JP2016092606A - 自動追尾装置、自動追尾方法、撮像装置及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】検出した動体を自動追尾する際の追従性を向上させる。【解決手段】パン動作及びチルト動作によって撮像方向を変えることが可能な撮像部１０１と、撮像された映像から動体を検出する画像解析部１１０と、撮像部１０１のパン制御及びチルト制御を行うシステム制御部１０３を備える監視カメラ１００において、システム制御部１０３は、撮像画角に対してパン制御とチルト制御の両方を行わない不感領域とパン動作の移動量及びチルト動作の移動量の一方をゼロに補正するゼロ補正領域とを含む領域パターンを設定し、撮像された映像を表示する表示手段の画面中央付近に動体を捉え続けるようにパン制御及びチルト制御を行う際に、動体が不感領域の内部にあるときにはパン制御及びチルト制御を行わず、動体がゼロ補正領域にあるときには移動量をゼロに補正した動作を行わない構成とする。【選択図】図１

Description

本発明は、撮像方向を変えるためのカメラ旋回機能を備える撮像装置の制御に関し、特に、検出した動体を追尾するための撮像方向のパン・チルト制御に関する。

動体検出機能を搭載し、撮像方向のパン・チルト制御が可能な監視カメラには、撮像領域内で検出した動体を表示画面の中央付近に捉え続けるように撮像方向のパン・チルト制御を行う自動追尾機能を備えるものがある。例えば、カメラ旋回機構を有し、撮像画像から動体を検出し、検出した動体を自動追尾して撮像画像内に写し続けるように、カメラ旋回機構を自動制御する撮像装置が提案されている（特許文献１参照）。また、表示画面内で動体を表示すべき位置の周囲に不感領域を設定し、不感領域内を動体の中心位置が移動する場合には動体の追従動作を行わないことにより、不要な映像のゆれを生じさせない追尾方法が提案されている（特許文献２参照）。

特開２００４−４０５１４号公報 特開平７−２３２７０号公報

ところで、高倍率な望遠機能を有するカメラ旋回機能付き監視カメラに対しては、一般的に、旋回動作後の停止位置精度が高いことが要求される。そこで、パン・チルト動作を行ったときのカメラの停止位置付近での停止精度を高めるために、パン・チルト動作が停止する直前に停止位置の微調整が行われている。しかし、停止位置の微調整に要する時間は、停止位置付近におけるパン・チルト機構の機械的（メカ的）なずれに依存するため、ずれが大きい場合には微調整時間が延びて、追従性が低下してしまう。

また、カメラの停止位置合わせは、パン動作とチルト動作のそれぞれに対して行う必要があるため、一方の位置合わせを行うときには、他方は停止している必要がある。よって、停止位置合わせは、パン方向（左右方向）とチルト方向（上下方向）で同時に行われず、順番に行う必要がある。この場合、パン動作とチルト動作の同時駆動を行った場合に停止位置合わせにかかる時間は、パン動作とチルト動作のいずれか一方のみを行った場合よりも長くなってしまい、追従性が低下してしまう。

本発明は、検出した動体を自動追尾する際の追従性を向上させる技術を提供することを目的とする。

本発明に係る自動追尾装置は、パン動作およびチルト動作によって撮像方向を変えることが可能な撮像手段により撮像された映像から動体を検出する検出手段と、前記撮像手段のパン制御およびチルト制御を行う制御手段と、前記撮像手段の撮像画角に対して、前記パン制御および前記チルト制御の両方を行わない不感領域と、前記パン動作の移動量および前記チルト動作の移動量の一方をゼロに補正するゼロ補正領域とを含む領域パターンを設定する設定手段と、を備え、前記制御手段は、前記撮像された映像を表示する表示手段の画面中央付近に前記動体を捉え続けるように前記パン制御および前記チルト制御を行う際に、前記動体が前記不感領域の内部にあるときには前記パン制御および前記チルト制御を行わず、前記動体が前記ゼロ補正領域の内部にあるときには移動量をゼロに補正した動作を行わないことを特徴とする。

本発明に係る自動追尾装置によれば、検出した動体を自動追尾する際の追従性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る監視カメラの概略構成を示すブロック図である。 図１の監視カメラについて、チルト位置が水平方向付近の場合における不感領域とゼロ補正領域を模式的に説明する図である。 図１の監視カメラが天井に設置されているときのパン・チルト動作を模式的に示す図である。 図１の監視カメラにより動体を自動追尾する第１の制御方法において、チルト位置が９０度付近の場合に設定される不感領域とゼロ補正領域を模式的に説明する図である。 図１の監視カメラにより動体を自動追尾する第１の制御方法のフローチャートである。 図５のステップＳ５０６における、パン・チルト移動量の補正方法のフローチャートである。 図１の監視カメラにより動体を自動追尾する第２の制御方法において、チルト位置が９０度付近の場合に設定される不感領域とゼロ補正領域を模式的に説明する図である。 図１の監視カメラにより動体を自動追尾する第２の制御方法のフローチャートである。 動体のサイズを考慮した不感領域と撮像画角との関係を示す図である。 図１の監視カメラにより動体を自動追尾する第３の制御方法のフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る監視カメラ１００の概略構成を示すブロック図である。

