JP3423346B2 - Measuring device for moving objects - Google Patents

Measuring device for moving objects

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JP3423346B2
JP3423346B2 JP08220993A JP8220993A JP3423346B2 JP 3423346 B2 JP3423346 B2 JP 3423346B2 JP 08220993 A JP08220993 A JP 08220993A JP 8220993 A JP8220993 A JP 8220993A JP 3423346 B2 JP3423346 B2 JP 3423346B2
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雅夫 清水
茂純 桑島
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株式会社応用計測研究所
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Closed-Circuit Television Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は移動物体の計測に利用す
る。特に、撮像された移動物体の座標を高速に求めるた
めの構成に関する。
The present invention is used for measuring a moving object. In particular, it relates to a configuration for obtaining the coordinates of an imaged moving object at high speed.

【0002】[0002]

【従来の技術】移動物体を計測する方法として、従来か
ら、移動物体を撮像してその映像信号を処理することに
より座標を求めることが行われている。このような計測
方法では、移動物体が常に画面内に撮像される必要があ
る。このため従来は、 (1)移動物体が広範囲に移動する場合には、広角レン
ズを使用して移動物体が撮像装置の画角内に撮像される
ようにして計測する (2)移動物体の移動を拘束し、移動物体が撮像装置の
画角内に撮像されるようにして計測する (3)撮像装置を角度エンコーダ付きの雲台に固定して
雲台を手動により動かしながら移動物体を追跡し、その
画像とともにそのときの雲台の角度を記録しておき、記
録した画像と雲台の角度とからデジタイズなどの方法に
より1コマ毎に移動物体の座標を調べる などの方法がとられていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of measuring a moving object, the coordinates are obtained by imaging the moving object and processing a video signal thereof. In such a measuring method, the moving object needs to be constantly imaged in the screen. Therefore, conventionally, (1) when the moving object moves in a wide range, the wide-angle lens is used to measure the moving object so that the moving object is imaged within the angle of view of the image pickup device (2) the movement of the moving object (3) Fix the imaging device to the platform with an angle encoder and track the moving object while manually moving the platform. , The angle of the platform at that time is recorded together with the image, and the coordinate of the moving object is checked for each frame by a method such as digitizing from the recorded image and the angle of the platform. .

【0003】また、2台のカメラで同時に移動物体の2
次元座標の計測を行い、これら二つの2次元データから
移動物体の3次元座標を計算することも知られている。
In addition, two cameras simultaneously capture two moving objects.
It is also known to measure dimensional coordinates and calculate three-dimensional coordinates of a moving object from these two two-dimensional data.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、(1)の方法
では、広角レンズを使用して移動物体を撮像すると、移
動物体自体も小さく撮像され、移動物体と背景との分離
が困難になることがあった。また、映像信号を入力して
移動物体の幾何学重心(図心)を算出する画像処理装置
は画素単位で処理するので、移動物体の細かな移動が計
測できなかった。
However, in the method (1), when a wide-angle lens is used to capture an image of a moving object, the moving object itself is also imaged in a small size, making it difficult to separate the moving object from the background. was there. Further, since the image processing apparatus that inputs the video signal and calculates the geometric center of gravity (centroid) of the moving object processes in pixel units, it is impossible to measure the fine movement of the moving object.

【0005】また、(2)の方法では、移動物体の移動
範囲を限定するため、計測できる内容に限界があった。
Further, in the method (2), since the moving range of the moving object is limited, there is a limit to what can be measured.

【0006】このような問題は、2台のカメラを同時に
用いる場合も同様に生じる。しかも広角レンズを使用す
ると、移動物体の3次元座標計測精度が低下してしま
う。このため、このような計測方法はもっぱら実験室内
の計測に利用されるだけであった。さらに、この場合の
画像処理は2次元座標の計測に基づくものであり、3次
元計測空間内での移動物体の移動の性質を利用している
わけではない。このため、画像に含まれるノイズや背景
から移動物体を分離する際のノイズのために無効な計測
結果を出力する場合があった。
Such a problem similarly occurs when two cameras are used at the same time. Moreover, if a wide-angle lens is used, the three-dimensional coordinate measurement accuracy of the moving object will be reduced. For this reason, such a measuring method was exclusively used for the measurement in the laboratory. Further, the image processing in this case is based on the measurement of the two-dimensional coordinates, and does not utilize the property of the movement of the moving object in the three-dimensional measurement space. Therefore, an invalid measurement result may be output due to noise included in the image or noise when the moving object is separated from the background.

【0007】屋外や競技場で選手の動作や行動を計測す
る場合には、(3)の方法を利用することができる。し
かし、通常の映像信号はその1コマが1/60秒で構成
されているため、例えば2時間の記録を調べるためには
432000コマの画像をデジタイズしなければなら
ず、1コマのデジタイズに5秒要するとしても、全体で
600時間という長時間を要することになる。
The method (3) can be used to measure the movements and actions of the player outdoors or in the stadium. However, since one frame of a normal video signal is composed of 1/60 seconds, 432,000 frames of images must be digitized in order to check the recording for 2 hours, for example. Even if it takes seconds, it takes a long time of 600 hours in total.

【0008】本発明は、このような課題を解決し、移動
物体が広範囲に移動する場合でも広角レンズを使用する
ことなく移動物体を撮像し、撮像された移動物体の座標
を高速に求めることのできる移動物体の計測装置を提供
することを目的とする。
The present invention solves such a problem, and even when a moving object moves in a wide range, the moving object is imaged without using a wide-angle lens, and the coordinates of the imaged moving object can be obtained at high speed. An object of the present invention is to provide a measuring device for a moving object that can be used.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の移動物体の計測
装置は、移動物体を撮像する撮像手段と、この撮像手段
の撮像方向および撮像範囲を設定する駆動手段と、撮像
手段により得られた映像信号に含まれる移動物体の画像
内での位置を演算により求める画像処理手段と、この画
像処理手段により求めた位置とその映像信号を得たとき
の撮像手段の撮像方向および撮像範囲に関する情報とか
らその移動物体の実空間内座標を演算により求める位置
演算手段とを1組以上備えた移動物体の計測装置におい
て、撮像しようとする移動物体が移動する可能性のある
領域を3次元実空間座標系において設定する3次元領域
設定手段と、この3次元実空間座標系の領域を撮像手段
の撮像方向および撮像範囲に対応して2次元領域に写像
する領域写像手段と、写像された2次元領域を対応する
画像処理手段に設定する2次元領域設定手段とを備え、
画像処理手段は、その演算の対象領域を2次元領域設定
手段により設定された2次元領域に限定する領域限定手
段を含むことを特徴とする。
The measuring device for a moving object according to the present invention is obtained by an image pickup means for picking up an image of a moving object, a driving means for setting an image pickup direction and an image pickup range of the image pickup means, and an image pickup means. Image processing means for calculating the position in the image of the moving object included in the video signal, information about the position obtained by the image processing means and the imaging direction and imaging range of the imaging means when the video signal is obtained, In a measuring device for a moving object, which comprises one or more sets of position calculating means for calculating the coordinates in the real space of the moving object by means of three-dimensional real space coordinates, there is a possibility that the moving object to be imaged may move. Three-dimensional area setting means set in the system, and area mapping means for mapping the area of the three-dimensional real space coordinate system into a two-dimensional area corresponding to the imaging direction and imaging range of the imaging means. , And a two-dimensional area setting means for setting the corresponding image processing means for mapping the two-dimensional regions,
The image processing means is characterized by including area limiting means for limiting the target area of the calculation to the two-dimensional area set by the two-dimensional area setting means.

【0010】撮像しようとする移動物体の移動速度ベク
トルを3次元実空間座標系において設定する3次元ベク
トル設定手段と、この3次元実空間座標系の移動速度ベ
クトルを撮像手段の撮像方向および撮像範囲に対応して
2次元移動速度ベクトルに写像するベクトル写像手段
と、写像された2次元移動速度ベクトルを対応する撮像
手段ごとに設定するベクトル設定手段とをさらに備え、
画像処理手段は、領域限定手段により限定された2次元
領域内であらかじめ定められた数だけ前の画面と現在の
画面との間の移動物体の位置変化を検出する手段を含
み、検出された位置変化がベクトル設定手段により設定
された2次元移動速度ベクトルに対してあらかじめ定め
られた範囲内であることを条件として位置演算手段を起
動する手段を備えることができる。
Three-dimensional vector setting means for setting the moving speed vector of the moving object to be imaged in the three-dimensional real space coordinate system, and the moving speed vector of this three-dimensional real space coordinate system in the imaging direction and the imaging range of the imaging means. Further comprising vector mapping means for mapping into a two-dimensional moving velocity vector, and vector setting means for setting the mapped two-dimensional moving velocity vector for each corresponding imaging means,
The image processing means includes means for detecting a positional change of the moving object between the previous screen and the current screen by a predetermined number within the two-dimensional area limited by the area limiting means, and the detected position It is possible to provide means for activating the position calculation means on condition that the change is within a predetermined range with respect to the two-dimensional moving velocity vector set by the vector setting means.

【0011】撮像手段は、少なくとも1つの軸の周りに
回動可能な雲台と、この雲台に固定的に載置された撮像
装置とを含み、駆動手段は、雲台のそれぞれの軸の周り
の回動角度を設定する角度設定手段と、撮像装置に取り
付けられたズームレンズ手段とを含むことがよい。
The image pickup means includes a platform which is rotatable around at least one axis, and an image pickup device which is fixedly mounted on the platform, and the driving means includes respective axes of the platform. It is preferable to include an angle setting means for setting a rotation angle of the surroundings and a zoom lens means attached to the image pickup apparatus.

