検出処理が実行されるフレーム間隔、および動き検出部44において利用される閾値が設定値としてユーザの操作により操作入力部41から入力され、設定値記録部42に記録されている。   FIG. 17 is a flowchart showing the operation of the moving object tracking control device 40D when the surveillance camera 4 tracks and photographs a moving object. In the present embodiment, the frame interval at which the motion detection process is executed in the motion detection unit 44 and the threshold value used in the motion detection unit 44 are input from the operation input unit 41 as a set value by the user operation in advance. It is recorded in the recording unit 42.

監視カメラ4に電源が投入されると、初期設定として、移動物体追尾制御装置40D内のパン・チルト制御部45Dの移動速度算出部456で記憶される移動速度および回転時間算出部460で記憶される監視カメラ4の回転時間が「0」に初期化される(S61)。   When the monitoring camera 4 is turned on, the initial setting is stored in the moving speed and rotation time calculating unit 460 stored in the moving speed calculating unit 456 of the pan / tilt control unit 45D in the moving object tracking control device 40D. The rotation time of the monitoring camera 4 is initialized to “0” (S61).

このように初期設定された状態で監視カメラ42により撮影が開始され入射光が入射されると、第1実施形態と同様の処理で撮影された画像の画像フレームが表示装置等に出力されるとともに、動き検出部44で取得されてメモリ43に送出され記録される(S62)。   When shooting is started by the monitoring camera 42 and incident light is incident in the initial setting state as described above, an image frame of an image shot by the same processing as in the first embodiment is output to a display device or the like. The motion detector 44 acquires the data and sends it to the memory 43 for recording (S62).

また、動き検出部44では、取得された現在の画像フレームと、ステップS42の処理によりメモリ43に既に記録されている所定期間前の画像フレームとが比較され、画像フレーム内に動きがあるか否かが判定され動きが検出される(S63)。   Further, the motion detection unit 44 compares the acquired current image frame with the image frame before a predetermined period already recorded in the memory 43 by the process of step S42, and determines whether or not there is motion in the image frame. Is determined and a motion is detected (S63).

この動きが検出されるときの動き検出部44における詳細な処理は、第1実施形態において図5のフローチャートを用いて説明した処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。   Detailed processing in the motion detection unit 44 when this motion is detected is similar to the processing described using the flowchart of FIG. 5 in the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.

動き検出部44により動き検出処理が行われると、検出対象の画像フレームにおいて少なくとも1ブロックで動きが検出されたか否かが判断される(S64)。   When motion detection processing is performed by the motion detection unit 44, it is determined whether or not motion is detected in at least one block in the image frame to be detected (S64).

少なくとも1ブロックで動きが検出されていたときは(S64の「YES」)、パン・チルト制御部45Dの重心算出部452において動きの重心位置が移動物体の重心位置として算出される(S65)。   When the motion is detected in at least one block (“YES” in S64), the center of gravity calculation unit 452 of the pan / tilt control unit 45D calculates the center of gravity of the motion as the center of gravity of the moving object (S65).

この移動物体の重心位置の算出処理は、第1実施形態において式(2)を用いて説明した重心位置の算出処理と同様であるため詳細な説明は省略する。   Since the calculation process of the center of gravity position of the moving object is the same as the calculation process of the center of gravity position described using the expression (2) in the first embodiment, detailed description thereof is omitted.

移動物体の重心位置が算出されると、今回の動き検出が最初の動き検出である場合(前回の動き検出処理で動きが検出されていない場合)(S66の「YES」)は、ステップS63に戻り、再度動き検出処理が行われる。   When the center-of-gravity position of the moving object is calculated, if the current motion detection is the first motion detection (if no motion is detected in the previous motion detection process) (“YES” in S66), the process proceeds to step S63. Returning, the motion detection process is performed again.

今回の動き検出が最初の動き検出ではない場合(S66の「NO」)は、検出された移動物体の重心位置の移動速度が移動速度算出部456において算出されるとともに、回転時間算出部460において次フレームにおける移動物体の重心位置である予測重心位置が算出され、さらにこの予測重心位置から移動物体の追尾処理を開始して(すなわち監視カメラ4が回転し始めて)から移動物体を画像フレームの中心位置に捉えて監視カメラ4の回転が停止するまでの時間(監視カメラ4の回転時間)が算出される(S67)。ここで、本実施形態においては移動物体が等速で移動しているものとする。   When the current motion detection is not the first motion detection (“NO” in S66), the moving speed of the center of gravity position of the detected moving object is calculated by the moving speed calculating unit 456 and at the rotation time calculating unit 460. A predicted centroid position, which is a centroid position of the moving object in the next frame, is calculated, and tracking processing of the moving object is started from the predicted centroid position (that is, the monitoring camera 4 starts rotating), and then the moving object is set to the center of the image frame. A time (rotation time of the monitoring camera 4) until the rotation of the monitoring camera 4 is stopped by capturing the position is calculated (S67). Here, in this embodiment, it is assumed that the moving object is moving at a constant speed.

