JP3487045B2 - Automatic tracking device - Google Patents

Automatic tracking device

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JP3487045B2
JP3487045B2 JP28205195A JP28205195A JP3487045B2 JP 3487045 B2 JP3487045 B2 JP 3487045B2 JP 28205195 A JP28205195 A JP 28205195A JP 28205195 A JP28205195 A JP 28205195A JP 3487045 B2 JP3487045 B2 JP 3487045B2
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tracking target
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健一 萩尾
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Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像する画像を利
用して、指定した対象を自動的に画像の中央に位置させ
るように追尾する自動追尾装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automatic tracking device that uses an image to be picked up so as to automatically track a designated object in the center of the image.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、その利便性から画像を利用する自
動追尾装置が多くの分野で利用されるようになってきて
いる。この画像を利用する自動追尾の方法として、従来
からテンプレートマッチング法が利用されている。テン
プレートマッチング法は、テンプレートと呼ばれる所定
の大きさに切り出した画像データを、入力画像上で移動
させるとともに、移動させたそれぞれの位置で相関演算
を行い、最も相関の高い位置を捜し出す方法である。
2. Description of the Related Art In recent years, automatic tracking devices that utilize images have come to be used in many fields because of their convenience. A template matching method has been conventionally used as an automatic tracking method using this image. The template matching method is a method in which image data cut out into a predetermined size called a template is moved on an input image, and a correlation calculation is performed at each moved position to find a position having the highest correlation.

【0003】ところで、自動追尾では、先ず追尾対象を
画像上で対象指定枠などを用いて指定し、その対象指定
枠内の画像データをテンプレートとして記憶する。次い
で、次々と入力される画像に対してテンプレートマッチ
ングを施し、最も相関の高い位置を求めることにより自
動追尾を実現している。
By the way, in automatic tracking, first, a tracking target is specified on an image by using a target designation frame or the like, and image data in the target designation frame is stored as a template. Next, automatic matching is realized by applying template matching to the images that are input one after another and finding the position with the highest correlation.

【0004】しかし、このテンプレートマッチング法で
は、追尾対象の移動などにより画像上の追尾対象の形状
や大きさが変化するため、テンプレートと入力画像との
間の相関が崩れてしまい、追尾できなくなる場合があ
る。そこで、相関を維持するために、テンプレートを時
々刻々と更新していく方法が提案されている。また、更
に追尾性能を向上させる手段として、ズームレンズ機構
を搭載し、抽出した追尾対象の大きさに基づいてズーム
レンズ機構を制御する方法も提案されている。
In this template matching method, however, the shape and size of the tracking target on the image change due to the movement of the tracking target, etc., so that the correlation between the template and the input image collapses and tracking becomes impossible. There is. Therefore, in order to maintain the correlation, a method of updating the template every moment has been proposed. Further, as a means for further improving the tracking performance, a method of mounting a zoom lens mechanism and controlling the zoom lens mechanism based on the size of the extracted tracking target has been proposed.

【0005】また、テンプレートマッチング法では、テ
ンプレートを探索領域内で予め定められた検索ステップ
間隔で移動させながら相関演算を行うため、非常に演算
量が多く処理に時間がかかり追尾速度に支障をきたす場
合がある。そこで、演算量を少なくするため、テンプレ
ート内の全画像データを用いて相関演算を行うのではな
く間引いて演算処理を行う方法、探索ステップ間隔を粗
くする方法なども、提案されている。
Further, in the template matching method, the correlation calculation is performed while moving the template at a predetermined search step interval in the search area, so that the calculation amount is very large and the processing is time consuming and the tracking speed is hindered. There are cases. Therefore, in order to reduce the amount of calculation, a method of performing correlation calculation using all the image data in the template instead of thinning it out and performing a calculation process, a method of roughening the search step interval, and the like have been proposed.