【0012】設定した目標値と実際の値との差がほとん
ど発生しない程度に角度設定手段およびズームレンズ手
段の精度が高い場合には、目標値そのものを撮像手段の
撮像方向および撮像範囲に関する情報として用いること
もできる。しかし、実用的には、実際の値と目標値との
差が小さくなるような帰還制御を行い、実際の値を撮像
手段の撮像方向および撮像範囲に関する情報として用い
ることがよい。すなわち、角度設定手段は、少なくとも
1つの軸ごとに、雲台を回動させるモータと、実際の回
動角度を検出する角度エンコーダと、検出された角度と
上位装置から設定された目標方位角度との差が小さくな
るようにモータを制御する角度制御手段とを含み、ズー
ムレンズ手段は、ズーム位置を設定するズーム駆動モー
タと、実際のズーム位置を検出するズーム・エンコーダ
と、検出されたズーム位置と上位装置から設定された目
標位置との差が小さくなるようにズーム駆動モータを制
御するズーム制御手段とを含み、角度エンコーダの出力
とズーム・エンコーダの出力とが撮像手段の撮像方向お
よび撮像範囲に関する情報として位置演算手段に供給さ
れることがよい。
When the accuracy of the angle setting means and the zoom lens means is so high that the difference between the set target value and the actual value hardly occurs, the target value itself is used as the information regarding the image pickup direction and the image pickup range of the image pickup means. It can also be used. However, practically, it is preferable to perform feedback control so that the difference between the actual value and the target value is reduced, and use the actual value as information regarding the image capturing direction and the image capturing range of the image capturing unit. That is, the angle setting means includes, for at least one axis, a motor that rotates the platform, an angle encoder that detects an actual rotation angle, a detected angle, and a target azimuth angle set by the host device. The zoom lens means includes a zoom drive motor that sets a zoom position, a zoom encoder that detects an actual zoom position, and a detected zoom position. And zoom control means for controlling the zoom drive motor so that the difference between the target position set by the host device and the target position set by the host device is small, and the output of the angle encoder and the output of the zoom encoder are the image pickup direction and the image pickup range of the image pickup means. It is preferable to be supplied to the position calculation means as the information regarding.

【0013】[0013]

【作用】撮像しようとする移動物体が移動する可能性の
ある3次元実空間座標系の領域を2次元領域に写像し、
その領域に限定して移動物体の座標を求める。例えばス
キー、スケート、陸上競技、自動車レース、競馬、競
輪、競艇など、移動物体の移動コースがある程度決まっ
ている場合には、それ以外の領域について計測する必要
はない。そこで、そのような領域についての処理は省略
する。これにより、処理対象となる映像信号を削減する
ことができ、実時間で移動物体の座標を求めることがで
きる。
A region of a three-dimensional real space coordinate system in which a moving object to be imaged may move is mapped to a two-dimensional region,
The coordinates of the moving object are obtained only in that area. For example, when the moving course of a moving object is determined to some extent, such as skiing, skating, athletics, car racing, horse racing, bicycle racing, and boat racing, it is not necessary to measure other areas. Therefore, the processing for such an area is omitted. As a result, it is possible to reduce the number of video signals to be processed and obtain the coordinates of the moving object in real time.

【0014】また、移動物体の速度があらかじめ予測で
きる場合もある。その場合には、その移動物体の移動速
度ベクトルを3次元実空間座標系において設定し、それ
を2次元移動速度ベクトルに写像し、設定された2次元
領域内で移動物体が検出され、かつ指定された速度ベク
トルに対して一定の条件を満たす速度ベクトルが計測で
きたときから座標の計測を行う。これにより、目的とす
る移動物体以外の物体が撮像範囲内を移動したとして
も、それを誤って計測する可能性は小さい。
In some cases, the speed of a moving object can be predicted in advance. In that case, the moving speed vector of the moving object is set in the three-dimensional real space coordinate system, and it is mapped to the two-dimensional moving speed vector, and the moving object is detected and designated within the set two-dimensional area. The coordinates are measured when the velocity vector satisfying a certain condition can be measured for the obtained velocity vector. As a result, even if an object other than the target moving object moves within the imaging range, it is unlikely to measure it by mistake.

【0015】本発明は、撮像しようとする移動物体の移
動コースに複数の撮像手段(例えばTVカメラ)を配置
し、駆動手段、画像処理手段および位置演算手段をそれ
ぞれ設け、これらを共通の上位演算装置で統合管理する
利用形態に適する。この場合、上位演算装置では、各撮
像手段により撮像された移動物体の座標およびその撮像
手段の状態を総合的に管理し、複数角度からの計測情報
と、あらかじめ登録されていた移動物体の運動について
の特徴とから、広範囲の領域を高速で移動する移動物体
の位置を有効に高精度に計測できる。また、移動物体の
移動に対応して撮像手段の方向および撮像範囲を制御し
たり、各撮像手段により得られた画像への比較データの
表示、計測精度の表示、他の撮像手段の情報の表示など
を行うこともできる。
According to the present invention, a plurality of image pickup means (for example, a TV camera) are arranged on a moving course of a moving object to be imaged, and a drive means, an image processing means and a position calculation means are provided respectively, and these are used as a common higher-order calculation It is suitable for the usage form that is integratedly managed by the device. In this case, the host computing device comprehensively manages the coordinates of the moving object imaged by each imaging means and the state of the imaging means, and measures the measurement information from a plurality of angles and the movement of the moving object registered in advance. From the above feature, it is possible to effectively and accurately measure the position of a moving object that moves in a wide area at high speed. Further, the direction and the imaging range of the image pickup means are controlled in accordance with the movement of the moving object, the comparison data is displayed on the image obtained by each image pickup means, the measurement accuracy is displayed, and the information of other image pickup means is displayed. And so on.

【0016】[0016]

【実施例】図1は本発明実施例の移動物体の計測装置を
示すブロック構成図である。
1 is a block diagram showing a measuring apparatus for a moving object according to an embodiment of the present invention.

【0017】この計測装置は、移動物体を撮像する撮像
手段としてTVカメラ21を備え、このTVカメラ21
の撮像方向および撮像範囲を設定する駆動手段として電
動ズームレンズ22、電動雲台23および駆動制御装置
25を備え、TVカメラ21により得られた映像信号に
含まれる移動物体の画像内での位置(この例では幾何学
重心)を演算により求める画像処理手段として画像処理
装置24を備え、この画像処理装置24により求めた位
置とその映像信号を得たときのTVカメラ21の撮像方
向および撮像範囲に関する情報とからその移動物体の実
空間内座標を演算により求める位置演算手段として位置
演算装置26を備える。
This measuring device is equipped with a TV camera 21 as an image pickup means for picking up an image of a moving object.
An electric zoom lens 22, an electric camera platform 23, and a drive control device 25 are provided as driving means for setting the image pickup direction and the image pickup range of the position of the moving object included in the image signal obtained by the TV camera 21 in the image ( In this example, an image processing device 24 is provided as an image processing means for calculating the geometrical center of gravity, and the position obtained by this image processing device 24 and the image pickup direction and image pickup range of the TV camera 21 when the video signal thereof is obtained are related. A position calculation device 26 is provided as position calculation means for calculating the coordinates of the moving object in the real space from the information.

【0018】TVカメラ21、電動ズームレンズ22、
電動雲台23および駆動制御装置25の一部がカメラヘ
ッドを構成し、これらと画像処理装置24、駆動制御装
置25および位置演算装置26とがカメラヘッド/演算
装置12を構成する。カメラヘッド/演算装置12は複
数設けられ、それぞれがデータリンク13を介して上位
演算装置11に接続される。カメラヘッド/演算装置1
2にはさらに、TVカメラ21の出力する映像信号に付
加的な情報を重ね合わせるための映像合成装置27と、
データリンク13を介したデータ入出力のための入出力
装置28とが設けられる。
A TV camera 21, an electric zoom lens 22,
The electric platform 23 and a part of the drive control device 25 form a camera head, and these, the image processing device 24, the drive control device 25, and the position calculation device 26 form a camera head / calculation device 12. A plurality of camera heads / arithmetic units 12 are provided, and each is connected to the host arithmetic unit 11 via a data link 13. Camera head / calculator 1
2, a video synthesizing device 27 for superimposing additional information on the video signal output from the TV camera 21,
An input / output device 28 for inputting / outputting data via the data link 13 is provided.

【0019】各カメラヘッド/演算装置12は座標デー
タを計測周期毎にデータリンク13に出力し、座標デー
タを出力しているもの以外のカメラヘッド/演算装置1
2はそのデータを取り込むことができる。上位演算装置
11は、複数のカメラヘッド/演算装置12を統合管理
すると共に、座標計測結果を画面表示またはその他の出
力装置に出力する。各カメラヘッド/演算装置12が座
標データの出力を終了したとき、上位演算装置11は、
計測状況に応じて各カメラヘッド/演算装置12に対し
て個別に命令を出力することができる。
Each camera head / arithmetic unit 12 outputs coordinate data to the data link 13 for each measurement cycle, and the camera head / arithmetic unit 1 other than the one outputting coordinate data.
2 can capture that data. The upper-level arithmetic device 11 integrally manages the plurality of camera heads / arithmetic devices 12, and outputs the coordinate measurement result to a screen display or other output device. When each camera head / arithmetic unit 12 finishes outputting coordinate data, the upper arithmetic unit 11
A command can be individually output to each camera head / arithmetic unit 12 according to the measurement situation.

【0020】データリンク13に接続可能なカメラヘッ
ド/演算装置12の台数は、データリンク13のデータ
転送速度と上位演算装置11の演算速度により制限され
る。カメラヘッド/演算装置12がそれぞれ3次元座標
を算出することもできるが、複数の2次元座標データか
ら上位演算装置11で3次元座標を算出することもで
る。
The number of camera heads / arithmetic units 12 that can be connected to the data link 13 is limited by the data transfer speed of the data link 13 and the arithmetic speed of the host arithmetic unit 11. The camera head / arithmetic unit 12 can calculate three-dimensional coordinates, but the higher-level arithmetic unit 11 can calculate three-dimensional coordinates from a plurality of two-dimensional coordinate data.

【0021】TVカメラ21は電動ズームレンズズーム
22と共に電動雲台23に固定され、画像処理装置24
および映像合成装置27に映像信号を出力する。画像処
理装置24は、TVカメラ21から入力された映像信号
に含まれる移動物体の幾何学重心を求め、図心データと
して位置演算装置26に出力する。駆動制御装置25
は、電動ズームレンズ22に対してズーム制御信号を出
力し、ズーム位置信号を取り込む。駆動制御装置25は
また、電動雲台23に対して雲台制御信号を出力し、雲
台方向信号を取り込む。駆動制御装置25はさらに、取
り込んだズーム位置信号および雲台方向信号からズーム
位置/雲台方向データを生成し、位置演算装置26に出
力する。位置演算装置26はズーム位置および雲台方向
を制御するため、これらの制御データを駆動制御装置2
5に出力する。位置演算装置26はまた、画像処理装置
24からの図心データと駆動制御装置25からのズーム
位置/雲台方向データとから移動物体の座標を演算し、
得られた実空間内座標データを入出力装置28を介して
データリンク13に送出する。
The TV camera 21 is fixed to an electric pan head 23 together with an electric zoom lens zoom 22, and an image processing device 24 is provided.
And a video signal is output to the video synthesizer 27. The image processing device 24 obtains the geometric center of gravity of the moving object included in the video signal input from the TV camera 21, and outputs it to the position calculation device 26 as centroid data. Drive controller 25
Outputs a zoom control signal to the electric zoom lens 22 to capture a zoom position signal. The drive control device 25 also outputs a tripod head control signal to the electric tripod platform 23 and takes in the tripod head direction signal. The drive control device 25 further generates zoom position / pan head direction data from the captured zoom position signal and pan head direction signal, and outputs it to the position calculation device 26. The position calculation device 26 controls the zoom position and the tripod head direction, and therefore uses these control data as the drive control device 2.
Output to 5. The position calculator 26 also calculates the coordinates of the moving object from the centroid data from the image processor 24 and the zoom position / head direction data from the drive controller 25,
The obtained coordinate data in the real space is sent to the data link 13 via the input / output device 28.