移動物体の重心位置の移動速度の算出処理は、第1実施形態において式(3)および(4)を用いて説明した移動速度の算出処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。   Since the calculation process of the moving speed of the center of gravity position of the moving object is the same as the calculation process of the moving speed described using the equations (3) and (4) in the first embodiment, detailed description thereof is omitted.

また、監視カメラ4の回転時間は、下記式(9)に基づいて算出される。   Further, the rotation time of the monitoring camera 4 is calculated based on the following formula (9).

[数9]
監視カメラ4の視界の移動距離(A)
=移動物体の予測重心位置と画像フレームの中心位置との距離(B)
+移動物体の移動距離(C)
=移動物体の予測重心位置と画像フレームの中心位置との距離(B)
+移動物体の重心位置の移動速度×監視カメラ4の回転時間 (9)
ここで、監視カメラ4の視界の移動距離(A)とは、監視カメラ4の回転前から回転後までの移動距離を画像フレーム内の画素数で示したものであり、監視カメラ4の視界に映っている同一の静止物を基に算出される。例えば、図18において監視カメラ4の回転前の視界を示す画像を(a)とし、回転後の視界を示す画像を(b)とすると、画像フレームの左枠から同一の静止物Zまでの距離(画素数)は、回転前の画像(a)ではX画素であり回転後の画像(b)ではY画素であるため、監視カメラ4の視界の移動距離は(X−Y)画素で示される。また、監視カメラ4の回転が開始されてからの、回転時間(秒)ごとの監視カメラ4の視界の移動距離は予め図19に示すように取得され回転時間算出部460に記憶されている。図19からもわかるように、監視カメラ4の回転は初速が遅いため回転時間が短いと監視カメラ4の視界の移動距離が短くなる。
[Equation 9]
Field of view movement distance of surveillance camera 4 (A)
= Distance between predicted center of gravity position of moving object and center position of image frame (B)
+ Moving distance of moving object (C)
= Distance between predicted center of gravity position of moving object and center position of image frame (B)
+ Moving speed of center of gravity of moving object x rotation time of surveillance camera 4 (9)
Here, the movement distance (A) of the field of view of the monitoring camera 4 is the movement distance from before the rotation of the monitoring camera 4 to after the rotation, expressed by the number of pixels in the image frame. Calculated based on the same stationary object shown. For example, in FIG. 18, when the image showing the field of view before rotation of the surveillance camera 4 is (a) and the image showing the field of view after rotation is (b), the distance from the left frame of the image frame to the same stationary object Z Since the number of pixels is X pixels in the image (a) before rotation and Y pixels in the image (b) after rotation, the movement distance of the field of view of the surveillance camera 4 is indicated by (XY) pixels. . Further, the movement distance of the field of view of the monitoring camera 4 for each rotation time (seconds) after the rotation of the monitoring camera 4 is started is acquired in advance as shown in FIG. 19 and stored in the rotation time calculation unit 460. As can be seen from FIG. 19, the monitoring camera 4 rotates at a low initial speed, so that the moving distance of the visual field of the monitoring camera 4 is shortened when the rotation time is short.

また、移動物体の予測重心位置と画像フレームの中心位置との距離(B)は、次フレームの予測画像である図20においては矢印(B)で示される距離である。   Further, the distance (B) between the predicted gravity center position of the moving object and the center position of the image frame is a distance indicated by an arrow (B) in FIG. 20 which is the predicted image of the next frame.

また、移動物体の重心位置の移動速度は移動速度算出部456で算出された値であり、上述したとおり本実施形態においては移動物体は等速で移動しているため、監視カメラ4の回転が開始されてからの回転時間(秒)ごとの移動物体の移動距離は図21に示すように正比例の関係で表される。   Further, the moving speed of the center of gravity position of the moving object is a value calculated by the moving speed calculating unit 456, and as described above, in this embodiment, the moving object is moving at a constant speed. The moving distance of the moving object every rotation time (seconds) from the start is expressed in a directly proportional relationship as shown in FIG.

本実施形態において、図19で示すような速度で回転する監視カメラ4で、図21に示すような速度で移動する移動物体の追尾する処理を、次フレームから開始したときの監視カメラ4の回転速度と移動物体の移動速度との関係を、図22に示す。   In this embodiment, the monitoring camera 4 that rotates at a speed as shown in FIG. 19 rotates the monitoring camera 4 when the tracking of a moving object that moves at a speed as shown in FIG. 21 is started from the next frame. The relationship between the speed and the moving speed of the moving object is shown in FIG.

