JP2016539385A - 高さが変えられる高速高分解のパン−チルト装置 - Google Patents
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Abstract
Description
現在、特定の場所を撮影して訪問者や侵入者を監視するという大部分の保安用監視カメラは特定の距離と画角範囲内の監視領域全体を撮影する広域監視カメラである。
したがって、近来カメラが動的にヒトを追跡するシステムを開発している。
通常、広い範囲の広域監視で遠距離のヒト、自動車、物体などの動的追跡監視をするためにはパン(Pan)、チルト(Tilt)、ズーム(Zoom)機能が必須である。
ここで、パン−チルト機能はパン−チルト装置が担当し、ズーム機能はカメラまたはカメラに装着された別途のズームレンズが担当する。
一般に広域監視において、監視対象は近距離から遠距離まで様々な位置で、ゆっくりまたは速く動いているので、円滑な追跡をするためにパン−チルト装置の角度変化の程度と速度は高精密、高速が要求される。
しかし、現在、大部分のパン−チルト装置は、ヒトが走る速度(10m/s)と遠距離(100M)で1Mを動かした時の精密度を満足しておらず、たとえ優れた機能を備えているとしても非常に高価となるため、軍用や特殊な目的しか用いられていない。
一方、他の必要な機能は高さの調節機能であるが、現在の監視カメラは特定の高さに固定されて設置されるため、帽子をかぶったヒトや傘などで顔を隠した場合、監視空間内にあるヒトの顔データの獲得が困難である。
高速高分解のパン−チルト装置は、カメラの左右回転のためのパンモーター及びパンスクリューを含むパン部と、カメラの上下回転のためのチルトモーター及びチルトスクリューを含み、パン部全体を上下に移動させるチルト部と、カメラを支持するための手段として先端部はサポーターによってベアリング構造で固定支持されると共に後端部はパンスクリューにあるナットにベアリング構造で位置移動可能に連結され、パン及びチルトする際、角度及び長さが変えられるサポートバーと、サポートバーの先端部に装着され、サポートバーの角度変化時にパン及びチルトが可能となるカメラと、パン部及びチルト部を支持するためのベースフレームと、を含む構造である。
このようなチルト部は、チルトスクリューの両側に並んでいるように配置されると共にパン部の両側を貫通支持してパン部の上下移動を案内するシャフトサポーターを含むことができる。
そして、高速高分解のパン−チルト装置は、パン部とチルト部、そしてサポートバー及びカメラを内側に収容するためのベースフレームの前面をカバーする透明素材のハウジングをさらに含むことができる。
第1に、高精密高速のパン−チルト機能により、追跡監視カメラがターゲットを追跡及び拡大撮影することで、高解像度の身元確認用映像を獲得することができる。
図1から図3は、本発明の一実施例による高速高分解のパン−チルト装置を示す正面図、平面図及び側面図である。
図1から図3に示すように、パン−チルト装置は、高精密高速にパンとチルトが可能となり、レールに沿って移動しながら上下の高さが調節可能な構造であるが、カメラ19の左右回転の角度を調節するためのパン部12、カメラ19の上下回転の角度を調節するためのチルト部15、カメラ19の高さを調節するための垂直移動装置24などを含む。
パン部12は、カメラ19の角度を左右に調節する手段であって、パンモーター10とパンスクリュー11などを含む構造である。
チルト部15は、カメラ19の角度を上下調節する手段であって、チルトモーター13とチルトスクリュー14などを含む構造である。
また、パン部12の上下移動時、すなわちパンベース28の上下移動時に案内するための手段として2つのシャフトサポーター26を備えるが、この際、各シャフトサポーター26は、チルトスクリュー14の両側に並んでいるように垂直配置されると共にパン部の両側を貫通支持して、すなわちパンベース28の両端部を貫通支持してパンベース28の上下移動を案内するようになる。
ここで、シャフトサポーター26は、ベースフレーム20の壁体29に両端固定される構造に設置されることができる。