【0022】位置演算装置26には、データリンク13
および入出力装置28を経由して、他のカメラヘッド/
演算装置12が出力する座標データや上位演算装置11
が出力する命令などが入力される。これに対応して位置
演算装置26は、映像合成装置27に重ね合わせ画像デ
ータを出力し、映像合成装置27はこのデータをTVカ
メラ21からの映像信号に重ね会わせて合成映像信号を
出力する。これにより、計測に用いた映像に様々な情報
を重ね合わせて出力することができる。
The position calculation device 26 includes a data link 13
And another camera head / via the input / output device 28.
The coordinate data output by the arithmetic unit 12 and the host arithmetic unit 11
The command output by is input. In response to this, the position calculation device 26 outputs the superimposed image data to the video synthesizing device 27, and the video synthesizing device 27 superimposes this data on the video signal from the TV camera 21 and outputs the synthetic video signal. . As a result, various information can be output by superimposing various information on the video used for measurement.

【0023】ここで本実施例の特徴とするところは、撮
像しようとする移動物体が移動する可能性のある領域を
3次元実空間座標系において設定する3次元領域設定手
段とを上位演算装置11内の制御プログラムとして備
え、この3次元実空間座標系の領域を各TVカメラ21
の撮像方向および撮像範囲に対応して2次元領域に写像
する領域写像手段を位置演算装置26内の制御プログラ
ムとして備え、位置演算装置26は写像された2次元領
域を画像処理装置24に設定するようにその出力が接続
され、画像処理装置24は、その演算の対象領域を2次
元領域設定手段により設定された2次元領域に限定する
領域限定手段を含むことにある。これを図2および図3
を参照して説明する。
The feature of this embodiment is that the upper arithmetic unit 11 includes a three-dimensional area setting means for setting an area where a moving object to be imaged may move in a three-dimensional real space coordinate system. Is provided as an internal control program, and the area of this three-dimensional real space coordinate system is set in each TV camera
Area mapping means for mapping to a two-dimensional area corresponding to the image pickup direction and the image pickup area of is provided as a control program in the position calculation device 26, and the position calculation device 26 sets the mapped two-dimensional region in the image processing device 24. The output is connected as described above, and the image processing device 24 includes the area limiting means for limiting the target area of the calculation to the two-dimensional area set by the two-dimensional area setting means. This is shown in FIG. 2 and FIG.
Will be described with reference to.

【0024】図2は上位演算装置11と位置演算装置2
6との処理の一部を示すフローチャートである。上位演
算装置11は、複数のカメラヘッド/演算装置12を統
合管理する。ここでは、撮像領域および速度ベクトルの
設定と3次元座標の計測とに限定して説明する。
FIG. 2 shows the higher-level arithmetic unit 11 and the position arithmetic unit 2.
6 is a flowchart showing a part of the processing with 6; The upper arithmetic device 11 integrally manages a plurality of camera heads / arithmetic devices 12. Only the setting of the imaging area and the velocity vector and the measurement of the three-dimensional coordinates will be described here.

【0025】上位演算装置11には、各TVカメラ21
が撮像を開始する前に、撮像しようとする移動物体が移
動する可能性のある領域およびその移動速度ベクトルが
3次元実空間座標系で入力される。上位演算装置11
は、その領域および移動速度ベクトルを位置演算装置2
6に通知する。位置演算装置26では、撮像が開始され
ると、駆動制御装置25からTVカメラ21の撮像方向
および撮像範囲を取り込み、それに対応して、3次元実
空間座標系の領域および移動速度ベクトルを2次元の領
域および速度ベクトルに写像する。写像された領域およ
び速度ベクトルのデータは画像処理装置24に出力され
る。
Each higher-order arithmetic unit 11 has a TV camera 21
Before the start of imaging, the area in which the moving object to be imaged may move and its moving velocity vector are input in the three-dimensional real space coordinate system. Upper arithmetic device 11
Indicates the area and moving velocity vector of the position calculation device 2
Notify 6. When the image pickup is started, the position calculation device 26 takes in the image pickup direction and the image pickup range of the TV camera 21 from the drive control device 25, and correspondingly, the region of the three-dimensional real space coordinate system and the moving velocity vector are two-dimensionally obtained. Map to the region and velocity vector of. The mapped area and velocity vector data are output to the image processing device 24.

【0026】図3は画像処理装置24の詳細を示すブロ
ック構成図である。
FIG. 3 is a block diagram showing the details of the image processing device 24.

【0027】図1に示したTVカメラ21から出力され
た映像信号は、映像信号311として同期分離回路30
1および2値化回路304に入力される。また、位置演
算装置26からの2次元領域設定データ320がタイミ
ング発生回路302に入力され、速度ベクトル設定デー
タ321が中央処理部310に入力される。
The video signal output from the TV camera 21 shown in FIG.
It is input to the 1- and binary-coding circuit 304. Further, the two-dimensional area setting data 320 from the position calculation device 26 is input to the timing generation circuit 302, and the velocity vector setting data 321 is input to the central processing unit 310.

【0028】同期分離回路301は、入力された映像信
号311に含まれる水平同期信号および垂直同期信号を
抽出し、タイミング発生回路302に入力する。タイミ
ング発生回路302は、クロック発生回路303の出力
するクロック信号に対して、垂直タイミング信号31
3、水平タイミング信号314および有効範囲信号31
5を発生する。垂直タイミング信号313は垂直同期信
号と同一周波数の信号であり、画像処理装置内部での使
用に対して都合が良いように、パルス幅を狭くして水平
同期信号のタイミングに一致させたものである。水平タ
イミング信号314は水平同期信号と同一周波数でパル
ス幅が狭い信号である。有効範囲信号315は、演算の
対象領域を2次元領域設定データ320により設定され
た領域に限定するための信号であり、垂直タイミング信
号313および水平タイミング信号314に基づいて、
映像信号内の計測に有効な範囲に限って出力される。
The sync separation circuit 301 extracts the horizontal sync signal and the vertical sync signal included in the input video signal 311 and inputs them to the timing generation circuit 302. The timing generation circuit 302 receives the vertical timing signal 31 from the clock signal output from the clock generation circuit 303.
3, horizontal timing signal 314 and effective range signal 31
5 is generated. The vertical timing signal 313 is a signal having the same frequency as the vertical synchronizing signal, and has a pulse width narrowed to match the timing of the horizontal synchronizing signal so as to be convenient for use inside the image processing apparatus. . The horizontal timing signal 314 is a signal having the same frequency as the horizontal synchronizing signal and a narrow pulse width. The effective range signal 315 is a signal for limiting the calculation target area to the area set by the two-dimensional area setting data 320, and based on the vertical timing signal 313 and the horizontal timing signal 314,
It is output only within the effective range for measurement in the video signal.

【0029】クロック発生回路303の出力するクロッ
ク信号は、タイミング発生回路302のほかに、水平ア
ドレス発生回路306のクロック入力、垂直方向累算回
路307のクロック入力、水平方向累算回路308のク
ロック入力、面積計数回路309のクロック入力に入力
される。クロック発生回路303の出力するクロック信
号は、水平タイミング信号314の整数倍の周波数にな
るように調整される。このように調整することで、映像
信号311に対して安定したタイミングで移動物体信号
を作成できる。
The clock signal output from the clock generation circuit 303 is, in addition to the timing generation circuit 302, a clock input to the horizontal address generation circuit 306, a clock input to the vertical accumulation circuit 307, and a clock input to the horizontal accumulation circuit 308. , Are input to the clock input of the area counting circuit 309. The clock signal output from the clock generation circuit 303 is adjusted to have an integral multiple frequency of the horizontal timing signal 314. By adjusting in this way, a moving object signal can be created at a stable timing with respect to the video signal 311.

【0030】タイミング発生回路302の出力する垂直
タイミング信号313は、垂直アドレス発生回路305
のリセット入力および中央処理部(CPU)310の入
力ポートに入力される。タイミング発生回路302の出
力する水平タイミング信号314は垂直アドレス発生回
路305のクロック入力および水平アドレス発生回路3
06のリセット入力に入力される。
The vertical timing signal 313 output from the timing generation circuit 302 is the vertical address generation circuit 305.
Reset input and the input port of the central processing unit (CPU) 310. The horizontal timing signal 314 output from the timing generation circuit 302 is the clock input to the vertical address generation circuit 305 and the horizontal address generation circuit 3
06 reset input.

【0031】垂直アドレス発生回路305は、水平タイ
ミング信号が入力される毎にインクリメントされ、かつ
垂直タイミング信号でリセットされるカウンタであり、
現在入力されている映像信号のライン番号(垂直方向位
置)を出力する。水平アドレス発生回路306は、クロ
ック信号が入力される毎にインクリメントされ、かつ水
平タイミング信号でリセットされるカウンタであり、現
在入力されている映像信号の水平方向位置を出力する。
The vertical address generation circuit 305 is a counter that is incremented each time a horizontal timing signal is input and is reset by the vertical timing signal.
The line number (vertical position) of the currently input video signal is output. The horizontal address generation circuit 306 is a counter that is incremented each time a clock signal is input and reset by a horizontal timing signal, and outputs the horizontal position of the currently input video signal.

【0032】タイミング発生回路302の出力する有効
範囲信号315は、垂直方向累算回路307のイネーブ
ル入力E2、水平方向累算回路308のイネーブル入力
E2、および面積計数回路309のイネーブル入力E2
に入力される。
The effective range signal 315 output from the timing generation circuit 302 is the enable input E2 of the vertical accumulation circuit 307, the enable input E2 of the horizontal accumulation circuit 308, and the enable input E2 of the area counting circuit 309.
Entered in.