監視カメラ１００は、撮像方向を変えるためのカメラ旋回機能を備える撮像装置の一例である。監視カメラ１００は、撮像部１０１、画像処理部１０２、システム制御部１０３、レンズ駆動部１０４、レンズ制御部１０５、パン動作駆動部１０６、パン動作制御部１０７、チルト動作駆動部１０８及びチルト動作制御部１０９を備える。また、監視カメラ１００は、画像解析部１１０及び通信インタフェース部１１１を備える。

撮像部１０１は、レンズや撮像素子等を備え、所定の領域を撮像し、光電変換により撮像された映像をアナログ電気信号に変換し、更に、アナログ電気信号をＡ／Ｄ変換してデジタルデータ（ＬＡＷ画像）を生成する。撮像部で生成されたデジタルデータは、画像処理部１０２へ送られる。画像処理部１０２は、撮像部１０１から取得したデジタルデータに対して、所定の画像処理と圧縮符号化処理を行い、画像データを生成する。こうして、画像処理部１０２で生成された画像データは、通信インタフェース部１１１とネットワークを介してクライアント装置（後述）へ配信される。

システム制御部１０３は、演算手段であるＣＰＵやプログラムを格納するメモリ、プログラムの展開領域とデータの記憶領域とを有するメモリ等を備える。システム制御部１０３は、プログラムを実行して監視カメラ１００を構成する各部の動作制御を行うことにより、監視カメラ１００の全体的な動作を統括制御する。例えば、システム制御部１０３は、レンズ制御部１０５に対するズームやフォーカス制御の指示、動体を自動追尾するためのパン動作制御部１０７及びチルト動作制御部１０９に対するパン動作及びチルト動作の指示、画像処理部１０２に対する画質調整の指示等を行う。

レンズ駆動部１０４は、撮像部１０１に含まれるフォーカスレンズやズームレンズを駆動するための機械駆動系とその駆動源であるモータ等により構成されている。レンズ制御部１０５は、システム制御部１０３からの指示に基づいて、レンズ駆動部１０４の動作制御を行う。

パン動作駆動部１０６は、撮像部１０１のパン動作を行う機械駆動系とその駆動源であるモータ等によって構成されており、撮像方向をパン方向において３６０度の無限旋回が可能に構成されている。パン動作制御部１０７は、システム制御部１０３からの指示に基づいて、パン動作駆動部１０６の動作制御を行う。なお、本実施形態では、パン方向は水平方向に設定されるものとする。

チルト動作駆動部１０８は、撮像部１０１のチルト動作を行う機械駆動系とその駆動源であるモータ等によって構成されており、撮像方向をチルト方向に水平方向０度から＋１８０度まで回転することができる。チルト動作制御部１０９は、システム制御部１０３からの指示に基づいて、チルト動作駆動部１０８の駆動制御を行う。なお、チルト方向は、本実施形態では、鉛直方向（鉛直面内）に設定されるものとする。

画像解析部１１０は、撮像部１０１により撮像された映像、つまり、画像処理部１０２が生成した撮像画像を解析し、例えば、後述するように、動体（追尾対象となる被写体）を検出する等の種々の解析処理を行う。通信インタフェース部１１１は、不図示のネットワークへの通信接続を可能にする。

本実施形態では、監視カメラ１００は、通信インタフェース部１１１を介してＬＡＮやインターネット等のネットワークに接続され、接続されたネットワークを介して複数のクライアント装置（不図示）と通信可能に構成されている。そして、クライアント装置は、ネットワークを介して、監視カメラ１００による撮像映像の表示、録画記録を行うことができる。また、クライアント装置は、カメラ制御指令を監視カメラ１００に送信することにより、監視カメラ１００の撮像条件の設定、パン動作、チルト動作等を行う。

次に、監視カメラ１００の不感領域と、パン・チルト移動量をゼロ（０）に補正する領域（以下「ゼロ補正領域」という）について説明する。本実施形態では、不感領域とゼロ補正領域とを含む領域パターンを、撮像部１０１の姿勢、例えば、チルト位置に応じて設定する。

先ず、チルト位置が水平方向付近の場合における、不感領域について説明する。図２は、チルト位置が水平方向付近の場合における、監視カメラ１００の不感領域とゼロ補正領域を模式的に説明する図である。不感領域２０１は、画面２００の中央付近に存在する動体に対してパン・チルト動作を行わない領域である。不感領域２０１の幅と高さは、画面２００上のピクセル数を基準とする。ここでは、一例として、不感領域２０１の幅を画面幅の２０％、高さを画面高さの１５％とし、不感領域２０１の位置を画面中心から上下左右（水平方向、鉛直方向）で均等となるように設定している。但し、不感領域２０１の幅、高さ及び位置の設定は、これに限定されるものではない。

例えば、画像解析部１１０が検出した動体の中心が画面２００内の領域２１０内の点Ｐ１に位置する場合には、点Ｐ１は不感領域２０１外にあるため、システム制御部１０３は、パン・チルト制御を実行する。一方、動体が点Ｐ２に位置する場合には、点Ｐ２は不感領域２０１内にあるため、システム制御部１０３は、パン・チルト制御を実行しない。なお、動体が不感領域２０１の境界線上の点Ｐ３にあるときには、不感領域２０１内にあるものとして、システム制御部１０３はパン・チルト制御を実行しないものとする。