図22に示すように、監視カメラ4の視界の移動距離(A)と、移動物体の予測重心位置と画像フレームの中心位置との距離(B)および移動物体の移動距離(C)の和とが等しくなる点(D)の時点の監視カメラ4の回転時間が、監視カメラ4が回転し始めてから移動物体を画像フレームの中心に捉えて監視カメラ4の回転が停止するまでの時間として算出される。   As shown in FIG. 22, the moving distance (A) of the field of view of the monitoring camera 4, the distance (B) between the predicted gravity center position of the moving object and the center position of the image frame, and the moving distance (C) of the moving object The rotation time of the monitoring camera 4 at the time of the point (D) at which they become equal is calculated as the time from when the monitoring camera 4 starts to rotate until the moving object is captured at the center of the image frame and the rotation of the monitoring camera 4 stops. The

次に、この算出された監視カメラ4の回転時間の間、常に下記式(10)を満たすか否かが判定されることにより、移動物体の重心位置が画像フレームからはみ出すことがあるか否かがフレーム枠内判定部461において判定される(S48)。   Next, it is determined whether or not the following expression (10) is always satisfied during the calculated rotation time of the monitoring camera 4 to determine whether or not the position of the center of gravity of the moving object may protrude from the image frame. Is determined by the in-frame determination unit 461 (S48).

[数10]
移動物体の移動距離(C)
<監視カメラ4の視界の移動距離(A)+予測重心位置から移動方向の延長線上の画
像フレーム端までの距離(E) (10)
ここで、予測重心位置から移動方向の延長線上の画像フレーム端までの距離(E)は、次フレームの予測画像である図20においては矢印(E)で示される距離である。
[Equation 10]
Moving distance of moving object (C)
<Moving distance of view of surveillance camera 4 (A) + Distance from predicted center of gravity position to end of image frame on extension line in moving direction (E) (10)
Here, the distance (E) from the predicted center-of-gravity position to the end of the image frame on the extension line in the moving direction is a distance indicated by an arrow (E) in FIG. 20 which is the predicted image of the next frame.

判定の結果、監視カメラ4の回転時間の間常に上記式(10)を満たし、回転中に移動物体の重心位置が画像フレームからはみ出すことがないと判定された場合には(S68の「NO」)、次の動き検出の時点から移動物体の追尾処理を開始して(すなわち監視カメラ4が回転し始めて)も移動物体を常に捉えることができると判定され、ステップS63に戻り、動き検出処理から繰り返される。   As a result of the determination, when it is determined that the above expression (10) is always satisfied during the rotation time of the monitoring camera 4 and the center of gravity of the moving object does not protrude from the image frame during the rotation (“NO” in S68). ), It is determined that the moving object can always be captured even when the tracking process of the moving object is started from the time of the next motion detection (that is, when the monitoring camera 4 starts to rotate), and the process returns to step S63 to start the motion detection process. Repeated.

また、ステップS68において監視カメラ4の回転時間の間に上記式(10)を満たさない時間があり、回転中に移動物体の重心位置が画像フレームからはみ出す可能性があると判定された場合には(S68「YES」)、この時点でモータ部50にパン・チルト制御を行わせて追尾するためのコマンド発行処理が行われる(S69)。   If it is determined in step S68 that there is a time that does not satisfy the above formula (10) during the rotation time of the monitoring camera 4 and the center of gravity of the moving object may protrude from the image frame during the rotation. (S68 “YES”), at this time, command issue processing for tracking by causing the motor unit 50 to perform pan / tilt control is performed (S69).

このコマンド発行処理は、第1実施形態において式(5)を用いて説明したコマンド発行処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。   Since this command issuance process is the same as the command issuance process described using the expression (5) in the first embodiment, a detailed description thereof will be omitted.

コマンド発行処理が行われた後のステップS70およびS71の処理は、第1実施形態における図3のステップS14およびS15の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。   Since the processing in steps S70 and S71 after the command issuance processing is the same as the processing in steps S14 and S15 in FIG. 3 in the first embodiment, detailed description thereof is omitted.

また、ステップS64において動きが検出されたブロックがないと判断されたときには(S64の「NO」)、移動物体の重心位置が画像フレーム内に常に収まる位置を取り逃がした場合を考慮し、前回の動き検出処理で動きが検出されていたか否かが判定される(S72)。   If it is determined in step S64 that there is no block in which motion has been detected (“NO” in S64), the previous motion is taken into consideration when the position where the center of gravity of the moving object always falls within the image frame is missed. It is determined whether or not motion has been detected in the detection process (S72).

