JP2010028415A - 監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な操作で同一の被写体を確実に監視する。
【解決手段】視点に合焦させるオートフォーカス機能と視点までの距離を測定する距離測定機能とを備える複数台のカメラ２ａ〜２ｃと、各カメラ２ａ〜２ｃの位置および角度を調節するカメラ調節機構３ａ〜３ｃと、これらカメラ２ａ〜２ｃおよびカメラ調節機構３ａ〜３ｃを制御する制御部４と、いずれか一台のカメラ２ａ〜２ｃを操作する操作部５とを備え、カメラ２ａ〜２ｃが、同一の視点を異なる方向から撮影する位置に配置され、制御部４が、カメラ２ａの距離測定機能により測定された視点までの距離に基づいて全てのカメラ２ａ〜２ｃの視点の座標を一致させるようにカメラ調節機構３ａ〜３ｃを制御する監視システム１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は監視システムに関するものである。

従来、複数台のカメラが相互に連携する監視システムが知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。
この監視システムは、複数台のカメラの撮影範囲に跨って移動する移動体を監視するためのシステムである。

特開２００５−１２５５６号公報 特開２００７−１４２５２７号公報

しかしながら、例えば、細胞研究製造機関における培養技術者の作業手順等の監視においては、作業手順にミスや取り違えがないように、同一の被写体を同時に複数方向から撮影して監視する必要がある。
この場合に、全てのカメラを個別に操作するのは、操作が煩雑であり、手間と時間がかかるという不都合がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡易な操作で同一の被写体を確実に監視することができる監視システムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、視点に合焦させるオートフォーカス機能と視点までの距離を測定する距離測定機能とを備える複数台のカメラと、各カメラの位置および角度を調節するカメラ調節機構と、これら前記カメラおよび前記カメラ調節機構を制御する制御部と、いずれか一台のカメラを操作する操作部とを備え、前記カメラが、同一の視点を異なる方向から撮影する位置に配置され、前記制御部が、前記カメラの距離測定機能により測定された視点までの距離に基づいて全ての前記カメラの視点の座標を一致させるように前記カメラ調節機構を制御する監視システムを提供する。

本発明によれば、操作部が操作されるといずれか一台のカメラのカメラ調節機構が駆動されて、カメラの位置および角度が変更されると、そのカメラのオートフォーカス機能によって合焦される視点の位置が変動する。カメラに設けられた距離測定機能によって視点までの距離が測定されるので、制御部は、そのカメラの角度と距離とに基づいて視点の座標を算出することができる。

そして、制御部は、全てのカメラの視点の座標を一致させるように他のカメラのカメラ調節機構を作動させる。これにより、全てのカメラが同一の視点を異なる方向から同時に撮影するようになる。したがって、カメラ毎に別個に操作部を設けることなく、同一の被写体を異なる方向から確実に監視することができる。

また、操作部により操作されているカメラ以外のカメラの視界が障害物によって遮られても、制御部が、全てのカメラの視点の座標を一致させるようにカメラ調節機構を作動させるので、障害物による視界の遮断が解消した後には、同じ被写体を撮影し続けることができる。

上記発明においては、前記制御部が、前記操作部によって操作されている前記カメラの合焦位置が所定の閾値を越えて変動したときに、前記操作部により操作されるカメラを他のカメラに切り替えることとしてもよい。
このようにすることで、操作部により操作しているカメラの視界が障害物によって遮られたときに、制御部が操作部により操作されるカメラを切り替えて、他のカメラが撮影している被写体における視点の位置に全てのカメラの視点の位置が一致させられる。これにより、操作しているカメラの視界が遮られても、被写体を見失うことなく監視し続けることができる。

また、上記発明においては、前記制御部が、前記操作部によって操作されている前記カメラの合焦位置が所定の閾値を超えて継続的に変動した時間を計測し、計測された時間が所定時間にわたる場合に、前記操作部により操作されるカメラを他のカメラに切り替えてもよい。
このようにすることで、操作部により操作しているカメラの視界が瞬間的に障害物によって遮られた場合に、操作部により操作されるカメラが他のカメラに切り替わってしまう不都合を回避して、安定した観察を行うことができる。そして、比較的長時間にわたって遮られた場合に、操作部により操作されるカメラを切り替えて、他のカメラが撮影している被写体における視点の位置に全てのカメラの視点の位置を一致させる。これにより、操作しているカメラの視界が遮られても、被写体を見失うことなく監視し続けることができる。