続いて、チルト位置が水平方向付近の場合におけるゼロ補正領域について説明する。画面２００の中央付近を上下に分割する横長のゼロ補正領域２０２は、チルト移動量をゼロに補正して、パン動作のみを行う領域を示している。また、画面中央付近を左右に分割する縦長のゼロ補正領域２０３は、パン移動量をゼロに補正して、チルト動作のみを行う領域を示している。

ここで、ゼロ補正領域２０２の高さを不感領域２０１の高さよりも低く設定し、ゼロ補正領域２０３の幅は不感領域２０１の幅よりも狭く設定する。ゼロ補正領域２０２，２０３にはそれぞれ、画面中央付近で不感領域２０１と交差して重複している領域がある。この重複領域では、ゼロ補正領域２０２，２０３に対して定められた制御よりも、不感領域２０１に対して定められた制御が優先される。即ち、点Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８に位置する動体については、その動体が不感領域２０１の外に移動しない限り、パン動作とチルト動作のどちらも行われない。

次に、チルト位置が天頂方向の場合について説明する。監視カメラ１００が建築物等の天井に設置されているとき、チルト角度が９０度付近になると撮像方向は真下を向く。図３は、監視カメラ１００が天井に設置されているときのパン・チルト動作を模式的に示す図である。図３（ａ）に示すように、パン動作は、表示画面上の画面中心を中心とする円運動となる。一方、チルト動作は、表示画面上の上下方向の移動となる。

この場合のパン・チルト制御による動体の画面２００上での動きを、図３（ｂ）を参照して説明する。画像解析部１１０が検出した動体が点Ｐ１１に位置するときに、動体を画面中央で捉えるようにするためには、９０度のパン動作により点Ｐ１１を点Ｐ１２の位置に移動させ、その後に動体が画面中心にくるようにチルト動作を行えばよい。また、検出された動体が点Ｐ１３にある場合でも、動体を画面中央で捉えるために必要なパン移動量は、動体が点Ｐ１１に位置していた場合と同じ９０度である。よって、パン動作によって動体を点Ｐ１３から点Ｐ１４の位置へ移動させ、その後に動体が画面中心にくるようにチルト動作を行えばよい。これに対して、動体が点Ｐ１５に位置する場合には、わずかのパン移動量で動体を点Ｐ１２へ移動させることができる。しかし、チルト移動量は、動体が点Ｐ１１にある場合と同じであり、点Ｐ１２から画面中心までの移動量となる。

このように、パン移動量は、動体の位置と画面中心とを結ぶ直線と垂直軸との角度によって定まり、＋９０度〜−９０度の範囲の値となる。チルト移動量は、動体の位置から画面中心までの距離によって定まり、最大移動量は、ズーム位置によって定まる水平画角の半分の値となる。なお、動体の位置とは、動体の中心位置であり、例えば、後述するように、動体を囲む外接矩形の中心位置で表される。

具体的には、レンズが２０倍ズームでワイド端のときの垂直画角が４０度、テレ端のときの垂直画角が２度であるとすると、ワイド端のときのチルト移動量は＋２０度〜−２０度の範囲になり、テレ端のときは＋１度〜−１度の範囲となる。なお、ここまでの説明では、パン動作が先に行われた後にチルト動作が行われるように説明したが、実際には、パン動作とチルト動作は同時に開始される。

次に、チルト位置が９０度付近の場合の不感領域について説明する。図４は、チルト位置が９０度付近の場合における、監視カメラ１００の不感領域とゼロ補正領域を模式的に説明する図である。図３を参照して説明した通り、パン動作は画面中心を回転中心とした回転運動になるため、パン移動量が微小な領域は、図４（ａ）に示すような上下対称な三角形の領域４０１となる。一方、チルト動作は、画面中心方向へ向かう運動となるため、チルト移動量が微小な領域は、図４（ｂ）に示すような画面中心からの距離が小さな円形の領域４０２となる。検出された動体を画面中心に移動させるためのチルト移動量は、動体の位置が画面中心に近づくに従って小さくなり、画面中心から遠ざかるに従って大きくなる。

チルト移動量が大きく、且つ、パン移動量が微小な領域は、図４（ｃ）に示す領域４０３で示される。また、パン移動量が大きく、且つ、チルト移動量が微小な領域は、図４（ｃ）に示す領域４０４で示される。よって、図４（ｄ）に示すように、領域４０３，４０４に画面中央付近の不感領域４０５を重ね合わせた領域が、チルト位置が９０度付近の不感領域となる。

ここで、図４（ｃ）に示すチルト移動量をゼロに補正する領域４０４は、図４（ｄ）に示すパン・チルト制御を行わない不感領域４０５内に完全に含まれるため、結果的に領域４０４は存在しなくなる。不感領域４０５の上下に位置する台形形状のゼロ補正領域４０６は、パン移動量をゼロに補正し、チルト動作のみが行われる領域である。

なお、図４（ｄ）に示す不感領域４０５は、後述する動体を自動追尾する第１の制御方法において、チルト位置が９０度付近の場合において設定される不感領域である。このとき、図２の不感領域２０１と図４の不感領域４０５とを同じサイズの矩形領域とすることにより、チルト位置にかかわらずに、動体が不感領域２０１（４０５）の内部にいるか又は外部にいるかを判定することができる。