前回の動き検出処理で動きが検出されていたときには(S72の「YES」)、ステップS69に移り前回の動き検出結果を基にコマンド発行処理が行われる。前回の動き検出処理で動きが検出されていないときには(S72の「NO」)、ステップS63に戻り、動き検出処理から繰り返される。   When a motion is detected in the previous motion detection process (“YES” in S72), the process proceeds to step S69, and a command issue process is performed based on the previous motion detection result. When no motion is detected in the previous motion detection process (“NO” in S72), the process returns to step S63 and is repeated from the motion detection process.

以上の第4実施形態によれば、監視カメラの初速が遅い場合にも、回転中に一時的に移動物体が画像フレームからはみ出すことがなく常に画像フレーム内に捉えるようにパン・チルト制御を行うため、さらに高精度に移動物体を追尾して撮影を行うことができる。   According to the above fourth embodiment, even when the initial speed of the surveillance camera is slow, pan / tilt control is performed so that a moving object does not temporarily protrude from the image frame during rotation and is always captured in the image frame. Therefore, it is possible to perform shooting while tracking a moving object with higher accuracy.

なお、上述した第1〜第4実施形態のいずれかで利用される動き検出のブロック数、動き検出のフレーム間隔、動き検出を行う際に利用される閾値(感度:Th)、回転反応領域Rの位置等は、ユーザにより操作入力部41が操作されることにより変更することも可能である。   The number of motion detection blocks used in any of the first to fourth embodiments described above, the frame interval of motion detection, the threshold value (sensitivity: Th) used when performing motion detection, and the rotation reaction region R These positions and the like can be changed by operating the operation input unit 41 by the user.

また、上記の第1実施形態〜第4実施形態のいずれかの移動物体追尾制御装置の機能構成をプログラム化してコンピュータに組み込むことにより、当該コンピュータを移動物体追尾制御装置として機能させることも可能である。   Moreover, it is also possible to make the computer function as a moving object tracking control device by programming the functional configuration of the moving object tracking control device according to any of the first to fourth embodiments described above into a computer. is there.