また、上記発明においては、前記カメラが、撮影倍率を変更するズーム機能を備え、前記制御部が、全てのカメラにより取得される画像中の被写体の像高が略一致するようにズーム機能を制御することとしてもよい。
このようにすることで、操作部により操作されているカメラにより撮影されている被写体が、他のカメラによっても同等の大きさに撮影されるので、カメラが切り替えられても、監視者が違和感なく監視し続けることができる。

本発明によれば、簡易な操作で同一の被写体を確実に監視することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る監視システム１について、図１〜図５を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る監視システム１は、図１に示されるように、共通の被写体Ｐを異なる角度から撮影する複数台のカメラ２ａ〜２ｃと、該カメラ２ａ〜２ｃの位置および角度を調節可能なカメラ調節機構３ａ〜３ｃと、カメラ２ａ〜２ｃおよびカメラ調節機構３ａ〜３ｃを制御する制御部４と、複数台のカメラ２ａ〜２ｃの内の１台のカメラ２ａおよびカメラ調節機構３ａを操作する操作部５と、各カメラ２ａ〜２ｃにより取得された画像Ｇａ〜Ｇｃを表示するモニタ６とを備えている。

カメラ２ａ〜２ｃは、視点に合焦させるオートフォーカス機能と、視点までの距離を測定する距離測定機能と、撮影倍率（ズーム倍率）を調節するズーム機能とを備えている。オートフォーカス機能は、取得される画像Ｇａ〜Ｇｃの中心近傍の領域におけるコントラストが最も高くなるように、焦点位置を光軸方向に移動させるようになっている。距離測定機能は、オートフォーカス機能によって焦点位置が設定されたときの光学系の位置に基づいて、カメラ２ａ〜２ｃの動作の基準点Ｑａ〜Ｑｃから視点までの距離を測定するようになっている。

ズーム機能は、取得される画像Ｇａ〜Ｇｃ中における被写体Ｐの像高を所定の倍率範囲内において無段階に変化させるように、図示しないズーム光学系を構成する１以上のレンズを光軸方向に移動させるようになっている。
カメラ調節機構は、カメラ２ａ〜２ｃをＸ，Ｙ，Ｚ方向に直線移動させ、かつ、上述した基準点Ｑａ〜Ｑｃ回りに水平回転および垂直回転させるようになっている。

操作部５は、複数台の内から選択された１台のカメラ２ａ（以下、メインカメラ２ａという。）のズーム倍率を操作するとともに、カメラ調節機構３ａによるカメラ２ａの位置および角度を操作することができるようになっている。操作部５としては、キーボード、ダイヤル、ジョイスティック等任意の手段を採用することができる。
モニタ６は、例えば、図２に示されるように、メインカメラ２ａにより取得された画像Ｇａを主画面によって表示する一方、他のカメラ２ｂ，２ｃ（以下、サブカメラ２ｂ，２ｃという。）により取得された画像Ｇｂ，Ｇｃについては副画面によって小さく表示するようになっている。

制御部４は、図３に示されるように、メインカメラ２ａのオートフォーカス機能および距離測定機能により測定されたメインカメラ２ａの動作の基準点Ｑａから視点までの距離と、カメラ調節機構３ａによるメインカメラ２ａの位置および角度とに基づいて、視点の座標を算出するようになっている。そして、制御部４は、サブカメラ２ｂ，２ｃについては、オートフォーカス機能を停止し、その視点が、メインカメラ２ａの視点と一致するように、視点の座標から、焦点位置、カメラ調節機構３ａによるサブカメラ２ｂ，２ｃの位置および角度を算出し、サブカメラ２ｂ，２ｃおよびそのカメラ調節機構３ｂ，３ｃを制御するようになっている。