次に、監視カメラ１００により動体を自動追尾する第１の制御方法について説明する。図５は、監視カメラ１００を用いて実行される自動追尾の第１の制御方法のフローチャートである。図５のフローチャートに示す各処理は、監視カメラ１００を構成する各部がシステム制御部１０３による制御下において所定の動作を実行することで実現される。

ステップＳ５０１において画像解析部１１０は、画像処理部１０２から画像を取得し、現在フレーム画像と過去フレーム画像との差分から動体を検出する。ステップＳ５０２においてシステム制御部１０３は、動体が検出されたか否かを判定する。システム制御部１０３は、動体が検出された場合（Ｓ５０２でＹＥＳ）、処理をステップＳ５０３へ進め、動体が検出されなかった場合（Ｓ５０２でＮＯ）、本処理を終了させる。

ステップＳ５０３においてシステム制御部１０３は、ステップＳ５０１で検出した動体を追尾対象となる被写体に設定し、検出した動体を囲む外接矩形を求め、更にその中心位置を求めることによって、画面上での動体の中心位置を取得する。なお、検出した動体を囲む外接矩形を求め、更にその中心位置を求める実際の演算処理は、画像解析部１１０が行うようにすることができる。

続くステップＳ５０４においてシステム制御部１０３は、ステップＳ５０３で算出した動体の中心位置が不感領域の内部にあるか否かを判定する。システム制御部１０３は、動体の中心位置が不感領域の内部（境界線上を含む）にある場合（Ｓ５０４でＹＥＳ）、処理をステップＳ５０１へ戻し、動体の中心位置が不感領域の内部にない場合（Ｓ５０４でＮＯ）、処理をステップＳ５０５へ進める。なお、本実施形態では、前述の通り、図２の不感領域２０１と図４の不感領域４０５は同じサイズで同じ位置に設定しているため、ステップＳ５０４での判断基準となる不感領域が不感領域２０１，４０５のどちらであるかの判断を行う必要はない。

ステップＳ５０５においてシステム制御部１０３は、画面上の動体位置、撮像部１０１が現在撮像を行っている方向であるパン・チルト絶対位置及び現在のズーム位置に基づいて、動体を画面中央で捉えるために必要なパン・チルト移動量を算出する。ステップＳ５０５で算出されるパン・チルト移動量は、動体の中心位置を画面中心へ移動させるために必要な移動量である。ここで、パン動作駆動部１０６は３６０度の無限旋回が可能であるため、パン絶対位置は０度〜３６０度の範囲の値となる。また、チルト動作駆動部１０８は０度〜１８０度の範囲で駆動可能であるため、チルト絶対位置は０度〜１８０度の範囲の値となる。

続くステップＳ５０６においてシステム制御部１０３は、ステップＳ５０５で算出したパン・チルト移動量と現在のズーム位置とに基づいて、動体を画面中央に捉えるために必要なパン・チルト移動量とズーム移動量を補正する。ステップＳ５０６でのパン・チルト移動量の補正処理について、図６のフローチャートを参照して説明する。図６は、パン・チルト移動量の補正方法のフローチャートである。

ステップＳ６０１においてシステム制御部１０３は、現在のズーム位置に基づいて撮像範囲の水平画角を求める。続くステップＳ６０２においてシステム制御部１０３は、パン移動量と水平画角を比較し、パン移動量が水平画角の所定の比率以上か否かを判定する。ここでは、判定基準となる所定の比率を１０％とするが、これに限定されるものではない。システム制御部１０３は、パン移動量が水平画角の１０％未満の場合（Ｓ６０２でＮＯ）、処理をステップＳ６０３へ進め、パン移動量が水平画角の１０％以上の場合（Ｓ６０２でＹＥＳ）、処理をステップＳ６０４へ進める。

ステップＳ６０３においてシステム制御部１０３は、パン移動量をゼロに補正し、これにより本処理は終了となる。ステップＳ６０３の処理が実行されるのは、チルト位置が水平付近の場合には、動体が図２のゼロ補正領域２０３内にいるときであり、例えば、動体の中心位置が点Ｐ５の場合である。また、チルト位置が９０度付近の場合には、動体が図４（ｄ）のゼロ補正領域４０６内にいるときである。

ステップＳ６０４においてシステム制御部１０３は、現在のズーム位置に基づいて撮像範囲の垂直画角を求める。続くステップＳ６０５においてシステム制御部１０３は、チルト移動量と垂直画角を比較し、チルト移動量が垂直画角の所定の比率以上か否かを判定する。ここでは、判定基準となる所定の比率を１０％とするが、これに限定されるものではない。システム制御部１０３は、チルト移動量が垂直画角の１０％以上の場合（Ｓ６０５でＹＥＳ）、本処理を終了させる。ここで本処理が終了となるのは、チルト位置が水平付近の場合には、動体が図２の領域２１０，２２０，２３０，３４０のいずれかの場所にいるときであり、例えば動体の中心位置が点Ｐ１にある場合である。また、チルト位置が９０度付近の場合には、動体が図４（ｄ）の不感領域４０５及びゼロ補正領域４０６のいずれにもいないときである。