本発明の第1実施形態である移動物体追尾制御装置40Aを内蔵する監視カメラ1の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the surveillance camera 1 incorporating the moving object tracking control apparatus 40A which is 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態および第3実施形態による移動物体追尾制御装置40A,40Cで予め画像フレーム内に設定される回転反応領域Rの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the rotation reaction area | region R preset in an image frame with the moving object tracking control apparatuses 40A and 40C by 1st Embodiment and 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態および第3実施形態による移動物体追尾制御装置40A,40Cを内蔵する監視カメラ1,3の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the surveillance cameras 1 and 3 incorporating the moving object tracking control apparatuses 40A and 40C by 1st Embodiment and 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態〜第3実施形態による移動物体追尾制御装置40A,40Cを内蔵する監視カメラ1,3で撮影する撮影エリア内を、人物Pが移動するときの状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a state when the person P moves in the imaging | photography area which image | photographs with the monitoring cameras 1 and 3 incorporating the moving object tracking control apparatuses 40A and 40C by 1st Embodiment-3rd Embodiment of this invention. is there. 本発明の第1実施形態〜第3実施形態による移動物体追尾制御装置40A,40B,40Cを内蔵する監視カメラ1〜3で動き検出を行うときの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement when performing motion detection with the surveillance cameras 1-3 which incorporate the moving object tracking control apparatus 40A, 40B, 40C by 1st Embodiment-3rd Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態〜第3実施形態による移動物体追尾制御装置40A,40B,40Cを内蔵する監視カメラ1〜3で動きを検出する際に所定数に分割された画像フレームを示す説明図である。Explanatory drawing which shows the image frame divided | segmented into predetermined number when detecting the motion with the surveillance cameras 1-3 which incorporate the moving object tracking control apparatus 40A, 40B, 40C by 1st Embodiment-3rd Embodiment of this invention. It is. 本発明の第2実施形態による移動物体追尾制御装置40Bで検出された、画像フレーム内の移動物体の重心の履歴を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the log | history of the gravity center of the moving object in the image frame detected by the moving object tracking control apparatus 40B by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態による移動物体追尾制御装置40Bを内蔵する監視カメラ2の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the surveillance camera 2 incorporating the moving object tracking control apparatus 40B by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態による移動物体追尾制御装置40Bを内蔵する監視カメラ2の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the surveillance camera 2 incorporating the moving object tracking control apparatus 40B by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態による移動物体追尾制御装置40Cを内蔵する監視カメラ3の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the surveillance camera 3 incorporating the moving object tracking control apparatus 40C by 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態による移動物体追尾制御装置40Cを内蔵する監視カメラ3が部屋の天井に設置された状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state by which the surveillance camera 3 incorporating the moving object tracking control apparatus 40C by 3rd Embodiment of this invention was installed in the ceiling of the room. 本発明の第3実施形態による移動物体追尾制御装置40Cを内蔵する監視カメラ3で移動物体である人物を撮影し表示したときの一例を示す画面構成図である。It is a screen block diagram which shows an example when the person who is a moving object is image | photographed and displayed with the monitoring camera 3 incorporating the moving object tracking control apparatus 40C by 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態による移動物体追尾制御装置40Cにおいて監視カメラ3の回転距離を算出する際に利用される、画像フレーム内の移動物体の重心位置に対する領域係数を示すグラフである。It is a graph which shows the area | region coefficient with respect to the gravity center position of the moving object in an image frame utilized when calculating the rotational distance of the monitoring camera 3 in the moving object tracking control apparatus 40C by 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態による移動物体追尾制御装置40Cにおいて監視カメラ3の回転距離を算出する際に利用される、監視カメラ3のチルト角に対するチルト角係数を示すグラフである。It is a graph which shows the tilt angle coefficient with respect to the tilt angle of the surveillance camera 3 utilized when calculating the rotational distance of the surveillance camera 3 in the moving object tracking control apparatus 40C by 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態による移動物体追尾制御装置40Bを内蔵する監視カメラ2で移動物体である人物を撮影し表示したときの一例を示す画面構成図である。It is a screen block diagram which shows an example when the person who is a moving object is image | photographed and displayed with the monitoring camera 2 incorporating the moving object tracking control apparatus 40B by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態による移動物体追尾制御装置40Dを内蔵する監視カメラ4の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the surveillance camera 4 incorporating the moving object tracking control apparatus 40D by 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態による移動物体追尾制御装置40Dを内蔵する監視カメラ4の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the surveillance camera 4 incorporating the moving object tracking control apparatus 40D by 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態による移動物体追尾制御装置40Dを内蔵する監視カメラ4で撮影した(a)回転前の視界と、(b)回転後の視界を表示したときの一例を示す画面構成図である。The screen block diagram which shows an example when (a) the visual field before rotation image | photographed with the surveillance camera 4 incorporating the moving object tracking control apparatus 40D by 4th Embodiment of this invention, and (b) the visual field after rotation are displayed. It is. 本発明の第4実施形態による移動物体追尾制御装置40Dを内蔵する監視カメラ4の回転時間ごとの監視カメラ4の視界の移動距離を示すグラフである。It is a graph which shows the movement distance of the visual field of the monitoring camera 4 for every rotation time of the monitoring camera 4 which incorporates the moving object tracking control apparatus 40D by 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態による移動物体追尾制御装置40Dを内蔵する監視カメラ4で撮影した画像の次フレームの予測画像を示す画面構成図である。It is a screen block diagram which shows the estimated image of the next frame of the image image | photographed with the monitoring camera 4 incorporating the moving object tracking control apparatus 40D by 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態による移動物体追尾制御装置40Dを内蔵する監視カメラ4の回転時間ごとの移動物体の移動距離を示すグラフである。It is a graph which shows the moving distance of the moving object for every rotation time of the surveillance camera 4 incorporating the moving object tracking control apparatus 40D by 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態による移動物体追尾制御装置40Dを内蔵する監視カメラ4の、回転時間ごとの監視カメラ4の視界の移動距離と移動物体の移動距離との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the moving distance of the visual field of the monitoring camera 4 for every rotation time, and the moving distance of a moving object of the monitoring camera 4 incorporating the moving object tracking control apparatus 40D by 4th Embodiment of this invention. 従来の監視カメラにおける、静止状態から最高の速度設定でパン回転させたときのカメラの移動時間と移動距離との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the moving time and moving distance of a camera when panning is rotated at a maximum speed setting from a stationary state in a conventional surveillance camera.

符号の説明Explanation of symbols

1,2,3…監視カメラ
10…撮像素子
20…画像入力部
30…画像出力部
40A,40B,40C、40D…移動物体追尾制御装置
41…操作入力部
42…設定値記録部
43…メモリ
44…動き検出部
45A,45B,45C、45D…パン・チルト制御部
50…モータ部
451…回転判定設定部
452…重心算出部
453…無検出時間測定タイマ
454…タイマ制御部
455…重心位置解析部
456…移動速度算出部
457…モータ制御部
458…単位移動距離算出部
459…最終位置判定部
460…回転時間算出部
461…フレーム枠内判定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2, 3 ... Surveillance camera 10 ... Image sensor 20 ... Image input part 30 ... Image output part 40A, 40B, 40C, 40D ... Moving object tracking control apparatus 41 ... Operation input part 42 ... Setting value recording part 43 ... Memory 44 ... motion detection units 45A, 45B, 45C, 45D ... pan / tilt control unit 50 ... motor unit 451 ... rotation determination setting unit 452 ... center of gravity calculation unit 453 ... non-detection time measurement timer 454 ... timer control unit 455 ... center of gravity position analysis unit 456 ... Movement speed calculation unit 457 ... Motor control unit 458 ... Unit movement distance calculation unit 459 ... Final position determination unit 460 ... Rotation time calculation unit 461 ... In-frame determination unit