また、制御部４は、メインカメラ２ａのオートフォーカス機能によりフォーカス位置が所定の閾値を越えて大きく変動した場合あるいはフォーカスが失われた場合には、メインカメラ２ａと被写体Ｐとの間に障害物が配置されたものと判断して、操作部５による制御をいずれかのサブカメラ２ｂ，２ｃに切り替えるようになっている。サブカメラであったカメラ２ｂ（またはカメラ２ｃ）は、その後、メインカメラ２ｂ（またはメインカメラ２ｃ）となり、それまでメインカメラであったカメラ２ａはサブカメラ２ａとなるようになっている。

また、制御部４は、操作部５によってメインカメラ２ａのズーム倍率が変更されたときは、サブカメラ２ｂ，２ｃのズーム倍率もこれに連動して変更するようになっている。具体的には、サブカメラ２ｂ，２ｃにより取得される画像Ｇｂ，Ｇｃ中の被写体Ｐの像高が、メインカメラ２ａにより取得される画像Ｇａ中の被写体Ｐの像高とほぼ同等となるようにサブカメラ２ａ，２ｂのズーム倍率を変更するようになっている。

このように構成された本実施形態に係る監視システム１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る監視システム１によれば、複数台のカメラ２ａ〜２ｃの内の１台のカメラ２ａをメインカメラ２ａとして選択し、他のカメラ２ｂ，２ｃをサブカメラ２ｂ，２ｃとすると、図３に示されるように、操作部５の操作によりメインカメラ２ａのズーム倍率および視点の位置を操作することができるようになる（ステップＳ１）。

このとき、メインカメラ２ａはそのオートフォーカス機能によってその視野のほぼ中央に配置される視点の位置に合焦される。そして、メインカメラ２ａはその距離測定機能によってメインカメラ２ａ自体の基準点Ｑａと視点との距離を測定する（ステップＳ２）。制御部４は、測定された距離、メインカメラ２ａ自体のカメラ調節機構３ａによって設定されている基準点Ｑａの座標および角度に基づいて、視点の座標位置を算出する（ステップＳ３）。

視点の座標位置が算出されると、制御部４は、全てのサブカメラ２ｂ，２ｃが算出された座標位置に視点を配置するようための各サブカメラ２ｂ，２ｃの基準点Ｑｂ，Ｑｃの座標位置、サブカメラ２ｂ，２ｃの角度、サブカメラ２ｂ，２ｃのフォーカス位置を算出する（ステップＳ４）。そして、制御部４は、算出された基準点Ｑｂ，Ｑｃの座標位置および角度が達成されるように各サブカメラ２ｂ，２ｃのカメラ調節機構３ｂ，３ｃを作動させる（ステップＳ５）。また、制御部４は、サブカメラ２ｂ，２ｃを制御して、視点に合焦されるようにフォーカス位置を調節する。

すなわち、本実施形態に係る監視システム１によれば、操作部５の操作によってメインカメラ２ａの視点の位置が移動させられても（ステップＳ６）、全てのサブカメラ２ｂ，２ｃの視点がメインカメラ２ａの視点に一致させられる。全てのカメラ２ａ〜２ｃは異なる角度から同一の被写体Ｐを撮影するように配置されているので、同一の被写体Ｐを異なる角度から同時に監視することができ、メインカメラ２ａの視点が移動しても、サブカメラ２ｂ，２ｃをこれに追従させて多方向からの監視状態を維持することができる。

また、操作部５の操作により、メインカメラ２ａのズーム機能を調節してズーム倍率を変更することで、取得される画像Ｇａ中における被写体Ｐの像高を無段階に調節することができる。このとき、操作部５によってメインカメラ２ａのズーム倍率が変更されると（ステップＳ７）、制御部４が、これに連動させてサブカメラ２ｂ，２ｃのズーム倍率を算出し（ステップＳ８）、サブカメラ２ｂ，２ｃを制御してズーム倍率を変更するので（ステップＳ５）、図４（ａ）および図２（ｂ）に示されるように、複数台のカメラ２ａ〜２ｃによって異なる角度から取得された画像Ｇａ〜Ｇｃ中における被写体Ｐの像高を常にほぼ同等に設定することができる。