サポートバー18は、カメラ19を支持すると共にパン部12及びチルト部15によって姿勢(角度)を変えてカメラ19の左右方向及び上下方向の角度を調節する役割をする。
ここで、ベアリング構造は、互いに結束されて任意の方向に自由に回動できる球形のボール30と球形のボール溝31の組合せ構造を適用することができる。
そして、サポートバー18の先端部の底面と後端部にはそれぞれボール溝31が形成され、このように形成されるボール溝31により各ブラケット32a,32bのボール30が挟まって結合されることで、サポートバー18は両端回動可能な構造でサポーター16側とナット17側に支持されるようになり、この際、ボール30とボール溝31との間の結束構造により姿勢変換時の各支持点での円滑な流動状態を確保することができる。
また、ベースフレーム20の前面部には透明材質の半球形態からなるハウジング27が結合され、このようにハウジング27が結合されることで、ベースフレーム20内のパン部12の構成品、チルト部15の構成品、カメラ19などが外部から保護される。
特に、本発明では、高さを変更しながらターゲットを追跡撮影できるようにする手段としてレール21、メインホイール22、ホイール駆動用モーター23などを含む垂直移動装置24を提供する。
そのために、建物の壁面やポストなどに垂直のレール21が設置され、このように設置されるレール21に沿って動きながらカメラ19の高さが調節されるようになる。
それによって、ホイール駆動用モーター23の作動時、両側のメインホイール22が回転してレール板37に沿って転がるようになるため、カメラ19などが属しているベースフレーム20がレールの長手方向に沿って垂直に移動できるようになり、結局、カメラ19の高さが調節されることができる。
このようなサブホイール25は、メインホイール側に配置される両側の2つと、ベースフレーム20の上端側でレール板37の前後面に配置される両側の2対で構成される。
ここで、ホイール駆動用モーター23の軸の一側やメインホイール22の一側には垂直移動時の位置を確認するためにエンコーダ(図示せず)が装着されてもよい。
例えば、エンコーダは、モーターの前端に一体型で設置されたり、ホイール軸に設置されたりして移動距離を測定する役割をする。
図5と図6は、本発明の一実施例による高速高分解のパン−チルト装置の作動状態を示す側面図と平面図である。
図5と図6に示すように、常時作動中のパン−チルト装置100の監視領域内に訪問者や侵入者などのターゲット200が進入するようになると、パン−チルト装置100のパン部12、チルト部15、及び垂直移動装置24の連係的な作動によってカメラ19がターゲット200を追跡して映像を撮影する。
例えば、韓国公開特許10−2012−0016479号に開示している追跡カメラ作動方式を応用したパン部、チルト部、及び垂直移動装置の連係的な作動により、カメラでターゲットを追跡して映像を撮影することができる。
このようなパン部12、チルト部15、及び垂直移動装置24の作動が連係的に行われてカメラ19がターゲット200を追跡して映像を撮影することができる。
顔領域を検出するためには映像のエッジ情報を用いて形態を探すアルゴリズムや、顔の皮膚色の情報を用いたアルゴリズムを利用する。
顔領域を検出した後、顔の角度、隠れなどを認識するために、目と唇の情報を抽出する。
ここで、目と唇の点を連結すると、三角形が形成されるが、これらの情報から顔の角度が分かるようになるため、必要する場合(頭を下げたり、帽子を着用したりするなど)は、本発明の装置が下方に移動するようになる。
速く移動する物体を逃がすことなく、追跡しなければならないため、保安監視カメラの位置制御技術において重要な要素である。
AからBに行く区間とBからCに行く区間のパン速度は同じであるため、本発明ではAからBの区間だけを対象にした。
また、ヒトとカメラの最短距離となる点Bで最も速いパン速度(Panning Velocity)の314.8(deg/s)が得られる。
図12は対象とカメラとの距離が2mから10mに変わる間のカメラの最大チルト速度を示している。
ヒトがAからBに移動する間の最大チルト速度(Maximum Tilting Velocity)は最短距離の点Bで314.8deg/sであった。