Claims (4)

回転により撮影方向を変更する機能を有する撮像装置に移動物体を追尾して撮影させるために、前記撮像装置の撮影方向の回転を制御する移動物体追尾制御装置において、
時系列に入力された、前記撮像装置により撮影され生成された画像フレームの、最新の画像フレームと所定期間前に入力された画像フレームとを比較して動きを検出する動き検出部と、
前記動き検出部において検出された動きの重心位置を前記移動物体の重心位置として算出する重心算出部と、
前記重心算出部で算出された移動物体の重心位置が、予め設定された、前記画像フレームの各方向のフレーム端から所定距離内の領域である回転反応領域内にあるか否かを判定する重心位置解析部と、
前記重心位置解析部により前記移動物体の重心位置が回転反応領域外の領域である前記画像フレームの中心付近領域にあると判定されたときに、前記重心算出部において算出された前記移動物体の重心位置と前記所定期間前に画像フレームが入力された際に前記重心算出部で算出された前記移動物体の重心位置との差分と、前記画像フレームが入力されるフレームレートとに基づいて前記移動物体の移動速度を算出する移動速度算出部と、
前記移動物体の重心位置が前記回転反応領域外である前記画像フレームの中心付近領域を経由して移動先方向の前記回転反応領域内に入ったときに、前記重心算出部で算出された前記移動物体の重心位置と前記画像フレームの中心位置との距離に、前記移動速度算出部で算出された前記移動物体の移動速度に基づいて算出される前記移動物体の移動量を加算することにより前記撮像装置の回転距離を算出し、この回転距離に基づいて前記撮像装置の撮影方向を回転させるための制御信号を生成して前記撮像装置に送信するモータ制御部と、
を備えることを特徴とする移動物体追尾制御装置。
In the moving object tracking control device that controls the rotation of the imaging direction of the imaging device in order to cause the imaging device having a function of changing the imaging direction by rotation to track and image the moving object,
A motion detection unit that detects motion by comparing a latest image frame and an image frame input before a predetermined period of the image frames captured and generated by the imaging device in time series;
A centroid calculating unit that calculates a centroid position of the motion detected by the motion detecting unit as a centroid position of the moving object;
The center of gravity for determining whether or not the center of gravity position of the moving object calculated by the center of gravity calculating unit is within a rotation reaction region that is a predetermined distance from a frame end in each direction of the image frame. A position analysis unit;
The centroid position of the moving object calculated by the centroid calculation unit when the centroid position analysis unit determines that the centroid position of the moving object is in a region near the center of the image frame that is an area outside the rotation reaction region. The moving object based on the difference between the position and the gravity center position of the moving object calculated by the gravity center calculating unit when the image frame is input before the predetermined period and the frame rate at which the image frame is input A moving speed calculation unit for calculating the moving speed of
The movement calculated by the barycentric calculation unit when the barycentric position of the moving object enters the rotation reaction area in the destination direction via the area near the center of the image frame that is outside the rotation reaction area. The imaging is performed by adding the moving amount of the moving object calculated based on the moving speed of the moving object calculated by the moving speed calculating unit to the distance between the gravity center position of the object and the center position of the image frame. A motor control unit that calculates a rotation distance of the apparatus, generates a control signal for rotating a shooting direction of the imaging apparatus based on the rotation distance, and transmits the control signal to the imaging apparatus;
A moving object tracking control device comprising:
回転により撮影方向を変更する機能を有する撮像装置に移動物体を追尾して撮影させるために、前記撮像装置の撮影方向の回転を制御する移動物体追尾制御装置において、
時系列に入力された、前記撮像装置により撮影され生成された画像フレームの、最新の画像フレームと所定期間前に入力された画像フレームとを比較して動きを検出する動き検出部と、
前記動き検出部において検出された動きの重心位置を前記移動物体の重心位置として算出する重心算出部と、
前記重心算出部において算出された前記移動物体の重心位置と前記所定期間前に画像フレームが入力された際に前記重心算出部で算出された前記移動物体の重心位置との差分と、前記画像フレームが入力されるフレームレートとに基づいて前記移動物体の移動速度を算出する移動速度算出部と、
前記重心算出部において算出された前記移動物体の重心位置と前記所定期間前に画像フレームが入力された際に前記重心算出部で算出された前記移動物体の重心位置とに基づいて単位時間あたりの前記移動物体の移動距離である単位移動距離を算出する単位移動距離算出部と、
前記単位移動距離算出部で算出された前記移動物体の単位移動距離が前記重心算出部で算出された移動物体の重心位置から前記移動物体の移動方向の延長線上の画像フレーム端までの距離より大きいときには前記移動物体の重心位置が画像フレーム内に収まる最終位置であると判定する最終位置判定部と、
前記最終位置判定部において前記移動物体の重心位置が画像フレーム内に収まる最終位置であると判定されたときには前記重心算出部で算出された前記移動物体の重心位置と前記画像フレームの中心位置との距離に、前記移動速度算出部で算出された前記移動物体の移動速度に基づいて算出される前記移動物体の移動量を加算することにより前記撮像装置の回転距離を算出し、この回転距離に基づいて前記撮像装置の撮影方向を回転させるための制御信号を生成して前記撮像装置に送信するモータ制御部と、
を備えることを特徴とする移動物体追尾制御装置。
In the moving object tracking control device that controls the rotation of the imaging direction of the imaging device in order to cause the imaging device having a function of changing the imaging direction by rotation to track and image the moving object,
A motion detection unit that detects motion by comparing a latest image frame and an image frame input before a predetermined period of the image frames captured and generated by the imaging device in time series;