システム制御部１０３は、ステップＳ６０５の判定において、チルト移動量が垂直画角の１０％未満の場合（Ｓ６０５でＮＯ）、処理をステップＳ６０６へ進める。そして、ステップＳ６０６においてシステム制御部１０３は、チルト移動量をゼロに補正し、これにより本処理は終了となる。ステップＳ６０６の処理が実行されるのは、チルト位置が水平付近の場合には、動体が図２のゼロ補正領域２０３内にいるときであり、例えば、動体の中心位置が点Ｐ４の場合である。また、チルト位置が９０度付近の場合には、動体が図４（ｄ）の領域４０４にいるときであるが、領域４０４は図４（ｄ）の不感領域４０５に含まれるため、ステップＳ５０４の不感領域についての内外判定で既にパン・チルト動作を行わないと判定されている。

図５の説明に戻る。ステップＳ５０７においてシステム制御部１０３は、補正後のパン移動量とチルト移動量に応じて処理を分岐させる。システム制御部１０３は、補正後のパン移動量がゼロでなく、且つ、チルト移動量がゼロの場合には、処理をステップＳ５０８へ進め、補正後のパン移動量がゼロであり、且つ、チルト移動量がゼロでない場合には、処理をステップＳ５１０へ進める。また、システム制御部１０３は、補正後のパン移動量とチルト移動量がそれぞれゼロでない場合には、処理をステップＳ５１２へ進める。

ステップＳ５０８においてシステム制御部１０３は、パン動作の制御のみを行う。その後、ステップＳ５０９においてシステム制御部１０３は、パン動作が終了したか否かを判定する。システム制御部１０３は、パン動作が終了していない場合（Ｓ５０９でＮＯ）、ステップＳ５０９の判定を繰り返し、パン動作が終了した場合（Ｓ５０９でＹＥＳ）、処理をステップＳ５０１へ戻す。

ステップＳ５１０において、システム制御部１０３は、チルト動作の制御のみを行う。その後、ステップＳ５１１において、システム制御部１０３は、チルト動作が終了したか否かを判定する。システム制御部１０３は、チルト動作が終了していない場合（Ｓ５１１でＮＯ）、ステップＳ５１１の判定を繰り返し、チルト動作が終了した場合（Ｓ５１１でＹＥＳ）、処理をステップＳ５０１へ戻す。

ステップＳ５１２においてシステム制御部１０３は、パン動作とチルト動作の両方の制御を行う。その後、ステップＳ５１３においてシステム制御部１０３は、パン・チルト動作が終了したか否かを判定する。システム制御部１０３は、パン・チルト動作が終了していない場合（Ｓ５１３でＮＯ）、ステップＳ５１３の判定を繰り返し、パン・チルト動作が終了した場合（Ｓ５１３でＹＥＳ）、処理をステップＳ５０１へ戻す。

以上の説明の通り、動体を自動追尾する第１の制御方法によれば、パン移動量とチルト移動量をそれぞれ強制的にゼロにする領域を設けることで、パン動作とチルト動作が同時に実行されることを抑制し、その実行頻度を減らす。これにより、自動追尾のためのパン・チルト動作に要する時間を短縮して、動体に対する追従性を高めることができる。

次に、監視カメラ１００により動体を自動追尾する第２の制御方法について説明する。動体を自動追尾する第２の制御方法では、チルト位置が９０度付近の場合に、図６（ｄ）で説明したゼロ補正領域に、パン移動量をゼロに補正するゼロ補正領域を更に追加する。

図７は、監視カメラ１００により動体を自動追尾する第２の制御方法において、チルト位置が９０度付近の場合において設定される不感領域とゼロ補正領域を模式的に説明する図である。図７（ａ）中の示す三角形の領域７０１内では、パン動作の移動角度が９０に近いため、動作時間が長くなってしまう。そのため、画面中央付近より多少の距離がある場合であっても、極力、チルト動作を行いたくない。そこで、図７（ｂ）に示す扇形のゼロ補正領域７０２を、チルト動作を行わない領域として、図４（ｄ）に示したパターン（不感領域４０５、ゼロ補正領域４０６）に追加する。図７（ｃ）は、図７（ｂ）のパターンと図４（ｄ）のパターンを重ね合わせた不感領域及びゼロ補正領域を表す図である。ゼロ補正領域７０２において矩形の不感領域４０５と重複しない領域が、チルト移動量をゼロに補正し、パン動作のみが行われるゼロ補正領域である。

図８は、監視カメラ１００を用いて実行される自動追尾の第２の制御方法のフローチャートである。図８のフローチャートに示す各処理は、監視カメラ１００を構成する各部がシステム制御部１０３による制御下において所定の動作を実行することで実現される。なお、ここでは、画像解析部１１０により追尾対象となる動体が検出されたことを前提に説明を行うこととする。

ステップＳ８０１においてシステム制御部１０３は、動体の画面上の中心位置を取得する。ステップＳ８０１の処理内容は、図５のステップＳ５０３の処理内容と同じである。続いて、システム制御部１０３は、現在のチルト位置を取得し、真下付近であるか否かを判定する。ここでは、チルト位置が８５度〜９５度の範囲にあるときに真下付近であると判定し、これ以外の範囲にあるときに真下付近でないと判定するものとする。システム制御部１０３は、チルト位置が真下付近でない場合（Ｓ８０２でＮＯ）、処理をステップＳ８０３へ進め、チルト位置が真下付近である場合（Ｓ８０２でＹＥＳ）、処理をステップＳ８０５へ進める。