【0033】2値化回路304は、入力される映像信号
311に含まれる移動物体を示す輝度と背景を示す輝度
を分離し、移動物体信号312を出力する。この移動物
体信号312は、垂直方向累算回路307のイネーブル
入力E1、水平方向累算回路308のイネーブル入力E
1、および面積計数回路309のイネーブル入力E1に
入力される。
The binarization circuit 304 separates the luminance indicating the moving object and the luminance indicating the background, which are included in the input video signal 311, and outputs a moving object signal 312. The moving object signal 312 is obtained by enabling input E1 of the vertical accumulation circuit 307 and enabling input E of the horizontal accumulation circuit 308.
1 and the enable input E1 of the area counting circuit 309.

【0034】垂直アドレス発生回路305は入力された
映像信号の現在の垂直アドレスを出力し、その垂直アド
レス信号は垂直方向累算回路307に入力される。水平
アドレス発生回路306は入力された映像信号の現在の
水平アドレスを出力し、その水平アドレス信号は水平方
向累算回路308に入力される。
The vertical address generation circuit 305 outputs the current vertical address of the input video signal, and the vertical address signal is input to the vertical direction accumulation circuit 307. The horizontal address generation circuit 306 outputs the current horizontal address of the input video signal, and the horizontal address signal is input to the horizontal accumulation circuit 308.

【0035】垂直方向累算回路307は、イネーブル入
力E1およびE2に同時に信号が入力されたときに限っ
てその時入力されている垂直アドレス信号を累算し、ま
た、リセット入力にリセット信号が入力されたときに累
算カウンタをリセットする。すなわち、移動物体信号3
12が移動物体を示し、かつ有効範囲信号315が有効
範囲を示しているときに限って、クロック信号のタイミ
ングで垂直アドレス信号を累算する。したがって、その
出力は映像信号に含まれる移動物体の垂直方向1次モー
メントになる。
The vertical accumulation circuit 307 accumulates the vertical address signal being input only when signals are simultaneously input to the enable inputs E1 and E2, and the reset signal is input to the reset input. Reset the accumulator counter. That is, the moving object signal 3
Only when 12 indicates a moving object and the effective range signal 315 indicates an effective range, the vertical address signal is accumulated at the timing of the clock signal. Therefore, the output becomes the vertical first moment of the moving object included in the video signal.

【0036】水平方向累算回路308は、イネーブル入
力E1およびE2に同時に信号が入力されたときに限っ
てその時入力されている水平アドレス信号を累算し、ま
た、リセット入力にリセット信号が入力されたとき累算
カウンタをリセットする。すなわち、移動物体信号31
2が移動物体を示し、かつ有効範囲信号315が有効範
囲を示しているときに限って、クロック信号のタイミン
グで水平アドレス信号を累算する。したがって、その出
力は映像信号に含まれる移動物体の水平方向1次モーメ
ントになる。
The horizontal accumulation circuit 308 accumulates the horizontal address signal being inputted only when the signals are inputted to the enable inputs E1 and E2 at the same time, and the reset signal is inputted to the reset input. Reset the accumulation counter. That is, the moving object signal 31
Only when 2 indicates a moving object and the effective range signal 315 indicates an effective range, the horizontal address signal is accumulated at the timing of the clock signal. Therefore, the output becomes the horizontal first moment of the moving object included in the video signal.

【0037】面積計数回路309は、イネーブル入力E
1およびE2に同時に信号が入力されたときに限って出
力をインクリメントし、またリセット入力にリセット信
号が入力されると累算カウンタをリセットする。すなわ
ち、移動物体信号312が移動物体を示し、かつ有効範
囲信号315が有効範囲を示しているときに限って、ク
ロック信号のタイミングで出力をインクリメントする。
したがって、その出力は映像信号に含まれる移動物体の
面積(0次モーメント)になる。
The area counting circuit 309 has an enable input E.
The output is incremented only when signals are simultaneously input to 1 and E2, and the accumulator counter is reset when a reset signal is input to the reset input. That is, the output is incremented at the timing of the clock signal only when the moving object signal 312 indicates the moving object and the effective range signal 315 indicates the effective range.
Therefore, the output becomes the area (0th moment) of the moving object included in the video signal.

【0038】垂直方向累算回路307の累算出力は中央
処理部310の入力ポートSYに入力され、水平方向累
算回路308の累算出力は中央処理部310の入力ポー
トSXに入力され、面積計数回路309の面積出力は中
央処理部310の入力ポートNに入力される。
The cumulative calculation force of the vertical accumulation circuit 307 is input to the input port SY of the central processing unit 310, and the cumulative calculation force of the horizontal accumulation circuit 308 is input to the input port SX of the central processing unit 310 to determine the area. The area output of the counting circuit 309 is input to the input port N of the central processing unit 310.

【0039】中央処理部310からはカウンタ初期化信
号316が出力され、垂直方向累算回路307のリセッ
ト入力、水平方向累算回路308のリセット入力、およ
び面積計数回路309のリセット入力に入力される。中
央処理部310はまた、垂直方向図心データ317およ
び水平方向図心データ318を出力する。
A counter initialization signal 316 is output from the central processing unit 310, and is input to the reset input of the vertical accumulation circuit 307, the reset input of the horizontal accumulation circuit 308, and the reset input of the area counting circuit 309. . The central processing unit 310 also outputs vertical centroid data 317 and horizontal centroid data 318.

【0040】さらにこの実施例では、中央処理部310
に記憶装置319が接続され、あらかじめ定められた数
だけ前の画面における幾何学重心を記憶することができ
る。中央処理部310は、記憶装置319に記憶された
幾何学重心と減算の画面の幾何学重心との位置変化を検
出し、その位置変化が速度ベクトル設定データ321に
対してあらかじめ定められた範囲内であるとき、位置演
算起動信号322を出力する。
Further, in this embodiment, the central processing unit 310
A storage device 319 is connected to the storage device 319, and a predetermined number of geometric centroids in the previous screen can be stored. The central processing unit 310 detects a position change between the geometric center of gravity stored in the storage device 319 and the geometric center of gravity of the subtraction screen, and the position change is within a predetermined range for the velocity vector setting data 321. Then, the position calculation activation signal 322 is output.

【0041】この画像処理装置の目的は、入力された映
像信号に含まれる移動物体信号を限定された二次元領域
内で検出し、その図心データを出力することである。こ
の動作について詳しく説明する。
The purpose of this image processing apparatus is to detect a moving object signal included in an input video signal in a limited two-dimensional area and output centroid data thereof. This operation will be described in detail.

【0042】映像信号311が入力されると、タイミン
グ発生回路302が垂直タイミング信号313を生成
し、これが中央処理部310に入力される。中央処理部
310は、映像信号が開始されたことを示すため、カウ
ンタ初期化信号316を出力する。これにより累積回路
307および308ならびに面積計数回路309がリセ
ットされる。垂直タイミング信号313はまた、垂直ア
ドレス発生回路305をリセットする。
When the video signal 311 is input, the timing generation circuit 302 generates a vertical timing signal 313, which is input to the central processing unit 310. The central processing unit 310 outputs a counter initialization signal 316 to indicate that the video signal has started. This resets the accumulating circuits 307 and 308 and the area counting circuit 309. The vertical timing signal 313 also resets the vertical address generation circuit 305.

【0043】垂直タイミング信号313が終了すると、
タイミング発生回路302は水平タイミング信号31
4、有効範囲信号315を出力し、また、2値化回路3
04が移動物体信号312を出力するので、累算回路3
07および308がそれぞれ移動物体の垂直方向1次モ
ーメントおよび水平方向1次モーメントを出力する。同
時に面積計数回路309が移動物体の面積を出力する。
When the vertical timing signal 313 ends,
The timing generation circuit 302 uses the horizontal timing signal 31
4. Output the effective range signal 315, and the binarization circuit 3
04 outputs the moving object signal 312, the accumulation circuit 3
07 and 308 output the vertical first moment and the horizontal first moment of the moving object, respectively. At the same time, the area counting circuit 309 outputs the area of the moving object.

【0044】映像信号311の1フィールドが終了し、
タイミング発生回路302が垂直タイミング信号313
を再び出力すると、中央処理部310はこれらの1次モ
ーメント及び面積(0次モーメント)を読み取った後、
〔垂直方向1次モーメント÷面積〕および〔水平方向1
次モーメント÷面積〕を計算する。この計算結果がそれ
ぞれ移動物体の垂直方向図心および水平方向図心であ
る。これらの図心データを出力ポートに出力し、その後
にカウンタ初期化信号316を出力する。以後は、この
シーケンスを繰り返すことになる。
One field of the video signal 311 is completed,
The timing generation circuit 302 uses the vertical timing signal 313.
Is output again, the central processing unit 310 reads these first moment and area (0th moment),
[1st moment in vertical direction ÷ area] and 1 in horizontal direction
Next moment ÷ area] is calculated. The results of this calculation are the vertical and horizontal centroids of the moving object, respectively. The centroid data is output to the output port, and then the counter initialization signal 316 is output. After that, this sequence is repeated.

【0045】中央処理部310はまた、図心データが得
られたとき、それを記憶装置319に記憶されている数
コマ前の図心データと比較し、その位置変化を検出す
る。さらに、検出された位置変化が速度ベクトル設定デ
ータ321に対してあらかじめ定められた範囲内である
とき、位置演算装置に位置演算起動信号322を出力す
る。
When the centroid data is obtained, the central processing unit 310 also compares the centroid data with the centroid data of a few frames before stored in the storage device 319 and detects the position change. Further, when the detected position change is within the range predetermined for the velocity vector setting data 321, the position calculation activation signal 322 is output to the position calculation device.

【0046】図4はカメラヘッドの構造を簡略化して示
す三面図であり、(a)は平面図、(b)は正面図、
(c)は側面図である。ここでは、雲台の自由度が2、
すなわち回動可能な軸が二つある場合の構成例を示す。
FIG. 4 is a trihedral view showing the structure of the camera head in a simplified manner. FIG. 4A is a plan view, FIG.
(C) is a side view. Here, the platform has 2 degrees of freedom,
That is, an example of the configuration when there are two rotatable axes is shown.