A centroid calculating unit that calculates a centroid position of the motion detected by the motion detecting unit as a centroid position of the moving object;
The difference between the centroid position of the moving object calculated by the centroid calculation unit and the centroid position of the moving object calculated by the centroid calculation unit when the image frame is input before the predetermined period, and the image frame A moving speed calculation unit that calculates a moving speed of the moving object based on a frame rate to which
Based on the centroid position of the moving object calculated by the centroid calculation unit and the centroid position of the moving object calculated by the centroid calculation unit when an image frame is input before the predetermined period, A unit moving distance calculating unit that calculates a unit moving distance that is a moving distance of the moving object;
The unit moving distance of the moving object calculated by the unit moving distance calculation unit is larger than the distance from the center of gravity position of the moving object calculated by the center of gravity calculation unit to the end of the image frame on the extension line in the moving direction of the moving object. A final position determination unit that determines that the position of the center of gravity of the moving object is sometimes the final position within an image frame;
When the final position determining unit determines that the center of gravity of the moving object is the final position within the image frame, the center of gravity of the moving object calculated by the center of gravity calculating unit and the center position of the image frame The rotational distance of the imaging device is calculated by adding the moving amount of the moving object calculated based on the moving speed of the moving object calculated by the moving speed calculation unit to the distance, and based on this rotational distance A motor control unit that generates a control signal for rotating the shooting direction of the imaging device and transmits the control signal to the imaging device;
A moving object tracking control device comprising:
回転により撮影方向を変更する機能を有する撮像装置に移動物体を追尾して撮影させるために、前記撮像装置の撮影方向の回転を制御する移動物体追尾制御装置において、
時系列に入力された、前記撮像装置により撮影され生成された画像フレームの、最新の画像フレームと所定期間前に入力された画像フレームとを比較して動きを検出する動き検出部と、
前記動き検出部において検出された動きの重心位置を前記移動物体の重心位置として算出する重心算出部と、
前記重心算出部で算出された移動物体の重心位置が、予め設定された、前記画像フレームの各方向のフレーム端から所定距離内の領域である回転反応領域内にあるか否かを判定する重心位置解析部と、
前記移動物体の重心位置が前記回転反応領域外である前記画像フレームの中心付近領域を経由して移動先方向の前記回転反応領域内に入ったときに、予め設定された前記移動物体の移動速度と前記撮像装置の撮影方向のチルト角とに基づいて前記撮像装置の回転距離を算出し、この回転距離に基づいて前記撮像装置の撮影方向を回転させるための制御信号を生成して前記撮像装置に送信するモータ制御部と、
を備えることを特徴とする移動物体追尾制御装置。
In the moving object tracking control device that controls the rotation of the imaging direction of the imaging device in order to cause the imaging device having a function of changing the imaging direction by rotation to track and image the moving object,
A motion detection unit that detects motion by comparing a latest image frame and an image frame input before a predetermined period of the image frames captured and generated by the imaging device in time series;
A centroid calculating unit that calculates a centroid position of the motion detected by the motion detecting unit as a centroid position of the moving object;
The center of gravity for determining whether or not the center of gravity position of the moving object calculated by the center of gravity calculating unit is within a rotation reaction region that is a predetermined distance from a frame end in each direction of the image frame. A position analysis unit;
The moving speed of the moving object set in advance when the center of gravity of the moving object enters the rotation reaction area in the movement destination direction via the area near the center of the image frame that is outside the rotation reaction area. And a tilt angle in the shooting direction of the imaging device to calculate a rotation distance of the imaging device, and generate a control signal for rotating the shooting direction of the imaging device based on the rotation distance to generate the control signal. A motor controller to transmit to
A moving object tracking control device comprising:
回転により撮影方向を変更する機能を有する撮像装置に移動物体を追尾して撮影させるために、前記撮像装置の撮影方向の回転を制御する移動物体追尾制御装置において、