このように速く動くヒトを追跡するためには、パン−チルトの速度が重要で、それと共に遠距離でヒトを追跡する場合はパン−チルトの分解能が重要であるが、例えば、100M離れたところにヒトがゆっくり動いている時、持続的に追跡するためにはパン−チルトが非常に細かい角度に動かなければならない。すなわち、パン−チルトの最小回転ピッチをとても小さくしなければならない。
11 パンスクリュー
12 パン部
13 チルトモーター
14 チルトスクリュー
15 チルト部
16 サポーター
17 ナット
18 サポートバー
18a ベアリング
18b ロッド
18c ハウジング
19 カメラ
20 ベースフレーム
21 レール
22 メインホイール
23 ホイール駆動用モーター
24 垂直移動装置
25 サブホイール
26 シャフトサポーター
27 ハウジング
28 パンベース
29 壁体
30 ボール
31 ボール溝
32a、32b ブラケット
33 スロット
34a、34b PTUコントロールボード
35 パワーコネクター
36 PTUコネクター
37 レール板
38 転動軸
39 カメラマウント
Claims (7)
- カメラの左右回転のためのパンモーター(10)及びパンスクリュー(11)を含むパン部(12)と、
カメラの上下回転のためのチルトモーター(13)及びチルトスクリュー(14)を含み、パン部全体を上下に移動させるチルト部(15)と、
カメラを支持するための手段として先端部はサポーター(16)によってベアリング構造で固定支持されると共に後端部はパンスクリュー(11)にあるナット(17)にベアリング構造で位置移動可能に連結され、パン及びチルトする際、角度及び長さが変えられるサポートバー(18)と、
前記サポートバー(18)の先端部に装着され、サポートバー(18)の角度変化時にパン及びチルトが可能となるカメラ(19)と、
前記パン部(12)及びチルト部(15)を支持するためのベースフレーム(20)と、
を含んで構成されることを特徴とする、
高さが変えられる高速高分解のパン−チルト装置。 - 前記カメラ(19)の高さを調節可能にするための手段として壁面やポストに垂直設置されるレール(21)と、前記ベースフレーム(20)に設置され、レール(21)に沿って転がるメインホイール(22)と、ホイール駆動用モーター(23)と、で構成され、カメラ(19)を含むベースフレーム(20)全体を垂直に移動させる垂直移動装置(24)をさらに含むことを特徴とする、
請求項1に記載の高さが変えられる高速高分解のパン−チルト装置。 - 前記垂直移動装置(24)は、メインホイール(22)の向い側に配置され、レール(21)に沿って転がって垂直移動を補助するサブホイール(25)を含むことを特徴とする、
請求項2に記載の高さが変えられる高速高分解のパン−チルト装置。 - 前記チルト部(15)は、水平状態で上方向の角度内でチルトが可能となるタイプまたは水平状態で上下方向の角度内でチルトが可能となるタイプからなることを特徴とする、
請求項1または2に記載の高さが変えられる高速高分解のパン−チルト装置。 - 前記サポートバー(18)は、ベアリング(18a)により長手方向に収納及び引き出しが行われて長さが変えられるようにするロッド(18b)とハウジング(18c)の組合せからなることを特徴とする、
請求項1または2に記載の高さが変えられる高速高分解のパン−チルト装置。 - 前記チルト部(15)は、チルトスクリュー(14)の両側に並んでいるように配置されると共にパン部の両側を貫通支持してパン部の上下移動を案内するシャフトサポーター(26)を含むことを特徴とする、
請求項1または2に記載の高さが変えられる高速高分解のパン−チルト装置。 - 前記パン部(12)とチルト部(15)、そしてサポートバー(18)及びカメラ(19)を収容するためのベースフレーム(20)の前面をカバーするハウジング(27)をさらに含むことを特徴とする、
請求項1または2に記載の高さが変えられる高速高分解のパン−チルト装置。
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