【0047】雲台は垂直軸および水平軸のそれぞれの周
りに回動可能であり、この雲台にTVカメラ21および
ズームレンズ22が固定される。雲台の垂直軸には垂直
軸駆動モータ/角度エンコーダ41が設けられ、一定角
度毎にパルスを出力する。TVカメラ21、ズームレン
ズ22および垂直軸駆動モータ/角度エンコーダ41は
雲台の水平軸の周りに回動可能であり、この水平軸には
水平軸駆動モータ/角度エンコーダ42が設けられ、一
定角度毎にパルスを出力する。
The platform is rotatable about a vertical axis and a horizontal axis, and the TV camera 21 and the zoom lens 22 are fixed to the platform. A vertical axis drive motor / angle encoder 41 is provided on the vertical axis of the platform to output a pulse at a constant angle. The TV camera 21, the zoom lens 22, and the vertical axis drive motor / angle encoder 41 are rotatable around a horizontal axis of the platform, and the horizontal axis is provided with a horizontal axis drive motor / angle encoder 42, and a fixed angle. A pulse is output every time.

【0048】図5は駆動制御装置25の一例を示すブロ
ック構成図である。
FIG. 5 is a block diagram showing an example of the drive controller 25.

【0049】この駆動制御装置25は、垂直軸角度エン
コーダ501、垂直軸駆動モータ502および垂直軸制
御回路503と、水平軸角度エンコーダ511、水平軸
駆動モータ512および水平軸制御回路513と、ズー
ム・エンコーダ521、ズーム駆動モータ522および
ズーム制御回路523とを備える。垂直軸角度エンコー
ダ501および垂直軸駆動モータ502は図4における
垂直軸駆動モータ/角度エンコーダ41を構成し、水平
軸角度エンコーダ511および垂直軸駆動モータ512
は水平軸駆動モータ/角度エンコーダ42を構成する。
The drive control device 25 includes a vertical axis angle encoder 501, a vertical axis drive motor 502 and a vertical axis control circuit 503, a horizontal axis angle encoder 511, a horizontal axis drive motor 512 and a horizontal axis control circuit 513, and a zoom / zoom. An encoder 521, a zoom drive motor 522, and a zoom control circuit 523 are provided. The vertical axis angle encoder 501 and the vertical axis drive motor 502 constitute the vertical axis drive motor / angle encoder 41 in FIG. 4, and the horizontal axis angle encoder 511 and the vertical axis drive motor 512.
Constitutes a horizontal axis drive motor / angle encoder 42.

【0050】各軸およびズームの駆動モータとエンコー
ダとは機械的に結合されており、駆動モータの回転角度
が変化するとこれが機械的に伝達されて、エンコーダか
ら回転角度に関する情報を含むエンコーダ・パルスが出
力される。垂直軸、水平軸および電動ズームレンズのズ
ームについての駆動方法は本質的に相異がなく、垂直軸
制御回路503、水平軸制御回路513およびズーム制
御回路523の構成および動作は実質的に同一である。
以下では垂直軸に関する動作について説明する。
The drive motor and encoder for each axis and zoom are mechanically coupled to each other, and when the rotation angle of the drive motor changes, this is mechanically transmitted and an encoder pulse containing information about the rotation angle is transmitted from the encoder. Is output. The driving methods for zooming the vertical axis, the horizontal axis, and the electric zoom lens are essentially the same, and the configurations and operations of the vertical axis control circuit 503, the horizontal axis control circuit 513, and the zoom control circuit 523 are substantially the same. is there.
The operation regarding the vertical axis will be described below.

【0051】垂直軸制御回路503は、パルス/角度変
換回路504、差回路505、ゲイン調整回路506お
よびモータ駆動回路507を備える。垂直角度エンコー
ダ501から出力されるエンコーダ・パルスは、パルス
/角度変換回路504に入力される。パルス/角度変換
回路504はこのパルスを角度を示す信号(電圧、デジ
タル・データなど)に変換し、それを差回路505の一
方の入力に供給すると共に、角度信号として位置演算装
置に出力する。
The vertical axis control circuit 503 includes a pulse / angle conversion circuit 504, a difference circuit 505, a gain adjustment circuit 506, and a motor drive circuit 507. The encoder pulse output from the vertical angle encoder 501 is input to the pulse / angle conversion circuit 504. The pulse / angle conversion circuit 504 converts this pulse into a signal indicating the angle (voltage, digital data, etc.), supplies it to one input of the difference circuit 505, and outputs it as an angle signal to the position calculation device.

【0052】差回路505のもう一方の入力には、位置
演算装置から、目標角度信号が入力される。これにより
差回路505は、目標角度信号と角度信号との差を演算
し、差角度を出力する。この差角度はゲイン調整回路5
06に入力される。ゲイン調整回路506は、入力され
た差角度すなわち目標角度との残差に応じて、垂直軸駆
動モータ502の駆動量を調整する。このとき、ゲイン
調整回路506は、オーバーシュートやオフセット誤差
がなくなるように、垂直軸駆動モータ502の駆動量を
調整する。ゲイン調整回路506から出力されたモータ
駆動制御信号はモータ駆動回路507に入力される。モ
ータ駆動回路507は、入力信号を電力増幅してモータ
駆動信号を出力し、垂直軸駆動モータ502を駆動す
る。このようにして、目標角度と実際の角度の差がなく
なるように駆動モータが駆動される。
The target angle signal is input from the position calculation device to the other input of the difference circuit 505. As a result, the difference circuit 505 calculates the difference between the target angle signal and the angle signal and outputs the difference angle. This difference angle is determined by the gain adjustment circuit 5
It is input to 06. The gain adjustment circuit 506 adjusts the drive amount of the vertical axis drive motor 502 according to the input difference angle, that is, the residual difference from the target angle. At this time, the gain adjustment circuit 506 adjusts the drive amount of the vertical axis drive motor 502 so that the overshoot and the offset error are eliminated. The motor drive control signal output from the gain adjustment circuit 506 is input to the motor drive circuit 507. The motor drive circuit 507 power-amplifies the input signal and outputs a motor drive signal to drive the vertical axis drive motor 502. In this way, the drive motor is driven so that there is no difference between the target angle and the actual angle.

【0053】ここではエンコーダが角度情報をパルス信
号で出力する場合について説明したが、エンコーダにポ
テンショメータを用いることもできる。その場合、角度
情報が電圧信号で出力され、差回路505で演算が可能
なように情報を変換する必要がないので、パルス/角度
変換回路504は不要になる。
Although the case where the encoder outputs the angle information as a pulse signal has been described here, a potentiometer may be used as the encoder. In that case, since the angle information is output as a voltage signal and it is not necessary to convert the information so that the difference circuit 505 can perform the calculation, the pulse / angle conversion circuit 504 becomes unnecessary.

【0054】図6に水平、垂直アドレスの関係を示す。
テレビ画面範囲61に対して有効範囲62が限定的に設
定され(図はあまり限定していない例である)、その中
の移動物体63を検出する。
FIG. 6 shows the relationship between horizontal and vertical addresses.
The effective range 62 is limitedly set with respect to the television screen range 61 (the figure is an example not so limited), and the moving object 63 therein is detected.

【0055】次に、図7および図8を参照して位置演算
装置26における位置演算方法を説明する。図7は計測
空間座標系のカメラヘッドの位置を示す図であり、図8
は計測空間座標系と画像処理装置の座標系との関係を示
す図である。
Next, a position calculation method in the position calculation device 26 will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. 7 is a diagram showing the position of the camera head in the measurement space coordinate system.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a measurement space coordinate system and a coordinate system of an image processing device.

【0056】まず、ここでは、カメラヘッド2台を用い
て1個の移動物体の位置演算を行う方法を説明する。
First, a method of calculating the position of one moving object by using two camera heads will be described here.

【0057】計測空間におけるカメラヘッドの座標を表
す座標系(X,Y,Z)は計測空間すなわち地面や床面
に固定された座標系であり、カメラヘッドの方向によら
ず一定である。カメラヘッドの座標を カメラヘッド1:M1 (X1 ,Y1 ,Z1 ) カメラヘッド2:M2 (X2 ,Y2 ,Z2 ) とする。
The coordinate system (X, Y, Z) representing the coordinates of the camera head in the measurement space is a coordinate system fixed to the measurement space, that is, the ground or floor, and is constant regardless of the direction of the camera head. The coordinates of the camera head are camera head 1: M 1 (X 1 , Y 1 , Z 1 ) and camera head 2: M 2 (X 2 , Y 2 , Z 2 ).

【0058】また、カメラヘッドの方向すなわちカメラ
ヘッドから観測される画像の中心方向(角度)を カメラヘッド1:(θ1 ,ψ1 ) カメラヘッド2:(θ2 ,ψ2 ) とする。この角度は、座標系(X,Y,Z)に固定され
たベクトル、例えば(1,0,0)を基準とした方位角
および仰角(または俯角)であり、図1に示した駆動制
御装置25から出力される雲台の方向である。
The direction of the camera head, that is, the central direction (angle) of the image observed from the camera head is defined as camera head 1: (θ 1 , ψ 1 ) camera head 2: (θ 2 , ψ 2 ). This angle is an azimuth angle and an elevation angle (or depression angle) based on a vector fixed in the coordinate system (X, Y, Z), for example, (1, 0, 0), and is the drive control device shown in FIG. It is the direction of the pan head output from 25.

【0059】カメラヘッドの撮像範囲(角度)を カメラヘッド1:(α1 ,β1 ) カメラヘッド2:(α2 ,β2 ) とする。一般的には撮像範囲は水平と垂直の比が4:3
なので各カメラヘッドについてαとβの間には、 tan(α1 /2):tan(β1 /2)=4:3 tan(α2 /2):tan(β2 /2)=4:3 の関係がある。またカメラヘッドの撮像範囲とズーム位
置(レンズの焦点距離)との間には一意的な対応があ
る。すなわち、図1における駆動制御装置25が出力す
るズーム位置データから演算できる。
The imaging range (angle) of the camera head is camera head 1: (α 1 , β 1 ) camera head 2: (α 2 , β 2 ). Generally, the imaging range has a horizontal to vertical ratio of 4: 3.
So between the alpha and beta each camera head, tan (α 1/2) : tan (β 1/2) = 4: 3 tan (α 2/2): tan (β 2/2) = 4: There are 3 relationships. Further, there is a unique correspondence between the imaging range of the camera head and the zoom position (focal length of the lens). That is, it can be calculated from the zoom position data output by the drive control device 25 in FIG.