ステップＳ８０３においてシステム制御部１０３は、図２を参照して説明した水平方向付近の領域パターン（不感領域２０１、ゼロ補正領域２０２，２０３）を設定する。続くステップＳ８０４においてシステム制御部１０３は、現在のズーム位置に基づいてゼロ補正領域２０２の高さとゼロ補正領域２０３の幅を決定する。例えば、現在のズーム位置から画面の垂直画角と水平画角を求め、垂直画角の１０％をゼロ補正領域２０２の高さとし、水平画角の１０％をゼロ補正領域２０３の幅とする。

ステップＳ８０５においてシステム制御部１０３は、図７（ｃ）に示した真下付近の領域パターン（不感領域４０５、ゼロ補正領域４０６，７０２）を設定する。そして、ステップＳ８０６においてシステム制御部１０３は、現在のズーム位置に基づいてチルト移動量をゼロにするゼロ補正領域７０２の半径を決定する。ここでは、現在のズーム位置から画面の水平画角を求め、水平画角の１５％をゼロ補正領域７０２の半径とするが、これに限定されるものではない。なお、ゼロ補正領域７０２，４０６の中心角度は、ズーム位置によらず一定に定められている。

システム制御部１０３は、ステップＳ８０４，Ｓ８０６の処理後に、ステップＳ８０７へ処理を進め、ステップＳ８０７において、動体の中心位置が不感領域４０５内にあるか否かを判定する。システム制御部１０３は、動体の中心位置が不感領域４０５内にある場合（Ｓ８０７でＹＥＳ）、処理をステップＳ８０８へ進め、動体の中心位置が不感領域４０５内にない場合（Ｓ８０７でＮＯ）、処理をステップＳ８０９へ進める。

ステップＳ８０８においてシステム制御部１０３は、パン・チルト動作を行うことなく、本処理を終了させる。一方、ステップＳ８０９においてシステム制御部１０３は、動体を画面中央で捉えるために必要なパン・チルト移動量を、動体の画面上の位置、現在のパン・チルト位置及びズーム位置から求まる水平画角・垂直画角から算出する。ここでも、算出されるパン・チルト移動量は、動体の中心位置を画面中心へ移動させるために必要な移動量である。

続くステップＳ８１０においてシステム制御部１０３は、チルト移動量をゼロに補正してパン動作のみを行われるゼロ補正領域７０２内に動体の中心位置があるか否かを判定する。システム制御部１０３は、動体の中心位置がゼロ補正領域７０２内にある場合（Ｓ８１０でＹＥＳ）、処理をステップＳ８１１へ進め、動体の中心位置がゼロ補正領域７０２内にない場合（Ｓ８１０でＮＯ）、処理をステップＳ８１２へ進める。

ステップＳ８１１においてシステム制御部１０３は、チルト移動量をゼロに補正して、本処理を終了させる。なお、動体の中心位置が、図７のゼロ補正領域７０２内であって、しかも、不感領域４０５と重複する領域内にある場合には、既にステップＳ８０７がＹＥＳとなって、処理はステップＳ８０８へ進んでいる。つまり、ステップＳ８１０の判定がＹＥＳとなる場合とは、動体の中心位置が、図７のゼロ補正領域７０２内であって、不感領域４０５と重複しない領域の内部にある場合である。

ステップＳ８１２においてシステム制御部１０３は、パン移動量をゼロに補正してチルト動作のみが行われるゼロ補正領域４０６内に動体の中心位置があるか否かを判定する。システム制御部１０３は、動体の中心位置がゼロ補正領域４０６内にある場合（Ｓ８１２でＹＥＳ）、処理をステップＳ８１３へ進め、動体の中心位置がゼロ補正領域４０６内にない場合（Ｓ８１２でＮＯ）、処理をステップＳ８１４へ進める。

ステップＳ８１３においてシステム制御部１０３は、パン移動量をゼロに補正して、本処理を終了させる。また、ステップＳ８１４においてシステム制御部１０３は、パン・チルト移動量を補正せずに、本処理を終了させる。

このような第２の制御方法によれば、第１の制御方法と比べて、チルト動作を行わない領域が増えるために、動体に対する追従性を更に高めることができる。

次に、監視カメラ１００により動体を自動追尾する第３の制御方法について説明する。上述した第１及び第２の制御方法では、動体の位置に基づいてパン・チルト動作の駆動制御を行った。これに対して、第３の制御方法では、動体の位置だけでなく、動体のサイズにも注目してパン・チルト動作の駆動制御を行うことで、動体の表示画面（撮像画角）からのはみ出しを防止する。

図９は、動体のサイズを考慮した不感領域と撮像画角との関係を示す図である。図９（ａ）に示す不感領域９０１は、図２を参照して説明した不感領域２０１や図４を参照して説明した不感領域４０５と同じとすることができる。画像解析部１１０により撮像画角内に追跡対象となる被写体である動体が検出されると、画像解析部１１０（又はシステム制御部１０３）は、動体の中心位置９０３として、動体に対する外接矩形９０２の中心位置を求める。