さらに、本実施形態に係る監視システム１によれば、図５（ａ）に示されるようにメインカメラ２ａの視界が何らかの障害物Ｒ（例えば、被写体を操作する操作者）によって、所定時間にわたって遮断された場合（ステップＳ９）に、制御部４は、図５（ｂ）に示されるように、それまでサブカメラとして機能していたいずれかのカメラ（ここでは、カメラ２ｂ）をメインカメラとし、それまでメインカメラであったカメラ２ａをサブカメラに切り替える（ステップＳ１０）。メインカメラに切り替えるサブカメラは、いずれのカメラ２ｂ，２ｃでもよい。また優先順位を決めておいてもよい。

メインカメラに切り替えられたカメラ２ｂは、そのオートフォーカス機能が有効となり、画面の中央近傍の視点に合焦させるように作動し、上記において説明したメインカメラ２ａと同じ動作を繰り返す。一方、サブカメラに切り替えられたカメラ２ａは、そのオートフォーカス機能が無効となり、新たなメインカメラとなったカメラ２ｂの視点と同じ座標位置を視点とするように制御部４によって制御される。

これにより、メインカメラ２ａにおける被写体Ｐが遮られて、監視不能となっても、新たにメインカメラに切り替えられたカメラ２ｂによって監視を継続することができる。この場合に、操作部５による操作は新たにメインカメラとなったカメラ２ｂの操作に切り替わる。また、制御部４が、全ての画像Ｇａ〜Ｇｃ中における被写体Ｐの像高がほぼ同等となるようにズーム倍率を制御しているので、メインカメラからサブカメラに切り替わっても、主画面に表示される画像Ｇｂ中の被写体Ｐの大きさが画像Ｇａ中の被写体Ｐの大きさに対して大きく変動せず、監視者が違和感を感じることなく監視し続けることができる。

このように本実施形態に係る監視システム１によれば、監視者は、同一のモニタ６上において、主としてメインカメラ２ａにより撮影されている被写体Ｐを監視しながら、複数のサブカメラ２ｂ，２ｃによる異なる方向から捉えた被写体Ｐを監視することができる。この場合に、単一の操作部５の操作のみによってメインカメラ２ａを操作するだけで、サブカメラ２ｂ，２ｃも同一の視点および像高を達成するように制御されるので、複雑な操作が不要であり、また、複数の操作部５や個別の制御部４が不要となって装置を簡易に構成することができるという利点もある。

本発明の一実施形態に係る監視システムを示す全体構成図である。 図１の監視システムにより取得された画像の表示例を示す図である。 図１の監視システムにおける監視動作を説明するフローチャートである。 図１の監視システムにより取得された画像の（ａ）ズーム倍率切替前、（ｂ）ズーム倍率切替後の表示例を示す図である。 図３の表示例においてメインカメラの視界が遮断されたときのカメラの切替を説明する図であり、（ａ）視界遮断時、（ｂ）切替後の表示例を示す図である。

符号の説明

１ 監視システム
２ａ〜２ｃ カメラ
３ａ〜３ｃ カメラ調節機構
４ 制御部
５ 操作部

Claims (4)

1. 視点に合焦させるオートフォーカス機能と視点までの距離を測定する距離測定機能とを備える複数台のカメラと、
   各カメラの位置および角度を調節するカメラ調節機構と、
   これら前記カメラおよび前記カメラ調節機構を制御する制御部と、
   いずれか一台の前記カメラおよびカメラ調節機構を操作する操作部とを備え、
   前記カメラが、同一の視点を異なる方向から撮影する位置に配置され、
   前記制御部が、前記カメラの距離測定機能により測定された視点までの距離に基づいて全ての前記カメラの視点の座標を一致させるように前記カメラ調節機構を制御する監視システム。
2. 前記制御部は、前記操作部によって操作されている前記カメラの合焦位置が所定の閾値を越えて変動したときに、前記操作部により操作されるカメラを他のカメラに切り替える請求項１に記載の監視システム。
3. 前記制御部は、前記操作部によって操作されている前記カメラの合焦位置が所定の閾値を超えて継続的に変動した時間を計測し、計測された時間が所定時間にわたる場合に、前記操作部により操作されるカメラを他のカメラに切り替える請求項１に記載の監視システム。
4. 前記カメラが、撮影倍率を変更するズーム機能を備え、
   前記制御部が、全てのカメラにより取得される画像中の被写体の像高が略一致するようにズーム機能を制御する請求項１から請求項３のいずれかに記載の監視システム。

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