【0060】カメラヘッドから観測される画像に含まれ
る移動物体の重心座標を、図8に示すように、 カメラヘッド1:(u1 ,v1 ) カメラヘッド2:(u2 ,v2 ) とする。この座標は、画面内画像の座標系すなわち図1
における画像処理装置24が出力する座標系である。こ
の座標系の原点は画面の中心であり、有効範囲内の水平
方向の大きさ(水平方向画素数)および垂直方向の大き
さ(垂直方向画素数)はそれぞれ 2×umax ,2×vmax で、撮像範囲と一致している。これは両カメラヘッドに
共通の定数とする。
As shown in FIG. 8, the barycentric coordinates of the moving object included in the image observed from the camera head are as follows: camera head 1: (u 1 , v 1 ) camera head 2: (u 2 , v 2 ). To do. These coordinates are the coordinate system of the image on the screen, that is, FIG.
Is a coordinate system output by the image processing device 24 in FIG. The origin of this coordinate system is the center of the screen, and the horizontal size (horizontal pixel count) and vertical size (vertical pixel count) within the effective range are 2 × u max and 2 × v max , respectively. Therefore, it matches the imaging range. This is a constant common to both camera heads.

【0061】カメラヘッドの座標と移動物体の方向か
ら、各カメラヘッドについて移動物体上を通る直線の式
が求まり、 カメラヘッド1:p1 =(X1 ,Y1 ,Z1 )+A1 ×
t カメラヘッド2:p2 =(X2 ,Y2 ,Z2 )+A2 ×
t p1 、p1 は直線上の点、tは媒介変数、A1 、A2
ベクトルであり、 A1 =(cos Ψ1 ×cos Θ1 ,cos Ψ1 ×sin Θ1 ,si
n Ψ1 ) A2 =(cos Ψ2 ×cos Θ2 ,cos Ψ2 ×sin Θ2 ,si
n Ψ2 ) で表される。ただし、Θ,Ψはカメラヘッドから移動物
体に対する方位角および仰角(または俯角)であり、 Θ1 =θ1 + tan-1((u1 /umax )× tan(α1
2)) Ψ1 =ψ1 − tan-1((v1 /vmax )× tan(β1
2)) Θ2 =θ2 + tan-1((u2 /umax )× tan(α2
2)) Ψ2 =ψ2 − tan-1((v2 /vmax )× tan(β2
2)) である。これら2本の直線の交点が移動物体の座標であ
る。実際には各部の誤差の影響で、実測値から作られた
2本の直線からは交点座標が求まらない場合がある。こ
の場合には2本の直線への最近点座標を求めればよい。
すなわち2本の直線間距離の中点の座標を移動物体の座
標とすればよい。
From the coordinates of the camera head and the direction of the moving object, an equation of a straight line passing over the moving object is obtained for each camera head, and camera head 1: p 1 = (X 1 , Y 1 , Z 1 ) + A 1 ×
t Camera head 2: p 2 = (X 2 , Y 2 , Z 2 ) + A 2 ×
t p 1 and p 1 are points on a straight line, t is a parameter, A 1 and A 2 are vectors, and A 1 = (cos Ψ 1 × cos Θ 1 , cos Ψ 1 × sin Θ 1 , si
n Ψ 1 ) A 2 = (cos Ψ 2 × cos Θ 2 , cos Ψ 2 × sin Θ 2 , si
n Ψ 2 ). Where Θ and Ψ are the azimuth angle and elevation angle (or depression angle) from the camera head to the moving object, and Θ 1 = θ 1 + tan −1 ((u 1 / u max ) × tan (α 1 /
2)) Ψ 1 = ψ 1 − tan −1 ((v 1 / v max ) × tan (β 1 /
2)) Θ 2 = θ 2 + tan -1 ((u 2 / u max ) × tan (α 2 /
2)) Ψ 2 = ψ 2 − tan −1 ((v 2 / v max ) × tan (β 2 /
2)). The intersection of these two straight lines is the coordinate of the moving object. Actually, due to the error of each part, the intersection coordinates may not be obtained from the two straight lines formed from the measured values. In this case, the closest point coordinates to the two straight lines may be obtained.
That is, the coordinates of the midpoint of the distance between the two straight lines may be the coordinates of the moving object.

【0062】次に、移動物体の拘束条件を考慮してカメ
ラヘッド1台で3次元座標を計測する方法について述べ
る。この場合の拘束条件としては、競技場における各選
手の移動条件などが考えられ、例えば各選手の上下方向
移動は平面上の移動に比べて充分に小さいと考えると、
各選手は平面上を移動するという拘束条件が得られる。
Next, a method of measuring three-dimensional coordinates with one camera head in consideration of the constraint condition of the moving object will be described. The restraint conditions in this case may be the movement conditions of each player on the stadium, and for example, considering that the vertical movement of each player is sufficiently smaller than the movement on the plane,
A constraint condition is obtained that each player moves on a plane.

【0063】このとき、カメラヘッドの座標を M1 (X1 ,Y1 ,Z1 ) とする。また、カメラヘッドの方向すなわちカメラヘッ
ドから観測される画像の中心方向(角度)を (θ1 ,ψ1 ) とする。この角度は、図1における駆動制御装置25が
出力する雲台方向である。さらに、カメラヘッドの撮像
範囲(角度)を (α1 ,β1 ) とする。一般的には撮像範囲は水平と垂直の比が4:3
なので、 tan(α1 /2): tan(β1 /2)=4:3 このα1 およびβ2 は、図1における駆動制御装置25
が出力するズーム位置データから演算できる。
At this time, the coordinates of the camera head are M 1 (X 1 , Y 1 , Z 1 ). Further, the direction of the camera head, that is, the central direction (angle) of the image observed from the camera head is (θ 1 , ψ 1 ). This angle is the platform direction output by the drive control device 25 in FIG. Further, the imaging range (angle) of the camera head is (α 1 , β 1 ). Generally, the imaging range has a horizontal to vertical ratio of 4: 3.
So, tan (α 1/2) : tan (β 1/2) = 4: 3 The alpha 1 and beta 2, the drive control device in FIG. 1 25
Can be calculated from the zoom position data output by.

【0064】カメラヘッドから観測される画像に含まれ
る移動物体の重心座標が、図8に示すように、 (u1 ,v1 ) であるとする。この座標は、画面内画像の座標系すなわ
ち図1における画像処理装置24が出力する座標系であ
る。この座標系の原点は画面の中心で、有効範囲内の水
平方向の大きさ(水平方向画素数)および垂直方向の大
きさ(垂直方向画素数)はそれぞれ 2×umax ,2×vmax であり、撮像範囲と一致している。
It is assumed that the barycentric coordinates of the moving object included in the image observed from the camera head are (u 1 , v 1 ) as shown in FIG. The coordinates are the coordinate system of the in-screen image, that is, the coordinate system output by the image processing device 24 in FIG. The origin of this coordinate system is the center of the screen, and the horizontal size (horizontal pixel count) and vertical size (vertical pixel count) within the effective range are 2 × u max and 2 × v max , respectively. Yes, it matches the imaging range.

【0065】カメラヘッドの座標と移動物体の方向か
ら、移動物体上を通る直線の式が、 p1 =(X1 ,Y1 ,Z1 )+A1 ×t により求まる。p1 は直線上の点、tは媒介変数、A1
ベクトルであり、 A1 =(cos Ψ1 ×cos Θ1 ,cos Ψ1 ×sin Θ1 ,si
n Ψ1 ) で表される。ただし、Θ1 ,Ψ2 はカメラヘッドから移
動物体に対する方位角および仰角(または俯角)であ
り、 Θ1 =θ1 +tan -1((u1 /umax )×tan (α1
2)) Ψ1 =ψ1 −tan -1((v1 /vmax )×tan (β1
2)) である。
From the coordinates of the camera head and the direction of the moving object, an equation for a straight line passing on the moving object is obtained by p 1 = (X 1 , Y 1 , Z 1 ) + A 1 × t. p 1 is a point on a straight line, t is a parameter, A 1
A 1 = (cos Ψ 1 × cos Θ 1 , cos Ψ 1 × sin Θ 1 , si
n Ψ 1 ). Where Θ 1 and Ψ 2 are the azimuth angle and elevation angle (or depression angle) from the camera head to the moving object, and Θ 1 = θ 1 + tan −1 ((u 1 / u max ) × tan (α 1 /
2)) Ψ 1 = ψ 1 −tan −1 ((v 1 / v max ) × tan (β 1 /
2)).

【0066】一方拘束条件から移動物体は次の平面上に
ある。
On the other hand, the moving object is on the next plane due to the constraint condition.

【0067】(p−b)・B=0 pは拘束平面上の点、bは拘束平面上のベクトル(平面
の高さなど)、Bは拘束平面の法線ベクトル、・はベク
トルの内積である。この直線と平面の交点の座標が移動
物体の座標である。
(P−b) · B = 0 p is a point on the constraining plane, b is a vector on the constraining plane (height of the plane, etc.), B is a normal vector of the constraining plane, and is an inner product of the vectors. is there. The coordinates of the intersection of this straight line and the plane are the coordinates of the moving object.

【0068】このように、図1に示したカメラヘッド/
演算装置12がそれぞれ移動物体の図心位置を計測し、
その2次元データをデータリンク13を通じて他の全て
のカメラヘッド/演算装置12に転送することで、結果
的に、各カメラヘッド/演算装置12が移動物体の3次
元座標を知ることができる。また、上位演算装置11に
おいて3次元座標を求める構成とすることもできる。
As described above, the camera head /
The computing device 12 measures the centroid position of each moving object,
By transferring the two-dimensional data to all the other camera heads / arithmetic units 12 through the data link 13, each camera head / arithmetic unit 12 can know the three-dimensional coordinates of the moving object as a result. Further, the upper arithmetic device 11 may be configured to obtain three-dimensional coordinates.

【0069】以上の説明では、2台のカメラヘッド/演
算装置で1個の移動物体の3次元座標を計測する例を説
明したが、1台のカメラヘッドに複数台の処理装置を接
続することで、画面内の複数の移動物体の図心位置を同
時に計測することもできる。そのときには、各画像処理
装置が計測する移動物体の画面内位置に応じて、有効範
囲信号の発生タイミングを変更したほうがよい。このよ
うな構成にすると、2台のカメラヘッド/演算装置で複
数の移動物体の3次元座標を計測することができる。ま
た、カメラヘッド/演算装置が複数台の構成でも、適切
に組み合わせることにより、複数の移動物体の3次元座
標を計測することができる。
In the above description, an example in which the three-dimensional coordinates of one moving object is measured by two camera heads / arithmetic units has been described, but it is necessary to connect a plurality of processing units to one camera head. Thus, it is possible to simultaneously measure the centroid positions of a plurality of moving objects on the screen. At that time, it is better to change the generation timing of the effective range signal according to the position of the moving object in the screen measured by each image processing apparatus. With such a configuration, it is possible to measure the three-dimensional coordinates of a plurality of moving objects with two camera heads / arithmetic devices. Further, even in a configuration having a plurality of camera heads / arithmetic devices, it is possible to measure the three-dimensional coordinates of a plurality of moving objects by appropriately combining them.