時系列に入力された、前記撮像装置により撮影され生成された画像フレームの、最新の画像フレームと所定期間前に入力された画像フレームとを比較して動きを検出する動き検出部と、
前記動き検出部において検出された動きの重心位置を前記移動物体の重心位置として算出する重心算出部と、
前記重心算出部において算出された前記移動物体の重心位置と前記所定期間前に画像フレームが入力された際に前記重心算出部で算出された前記移動物体の重心位置との差分と、前記画像フレームが入力されるフレームレートとに基づいて前記移動物体の移動速度を算出する移動速度算出部と、
前記重心算出部において算出された前記移動物体の重心位置と前記移動速度算出部において算出された前記移動物体の移動速度とから、次に入力されるフレームにおける前記移動物体の重心位置である予測重心位置を算出し、前記撮像装置が撮影方向の変更を開始してからの経過時間である回転時間ごとに予め設定された速度で前記撮像装置の撮影方向が回転することにより、前記予測重心位置から前記移動速度算出部で算出された移動速度で移動する前記移動物体が前記画像フレームの所定位置に捉えられるまでの前記撮像装置の回転時間を算出する回転時間算出部と、
前記回転時間算出部で算出された前記撮像装置の回転時間内に、前記移動速度算出部で算出された移動速度で移動する前記移動物体の前記画像フレーム内における移動距離が、前記撮像装置が前記予め設定された速度で撮影方向が回転することにより移動する撮影される視界の移動距離と、前記予測重心位置から前記移動物体の移動方向の延長線上の画像フレーム端までの距離との和よりも大きくなることにより、前記移動物体の重心位置が画像フレーム枠からはみ出す時点があるか否かを判定するフレーム枠内判定部と、
前記フレーム枠内判定部において前記移動物体の重心位置が画像フレーム枠からはみ出す時点があると判定されたときには前記重心算出部で算出された前記移動物体の重心位置と前記画像フレームの中心位置との距離に、前記移動速度算出部で算出された前記移動物体の移動速度に基づいて算出される前記移動物体の移動量を加算することにより前記撮像装置の回転距離を算出し、この回転距離に基づいて前記撮像装置の撮影方向を回転させるための制御信号を生成して前記撮像装置に送信するモータ制御部と、
を備えることを特徴とする移動物体追尾制御装置。
In the moving object tracking control device that controls the rotation of the imaging direction of the imaging device in order to cause the imaging device having a function of changing the imaging direction by rotation to track and image the moving object,
A motion detection unit that detects motion by comparing a latest image frame and an image frame input before a predetermined period of the image frames captured and generated by the imaging device in time series;
A centroid calculating unit that calculates a centroid position of the motion detected by the motion detecting unit as a centroid position of the moving object;
The difference between the centroid position of the moving object calculated by the centroid calculation unit and the centroid position of the moving object calculated by the centroid calculation unit when the image frame is input before the predetermined period, and the image frame A moving speed calculation unit that calculates a moving speed of the moving object based on a frame rate to which
A predicted centroid that is a centroid position of the moving object in the next input frame from the centroid position of the moving object calculated by the centroid calculating unit and the moving speed of the moving object calculated by the moving speed calculating unit. By calculating the position and rotating the imaging direction of the imaging device at a preset speed for each rotation time that is an elapsed time since the imaging device started changing the imaging direction, A rotation time calculation unit that calculates a rotation time of the imaging device until the moving object that moves at the movement speed calculated by the movement speed calculation unit is captured at a predetermined position of the image frame;
The moving distance within the image frame of the moving object that moves at the moving speed calculated by the moving speed calculating unit within the rotation time of the imaging apparatus calculated by the rotating time calculating unit is determined by the imaging device. More than the sum of the moving distance of the field of view to be taken that moves when the shooting direction rotates at a preset speed and the distance from the predicted center of gravity position to the edge of the image frame on the extension line of the moving direction of the moving object An in-frame frame determination unit that determines whether or not there is a point in time when the center of gravity of the moving object protrudes from the image frame frame by becoming larger;
When it is determined by the intra-frame frame determination unit that there is a time when the center of gravity position of the moving object protrudes from the image frame frame, the center of gravity position of the moving object calculated by the center of gravity calculation unit and the center position of the image frame The rotational distance of the imaging device is calculated by adding the moving amount of the moving object calculated based on the moving speed of the moving object calculated by the moving speed calculation unit to the distance, and based on this rotational distance A motor control unit that generates a control signal for rotating the shooting direction of the imaging device and transmits the control signal to the imaging device;
A moving object tracking control device comprising:
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