動体の中心位置９０３が不感領域９０１内にある場合には、第１及び第２の制御方法ではパン・チルト動作の駆動制御を行わなかった。しかし、動体のサイズが大きく、動体の中心位置９０３が不感領域９０１内にあるためにパン・チルト動作の駆動制御を行わないとした場合に動体が更に不感領域９０１内を移動したときに、図９（ａ）に示すように、動体が表示画面からはみ出してしまうことがある。そこで、動体を自動追尾する第３の制御方法では、このような動体の表示画面からのはみ出しを防止する。図９（ｂ），（ｃ）については、以下に説明する図１０のフローチャートについての説明において、併せて説明する。

図１０は、監視カメラ１００により実行される自動追尾の第３の制御方法のフローチャートである。図１０のフローチャートに示す各処理は、監視カメラ１００を構成する各部がシステム制御部１０３による制御下において所定の動作を実行することで実現される。なお、ここでの説明には、図９に用いられている符号を適宜用い、また、画像解析部１１０により追尾対象となる動体が検出されたことを前提に説明を行うこととする。

ステップＳ１００１においてシステム制御部１０３は、検出した動体の画面上の位置を取得する。続く、ステップＳ１００２においてシステム制御部１０３は、動体の中心位置９０３を求め、中心位置９０３が不感領域９０１内にあるか否かを判定する。システム制御部１０３は、動体の中心位置９０３が不感領域９０１内にある場合（Ｓ１００２でＹＥＳ）、処理をステップＳ１００３へ進め、動体の中心位置９０３が不感領域９０１内にない場合（Ｓ１００２でＹＥＳ）、処理をステップＳ１００４へ進める。

ステップＳ１００２において動体の中心位置９０３を求めるために、既に動体の外接矩形９０２が求められている。そこで、ステップＳ１００３においてシステム制御部１０３は、外接矩形９０２から画面端までの距離が所定の閾値より小さいか否かを判定する。

ステップＳ１００３の判定について、図９（ｂ），（ｃ）を参照して具体的に説明する。図９（ｂ）の場合、外接矩形９０２と画面の上下端との距離ｈｕ１，ｈｄ１をそれぞれ画面の高さＨと比較し、外接矩形９０２と画面の左右端との距離ｗｌ１，ｗｒ１をそれぞれ画面の幅Ｗと比較する。例えば、ｈｕ１，ｈｄ１の少なくとも一方の値が所定の閾値Ｔｈ＿ｈより小さい場合には、外接矩形９０２と画角端までの画面上の距離が所定の閾値より小さいと判定する。また、ｗｌ１，ｗｒ１の少なくとも一方の値が所定の閾値Ｔｈ＿ｗより小さい場合にも、外接矩形９０２と画角端までの画面上の距離が所定の閾値より小さいと判定する。

同様に、図９（ｃ）の場合、外接矩形９０２と画面の上下端との距離ｈｕ２，ｈｄ２をそれぞれ画面の高さＨと比較し、外接矩形９０２と画面の左右端との距離ｗｌ２，ｗｒ２をそれぞれ画面の幅Ｗと比較する。そして、ｈｕ２，ｈｄ２の少なくとも一方の値が所定の閾値Ｔｈ＿ｈより小さい場合には、外接矩形９０２と画角端までの画面上の距離が所定の閾値より小さいと判定する。また、ｗｌ２，ｗｒ２の少なくとも一方の値が所定の閾値Ｔｈ＿ｗより小さい場合にも、外接矩形９０２と画角端までの画面上の距離が所定の閾値より小さいと判定する。

ここでは、図９（ｂ）の例は、４つの距離値のいずれもが対応する閾値以上であり、よって、ステップＳ１００３ではＮＯと判定される例である。一方、図９（ｃ）の例は、４つの距離値のうちのｈｕ２が閾値Ｔｈ＿ｗより小さく、よって、ステップＳ１００３ではＹＥＳと判定される例である。なお、ステップＳ１００３の判定には、距離ｈｕ１，ｈｄ１，ｈｕ２，ｈｄ２と高さＨとの比の値を所定の閾値と比較し、距離ｗｌ１，ｗｒ１，ｗｌ２，ｗｒ２と幅Ｗとの比の値を所定の閾値と比較するようにしてもよい。

システム制御部１０３は、外接矩形９０２から画面端までの距離が所定の閾値以上である場合（Ｓ１００３でＮＯ）、処理をステップＳ１００４へ進める。ステップＳ１００４においてシステム制御部１０３は、動体を画面内で移動させても動体が画面からはみ出ることがないため、パン・チルト動作を行い、これにより本処理は終了となる。一方、システム制御部１０３は、外接矩形９０２から画面端までの距離が所定の閾値より小さい場合（Ｓ１００３でＹＥＳ）、処理をステップＳ１００５へ進める。ステップＳ１００５においてシステム制御部１０３は、動体を画面移動させると動体が画面からはみ出すおそれがあるため、パン・チルト動作を行わず、これにより本処理は終了となる。