【0070】次に図1に示した位置演算装置26が上位
演算装置11に設定された3次元領域を受け取り、カメ
ラヘッドの方向と撮像範囲に応じて3次元領域を2次元
領域に写像する方法について説明する。
Next, the position computing device 26 shown in FIG. 1 receives the three-dimensional region set in the higher-level computing device 11 and maps the three-dimensional region to the two-dimensional region in accordance with the direction of the camera head and the imaging range. Will be described.

【0071】この3次元領域は、移動物体の運動に関す
る特徴を表している。すなわち、移動する可能性のある
領域やない領域、移動方向、移動速度などである。計測
装置の使用者は移動物体の3次元運動経路の概略を知っ
ている場合がある。この場合に、使用者は上位演算装置
に対して3次元領域を指定することになる。例えば滑走
路に進入する航空機の座標計測の場合には、進入経路が
指定されているのでこの経路から大きく外れた領域に移
動物体が存在することはないし、進入経路上の移動速度
も極端に変化することもない。
This three-dimensional area represents the characteristics of the motion of the moving object. That is, it is an area that may or may not move, a moving direction, and a moving speed. The user of the measuring device may know the outline of the three-dimensional movement path of the moving object. In this case, the user will specify the three-dimensional area for the host computer. For example, in the case of coordinate measurement of an aircraft approaching the runway, since the approach route is specified, there will be no moving objects in an area that deviates significantly from this route, and the moving speed on the approach route will also change extremely. There is nothing to do.

【0072】また、移動物体の3次元運動経路の概略が
全くわからない場合もあるが、この場合には使用者は各
カメラヘッドが撮像する画像に対して移動物体の運動経
路を指定することになる。すなわち、各カメラヘッドの
設置位置からの2次元領域を指定することになる。上位
演算装置は各カメラヘッドの設置位置からの2次元領域
を統合して移動物体の3次元運動特徴領域にする。例え
ば過般型の座標計測装置を陸上競技場に運び陸上選手の
走行経路に沿った各動作を計測する場合には、走行経路
座標をあらかじめ知ることは困難である。しかし、陸上
選手の試合前の練習中などにカメラヘッドで撮影して、
走行経路を把握することはできる。複数のカメラヘッド
を使用して走行経路を撮影すれば、たとえ走行経路に起
伏があっても座標計測装置は移動物体の3次元運動経路
の概略を知ることができる。
In some cases, the outline of the three-dimensional movement path of the moving object may not be known at all. In this case, the user specifies the movement path of the moving object for the image captured by each camera head. . That is, the two-dimensional area from the installation position of each camera head is designated. The host computer integrates the two-dimensional areas from the installation positions of the camera heads into the three-dimensional motion characteristic area of the moving object. For example, when a general-purpose coordinate measuring device is carried to an athletic stadium to measure each motion along a running route of a track and field athlete, it is difficult to know the running route coordinates in advance. However, shooting with the camera head during practice before the game of track and field athletes,
It is possible to know the travel route. If the travel route is imaged using a plurality of camera heads, the coordinate measuring device can know the outline of the three-dimensional movement route of the moving object even if the travel route has undulations.

【0073】どちらの場合にも3次元領域の指定は球状
の領域に基づいて行うことがよい。重なるような位置に
複数の球を指定することで、ほとんど任意の3次元領域
を表現することができる。しかも、球を表すためには、
球の中心と直径を指定すればよい。球だけを用いて直方
体など角のある立体を表現しようとすると多数の球が必
要になるが、一般的に移動物体の運動に関する特徴にこ
のようなことは少ない。また球はどの角度から見ても球
なので、各カメラヘッドの設置座標から観測される2次
元領域に写像する際の計算量が少なくなる。上位演算装
置は、移動物体が移動する可能性のある領域やない領域
などの特徴ごとに球の集合で表現される3次元領域を持
ち、これをデータリンクを通じて各カメラヘッド/演算
装置に転送する。各カメラヘッド/演算装置は、球の中
心座標と直径を使用して3次元領域を撮像方向から見た
2次元領域に写像し、画像処理装置の出力する図心デー
タと照合して計測された座標の有効性を判断することが
できる。
In either case, it is preferable to specify the three-dimensional area based on the spherical area. By designating a plurality of spheres at overlapping positions, almost any three-dimensional area can be represented. Moreover, to represent a sphere,
Specify the center and diameter of the sphere. A large number of spheres are required to represent a cubic solid such as a rectangular parallelepiped using only spheres, but this is rarely the case for the characteristics of the motion of a moving object. Moreover, since the sphere is a sphere seen from any angle, the amount of calculation when mapping to a two-dimensional area observed from the installation coordinates of each camera head is reduced. The upper-level computing device has a three-dimensional region represented by a set of spheres for each feature such as a region in which a moving object may move or a region in which it does not move, and transfers this to each camera head / arithmetic device through a data link. . Each camera head / arithmetic device maps a three-dimensional area to a two-dimensional area viewed from the imaging direction using the center coordinates and diameter of the sphere, and measures it by collating it with centroid data output from the image processing apparatus. The validity of the coordinates can be determined.

【0074】また、各カメラヘッドから計測される移動
物体の速度は、各カメラヘッドから見た移動物体の移動
方向によって異なる。例えば、あるカメラヘッドに向か
って移動する移動物体は、移動速度が小さく計測される
が、この時計測された速度が移動物体の移動速度に対応
するわけではない。すなわち、従来型の座標計測装置に
よると、移動物体の移動速度があらかじめ設定されてい
た速度と比較し、一定の条件を満たしたときから移動物
体の3次元座標データを出力することはできなかった。
本発明による座標計測装置の各カメラヘッドは、移動物
体の実空間内3次元座標を把握しているので、3次元座
標の差分を調べれば移動物体の3次元速度ベクトルを知
ることができる。これをあらかじめ設定されていた3次
元速度ベクトルと比較することで、これと一定の条件を
満たした時から移動物体の3次元座標データを出力する
ことができる。例えば、移動物体が特定位置を特定速度
以上の移動速度で特定方向に移動した時から移動物体の
3次元座標データを出力することができる。このような
移動物体の特定の運動をきっかけにして計測データを出
力するようにすると、意味のない無駄な計測データを記
録、解析する必要がなくなる。これはちょうど、オシロ
スコープで観測したい現象が起こったら記録を開始させ
るトリガー機能に相当する。
The speed of the moving object measured from each camera head differs depending on the moving direction of the moving object viewed from each camera head. For example, the moving speed of a moving object moving toward a certain camera head is measured at a low speed, but the speed measured at this time does not correspond to the moving speed of the moving object. That is, according to the conventional coordinate measuring device, it is impossible to output the three-dimensional coordinate data of the moving object when the moving speed of the moving object is compared with a preset speed and a certain condition is satisfied. .
Since each camera head of the coordinate measuring apparatus according to the present invention grasps the three-dimensional coordinates of the moving object in the real space, the three-dimensional velocity vector of the moving object can be known by examining the difference between the three-dimensional coordinates. By comparing this with a preset three-dimensional velocity vector, the three-dimensional coordinate data of the moving object can be output when this and a certain condition are satisfied. For example, it is possible to output the three-dimensional coordinate data of the moving object from the time when the moving object moves in a specific direction at a specific position at a moving speed equal to or higher than a specific speed. If the measurement data is output in response to such a specific motion of the moving object, it becomes unnecessary to record and analyze meaningless and useless measurement data. This is exactly the trigger function that starts recording when the phenomenon you want to observe with the oscilloscope occurs.

【0075】以上の実施例では、撮像装置から出力され
た映像信号から計測される移動物体の位置として図心位
置を用いたが、パターンマッチングによる形状の一致度
が最も高い位置を移動物体の位置としても本発明を同様
に実施できる。
In the above embodiments, the centroid position is used as the position of the moving object measured from the video signal output from the image pickup device, but the position where the shape matching degree by pattern matching is the highest is the position of the moving object. However, the present invention can be similarly implemented.

【0076】また、撮像装置として赤外TVカメラを用
いることにより、遠方の計測対象を計測する際の画像に
含まれるノイズを低減させることができる。この時に移
動物体に赤外発光素子を付けることで、他の光源の影響
を低減させることができる。撮像装置に光学フィルタを
装着したTVカメラを用いることにより、特定色のみを
含む波長帯を選択でき、移動物体を背景から分離しやす
くなる。
Further, by using an infrared TV camera as the image pickup device, it is possible to reduce the noise contained in the image when measuring a distant measurement target. At this time, the influence of other light sources can be reduced by attaching an infrared light emitting element to the moving object. By using a TV camera in which an optical filter is attached to the image pickup device, a wavelength band including only a specific color can be selected, and a moving object can be easily separated from the background.

【0077】撮像装置の絞りを移動物体を背景から分離
しやすいように制御してもよい。この時、移動物体を含
む映像信号の輝度ヒストグラムや、移動物体の面積など
の計測状態を示すデータをもとに絞りを制御できる。電
動ズームレンズのフォーカスは、演算装置で算出した移
動物体の座標データをもとに制御してもよい。1台のカ
メラヘッドが複数の移動物体の位置を計測する場合には
全ての移動物体がズームレンズの被写界深度内に入るよ
うに絞り及び撮像範囲及びフォーカスを制御することも
できる。
The diaphragm of the image pickup device may be controlled so that the moving object can be easily separated from the background. At this time, the diaphragm can be controlled based on the luminance histogram of the video signal including the moving object and the data indicating the measurement state such as the area of the moving object. The focus of the electric zoom lens may be controlled based on the coordinate data of the moving object calculated by the arithmetic device. When one camera head measures the positions of a plurality of moving objects, the diaphragm, the imaging range, and the focus can be controlled so that all the moving objects are within the depth of field of the zoom lens.

【0078】[0078]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の移動物体
の計測装置は、撮像対象の移動物体に対応して3次元実
空間座標系の領域を設定し、それを2次元領域に写像す
ることで、移動物体の位置を求めるための処理を大幅に
減らすことができ、実時間で移動物体の座標を求めるこ
とが可能となる。このため、移動物体を追跡して撮像方
向および撮像範囲を自動的に制御することも可能とな
り、広範囲な領域を高速で移動する計測対象の3次元座
標を高精度に計測できる。
As described above, the moving object measuring apparatus of the present invention sets a region of a three-dimensional real space coordinate system corresponding to a moving object to be imaged and maps it to a two-dimensional region. As a result, the processing for obtaining the position of the moving object can be significantly reduced, and the coordinates of the moving object can be obtained in real time. Therefore, it is possible to automatically control the imaging direction and the imaging range by tracking a moving object, and it is possible to measure the three-dimensional coordinates of a measurement target that moves in a wide area at high speed with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明実施例の移動物体の計測装置を示すブロ
ック構成図。
FIG. 1 is a block configuration diagram showing a moving object measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】上位演算装置と位置演算装置との処理の一部を
示すフローチャート。
FIG. 2 is a flowchart showing a part of processing performed by a higher-order arithmetic device and a position arithmetic device.

【図3】画像処理装置の詳細を示すブロック構成図。FIG. 3 is a block configuration diagram showing details of an image processing apparatus.

【図4】カメラヘッドの構造を簡略化して示す三面図で
あり、(a)は平面図、(b)は正面図、(c)は側面
図。
FIG. 4 is a three-sided view showing a simplified structure of a camera head, in which (a) is a plan view, (b) is a front view, and (c) is a side view.

【図5】駆動制御装置の一例を示すブロック構成図。FIG. 5 is a block configuration diagram showing an example of a drive control device.

【図6】水平、垂直アドレスの関係を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between horizontal and vertical addresses.

【図7】計測空間座標系のカメラヘッドの位置を示す
図。
FIG. 7 is a diagram showing a position of a camera head in a measurement space coordinate system.

【図8】計測空間座標系と画像処理装置の座標系との関
係を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a measurement space coordinate system and a coordinate system of the image processing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 上位演算装置 12 カメラヘッド/演算装置 13 データリンク 21 TVカメラ 22 電動ズームレンズ 23 電動雲台 24 画像処理装置 25 駆動制御装置 26 位置演算装置 27 映像合成装置 28 入出力装置 301 同期分離回路 302 タイミング発生回路 303 クロック発生回路 304 2値化回路 305 垂直アドレス発生回路 306 水平アドレス発生回路 307 垂直方向累算回路 308 水平方向累算回路 309 面積計数回路 310 中央処理部 311 映像信号 312 移動物体信号 313 垂直タイミング信号 314 水平タイミング信号 315 有効範囲信号 316 カウンタ初期化信号 317 垂直方向図心データ 318 水平方向図心データ 319 記憶装置 320 2次元領域設定データ 321 速度ベクトル設定データ 322 位置演算起動信号 41 垂直軸駆動モータ/角度エンコーダ 42 水平軸駆動モータ/角度エンコーダ 501 垂直軸角度エンコーダ 502 垂直軸駆動モータ 503 垂直軸制御回路 504 パルス/角度変換回路 505 差回路 506 ゲイン調整回路 507 モータ駆動回路 511 水平軸角度エンコーダ 512 水平軸駆動モータ 513 水平軸制御回路 521 ズーム・エンコーダ 522 ズーム駆動モータ 523 ズーム制御回路 61 テレビ画像範囲 62 有効範囲 63 移動物体 11 Upper-level computing device 12 Camera head / Calculator 13 Data link 21 TV camera 22 Electric zoom lens 23 Electric pan head 24 Image processing device 25 Drive controller 26 Position calculation device 27 Video synthesizer 28 I / O device 301 Sync separation circuit 302 Timing generation circuit 303 clock generation circuit 304 Binarization circuit 305 Vertical address generation circuit 306 Horizontal address generation circuit 307 Vertical accumulation circuit 308 Horizontal direction accumulation circuit 309 Area counting circuit 310 Central Processing Unit 311 video signal 312 Moving object signal 313 Vertical timing signal 314 Horizontal timing signal 315 effective range signal 316 Counter initialization signal 317 Vertical Centroid Data 318 Horizontal Centroid Data 319 storage device 320 Two-dimensional area setting data 321 Speed vector setting data 322 Position calculation start signal 41 Vertical axis drive motor / angle encoder 42 Horizontal axis drive motor / angle encoder 501 vertical axis angle encoder 502 Vertical axis drive motor 503 Vertical axis control circuit 504 pulse / angle conversion circuit 505 Difference circuit 506 Gain adjustment circuit 507 Motor drive circuit 511 Horizontal axis angle encoder 512 Horizontal axis drive motor 513 Horizontal axis control circuit 521 Zoom encoder 522 Zoom drive motor 523 Zoom control circuit 61 TV image range 62 Effective range 63 Moving object

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 - 11/30 H04N 7/18 Front page continued (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01B 11/00-11/30 H04N 7/18

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 移動物体を撮像する撮像手段(21)
と、 この撮像手段の撮像方向および撮像範囲を設定する駆動
手段(22、23、25)と、 上記撮像手段により得られた映像信号に含まれる移動物
体の画像内での位置を演算により求める画像処理手段
(24)と、 この画像処理手段により求めた位置とその映像信号を得
たときの撮像手段の撮像方向および撮像範囲に関する情
報とからその移動物体の実空間内座標を演算により求め
る位置演算手段(26)とを1組以上備え 上記画像処理手段は、演算の対象領域を画面内で移動物
体が移動する可能性のある領域に限定する領域限定手段
を含む 移動物体の計測装置において、 撮像しようとする移動物体が移動する可能性のある領域
を3次元実空間座標系において設定する3次元領域設定
手段と、 この3次元実空間座標系の領域を上記撮像手段の撮像方
向および撮像範囲に対応して2次元領域に写像する領域
写像手段と、 写像された2次元領域を上記領域限定手段において限定
する演算の対象領域として設定する2次元領域設定手段
とを備えたことを特徴とする移動物体の計測装置。
1. An image pickup means (21) for picking up an image of a moving object.
When, Drive for setting the imaging direction and imaging range of this imaging means
Means (22, 23, 25), Moving object included in the video signal obtained by the image pickup means
Image processing means for calculating the position of the body in the image
(24), The position obtained by this image processing means and its video signal are obtained.
Information about the imaging direction and imaging range of the imaging means when
Calculate the coordinates of the moving object in real space from the information
One or more pairs of position calculation means (26), The image processing means is a moving object within the screen for the calculation target area.
Area limiting means to limit the area where the body may move
including In a measuring device for moving objects, Area where moving object to be imaged may move
Three-dimensional region setting that sets the three-dimensional real space coordinate system
Means and The method of imaging the area of the three-dimensional real space coordinate system by the imaging means
Area that maps to a two-dimensional area corresponding to the orientation and the imaging range
Mapping means, The mapped two-dimensional areaLimited by the area limiting means
As the target area of the calculationTwo-dimensional area setting means to set
AndGotA measuring device for a moving object, characterized in that
【請求項2】 撮像しようとする移動物体の移動速度ベ
クトルを3次元実空間座標系において設定する3次元ベ
クトル設定手段と、 この3次元実空間座標系の移動速度ベクトルを上記撮像
手段の撮像方向および撮像範囲に対応して2次元移動速
度ベクトルに写像するベクトル写像手段と、 写像された2次元移動速度ベクトルを対応する撮像手段
ごとに設定するベクトル設定手段とをさらに備え、 上記画像処理手段は、上記領域限定手段により限定され
た2次元領域内であらかじめ定められた数だけ前の画面
と現在の画面との間の移動物体の位置変化を検出する手
段を含み、 検出された位置変化が上記ベクトル設定手段により設定
された2次元移動速度ベクトルに対してあらかじめ定め
られた範囲内であることを条件として上記位置演算手段
を起動する手段を備えた請求項1記載の移動物体の計測
装置。
2. A three-dimensional vector setting means for setting a moving speed vector of a moving object to be imaged in a three-dimensional real space coordinate system, and a moving speed vector of the three-dimensional real space coordinate system in an imaging direction of the imaging means. And a vector mapping means for mapping a two-dimensional moving speed vector corresponding to the imaging range, and a vector setting means for setting the mapped two-dimensional moving speed vector for each corresponding imaging means. , A means for detecting a positional change of a moving object between a previous screen and a current screen by a predetermined number in the two-dimensional area limited by the area limiting means, wherein the detected positional change is The position calculation means on condition that it is within a predetermined range with respect to the two-dimensional moving velocity vector set by the vector setting means. Start moving object measuring apparatus according to claim 1, further comprising means for.
【請求項3】 上記撮像手段は、少なくとも1つの軸の
周りに回動可能な雲台と、この雲台に固定的に載置され
た撮像装置とを含み、 上記駆動手段は、上記雲台のそれぞれの軸の周りの回動
角度を設定する角度設定手段と、上記撮像装置に取り付
けられたズームレンズ手段とを含む請求項1または2記
載の移動物体の計測装置。
3. The imaging means includes a platform that is rotatable around at least one axis, and an imaging device fixedly mounted on the platform, and the driving means includes the platform. 3. An apparatus for measuring a moving object according to claim 1, further comprising angle setting means for setting a rotation angle around each of the axes, and zoom lens means attached to the image pickup apparatus.
【請求項4】 上記角度設定手段は、上記少なくとも1
つの軸ごとに、上記雲台を回動させるモータと、実際の
回動角度を検出する角度エンコーダと、検出された角度
と上位装置から設定された目標方位角度との差が小さく
なるように上記モータを制御する角度制御手段とを含
み、 上記ズームレンズ手段は、ズーム位置を設定するズーム
駆動モータと、実際のズーム位置を検出するズーム・エ
ンコーダと、検出されたズーム位置と上位装置から設定
された目標位置との差が小さくなるように上記ズーム駆
動モータを制御するズーム制御手段とを含み、 上記角度エンコーダの出力と上記ズーム・エンコーダの
出力とが上記撮像手段の撮像方向および撮像範囲に関す
る情報として上記位置演算手段に供給される請求項3記
載の移動物体の計測装置。
4. The angle setting means is the at least one.
For each axis, a motor that rotates the platform, an angle encoder that detects the actual rotation angle, and the difference between the detected angle and the target azimuth angle set by the host device are reduced. The zoom lens means includes an angle control means for controlling a motor, and the zoom lens means is configured by a zoom drive motor for setting a zoom position, a zoom encoder for detecting an actual zoom position, a detected zoom position and a host device. A zoom control means for controlling the zoom drive motor so that the difference between the target position and the target position is reduced, and the output of the angle encoder and the output of the zoom encoder are information relating to the imaging direction and the imaging range of the imaging means. The measuring device for a moving object according to claim 3, wherein the measuring device is supplied to the position calculating means as the above.
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