このように、動体を自動追尾する第３の制御方法でも、第１及び第２の制御方法と同じ効果が得られる。また、動体を自動追尾する第３の制御方法では、動体のサイズを考慮して不感領域を判定してパン・チルト動作の駆動制御を行わないために、動体が画面（撮像画角）からはみ出すことを防止することができる。

＜その他の実施形態＞
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。更に、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。

また本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１００ 監視カメラ
１０１ 撮像部
１０２ 画像処理部
１０３ システム制御部
１０６ パン動作駆動部
１０７ パン動作制御部
１０８ チルト動作駆動部
１０９ チルト動作制御部

Claims (10)

1. パン動作およびチルト動作によって撮像方向を変えることが可能な撮像手段により撮像された映像から動体を検出する検出手段と、
   前記撮像手段のパン制御およびチルト制御を行う制御手段と、
   前記撮像手段の撮像画角に対して、前記パン制御および前記チルト制御の両方を行わない不感領域と、前記パン動作の移動量および前記チルト動作の移動量の一方をゼロに補正するゼロ補正領域とを含む領域パターンを設定する設定手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記撮像された映像を表示する表示手段の画面中央付近に前記動体を捉え続けるように前記パン制御および前記チルト制御を行う際に、前記動体が前記不感領域の内部にあるときには前記パン制御および前記チルト制御を行わず、前記動体が前記ゼロ補正領域の内部にあるときには移動量をゼロに補正した動作を行わないことを特徴とする自動追尾装置。
2. パン動作およびチルト動作によって撮像方向を変えることが可能な撮像手段により撮像された映像から動体を検出する検出手段と、
   前記撮像手段のパン制御およびチルト制御を行う制御手段と、
   前記撮像手段が撮像した映像を表示する表示手段の表示画面上における、前記検出手段が検出した前記動体の大きさを算出する算出手段と、
   前記撮像手段の撮像画角に対して、前記パン制御および前記チルト制御の両方を行わない不感領域を有する領域パターンを設定する設定手段と、
   前記動体が前記不感領域の内部にいるために前記パン制御および前記チルト制御を行わなかった場合に前記動体が前記表示画面からはみ出すか否かを判定する判定手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記表示手段の表示画面の中央付近に前記動体を捉え続けるように前記パン制御および前記チルト制御を行う際に、前記動体が前記不感領域の内部にいるために前記パン制御および前記チルト制御を行わなかった場合に前記動体が前記表示画面からはみ出すと前記判定手段が判定した場合には、前記動体の中心が前記不感領域の内部にあるときでも前記パン制御および前記チルト制御を行うことを特徴とする自動追尾装置。
3. 前記算出手段は、前記動体を囲む外接矩形として前記動体の大きさを算出することを特徴とする請求項２に記載の自動追尾装置。
4. 前記設定手段は、前記撮像手段の姿勢に応じて前記領域パターンを設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の自動追尾装置。
5. 前記撮像手段の姿勢は、前記撮像手段のチルト位置であることを特徴とする請求項４に記載の自動追尾装置。
6. 前記設定手段は、設定した前記領域パターンにおける前記不感領域および前記ゼロ補正領域の大きさを前記撮像手段のズーム位置に応じて調整することを特徴とする請求項５に記載の自動追尾装置。
7. 撮像方向を変えるパン動作およびチルト動作が可能な撮像手段により撮像される動体を、コンピュータによって前記撮像手段を制御することにより自動追尾する自動追尾方法であって、
   前記撮像手段により撮像された映像から動体を検出する検出ステップと、
   前記撮像手段の撮像画角に対して、前記パン動作および前記チルト動作の両方を行わない不感領域と、前記パン動作の移動量および前記チルト動作の移動量の一方をゼロに補正するゼロ補正領域とを含む領域パターンを設定する設定ステップと、
   前記撮像手段により撮像された映像を表示する表示手段の中央付近に前記動体を捉え続けるように前記撮像手段の前記パン動作および前記チルト動作を制御する制御ステップと、を有し、
   前記制御ステップでは、前記動体の中心が前記不感領域の内部にあるときには前記パン動作および前記チルト動作を行わず、前記ゼロ補正領域の内部にあるときには移動量をゼロに補正した動作を行わないことを特徴とする自動追尾方法。
8. 請求項７に記載の自動追尾方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
9. パン動作およびチルト動作によって撮像方向を変えることが可能な撮像手段と、
   前記撮像手段により撮像された映像から動体を検出する検出手段と、
   前記撮像手段のパン制御およびチルト制御を行う制御手段と、
   前記撮像手段の撮像画角に対して、前記パン制御および前記チルト制御の両方を行わない不感領域と、前記パン動作の移動量および前記チルト動作の移動量の一方をゼロに補正するゼロ補正領域とを含む領域パターンを設定する設定手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記撮像された映像を表示する表示手段の画面中央付近に前記動体を捉え続けるように前記パン制御および前記チルト制御を行う際に、前記動体が前記不感領域の内部にあるときには前記パン制御および前記チルト制御を行わず、前記動体が前記ゼロ補正領域の内部にあるときには移動量をゼロに補正した動作を行わないことを特徴とする撮像装置。
10. 前記検出手段、前記制御手段および前記設定手段を有する制御装置と前記撮像装置とは、ネットワークを介して通信可能に接続されていることを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。