【0006】一方、画像上で追尾対象を捜す範囲すなわ
ち探索領域は、画像入力手段と追尾対象との位置関係
と、追尾対象の運動モデルと、画像入力間隔とを規定す
ることができれば適切な範囲に限定でき、探索領域を制
限することにより追尾性能の向上と処理時間の短縮とが
可能になる。しかし、追尾対象と画像入力手段との位置
関係は通常容易には求められないので、最悪の場合を考
慮した広めに設定した固定の探索領域とする方法、ある
いは、簡易的に追尾対象の画像上の運動を2次元モデル
として表現し、次に画像上に現れる追尾対象の位置を予
測することで探索領域を制限する方法なども、提案され
ている。
On the other hand, the range in which the tracking target is searched on the image, that is, the search area, is an appropriate range if the positional relationship between the image input means and the tracking target, the motion model of the tracking target, and the image input interval can be defined. The tracking performance can be improved and the processing time can be shortened by limiting the search area. However, since the positional relationship between the tracking target and the image input means is usually not easily obtained, a method of using a fixed search area that is set wide considering the worst case, or simply on the image of the tracking target A method has also been proposed in which the motion of is expressed as a two-dimensional model and the position of the tracking target that appears next in the image is predicted to limit the search area.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】さて、上述したテンプ
レートを逐次更新する方法にあっては、例えば、図10
(a)に示すように、追尾対象Pの大きさが追尾ゲート
Gと比較して小さくなった場合、背景の影響を大きく受
けることになる。このような場合、追尾対象よりも背景
との相関の方が支配的になり、追尾対象Pが図10
(b)に示すように移動しても、追尾対象Pを追尾しな
い場合がある。つまり、図10(b)において、相関演
算の結果は、追尾ゲートG1 位置の相関よりも追尾ゲー
トG2 位置の相関の方が高いことが望ましいが、追尾ゲ
ートG1 位置の相関の方が大きくなってしまう場合があ
る、という問題点がある。
In the method of successively updating the template described above, for example, FIG.
As shown in (a), when the size of the tracking target P is smaller than that of the tracking gate G, the influence of the background is large. In such a case, the correlation with the background is more dominant than the tracking target, and the tracking target P is shown in FIG.
The tracking target P may not be tracked even if it moves as shown in (b). That is, in FIG. 10 (b), the result of the correlation operation, it towards the correlation tracking gate G 2 position than the correlation tracking gate G 1 position is high is desired, better correlation tracking gate G 1 position There is a problem that it may become large.

【0008】ズームレンズ機構を制御する方法にあって
は、画像入力手段の撮像する追尾対象のサイズは、テン
プレートの追尾対象のサイズに常に適合するように拡大
できるので、追尾対象よりも背景との相関の方が支配的
になることを軽減できるものの、重く嵩張りコストアッ
プになる、という問題点がある。
In the method of controlling the zoom lens mechanism, since the size of the tracking target imaged by the image input means can be enlarged so as to always match the size of the tracking target of the template, the size of the tracking target is larger than that of the tracking target. Although the correlation can be prevented from becoming dominant, there is a problem that it is heavy and bulky and the cost increases.

【0009】相関演算に供するテンプレート内の画像デ
ータを一定の割合で間引く方法は、追尾対象と画像入力
手段との距離が遠い場合、追尾対象は画像上で小さく映
るため、間引きをすると追尾性能が低下する。また、探
索領域サイズを固定にすると、追尾対象と画像入力手段
との距離が遠い場合、不必要な部分まで探索することに
なり追尾性能が低下する、という問題点がある。
The method of thinning out the image data in the template used for the correlation calculation at a constant rate is such that when the distance between the tracking target and the image input means is long, the tracking target appears small on the image, so that the tracking performance is reduced when thinning out. descend. Further, if the search area size is fixed, if the distance between the tracking target and the image input means is long, an unnecessary portion will be searched, and the tracking performance will deteriorate.

【0010】追尾対象の2次元モデルによる予測位置の
利用は、追尾対象が等速運動を行う場合に効果はある
が、等速運動を行わない場合、予測は必ずしも当たら
ず、必要な領域を探索できない、という問題点がある。
The use of the predicted position by the two-dimensional model of the tracking target is effective when the tracking target performs a constant velocity motion, but when the constant velocity motion is not performed, the prediction does not always hit and a necessary region is searched. There is a problem that you cannot do it.

【0011】探索ステップ間隔を粗くする方法は、演算
量を少なくするものの、追尾対象と画像入力手段との距
離が遠い場合、追尾対象の位置の誤差を大きくする、と
いう問題点があった。
Although the method of narrowing the search step interval reduces the amount of calculation, it has a problem of increasing the error in the position of the tracking target when the distance between the tracking target and the image input means is long.

【0012】本発明は、上記の問題点を解決するために
成されたもので、その目的とするところは、追尾性能の
優れる自動追尾装置を提供することにある。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide an automatic tracking device having excellent tracking performance.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は上記の問題点を
解決するため、請求項1記載の発明にあっては、画像入
力手段と、画像中から追尾対象を指定する追尾対象指定
手段と、画像中の指定される探索領域内で追尾ゲートを
所定の探索ステップ間隔により移動して追尾対象の位置
を算出する対象位置検出手段と、対象位置検出手段の算
出する追尾対象の位置に応じて画像入力手段を回動する
回動手段と、を備える自動追尾装置において、チルト方
向の回動位置に応じて前記追尾ゲートサイズを変える、
追尾ゲートサイズ制御手段を設けたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention provides an image input means and a tracking target designating means for designating a tracking target in an image. Depending on the position of the tracking target calculated by the target position detecting unit and the position of the tracking target by moving the tracking gate within the specified search region in the image at a predetermined search step interval, An automatic tracking device including a rotating means for rotating the image input means, wherein the tracking gate size is changed according to a rotating position in the tilt direction,
A tracking gate size control means is provided.

【0014】請求項2記載の発明にあっては、画像入力
手段と、画像中から追尾対象を指定する追尾対象指定手
段と、画像中の指定される探索領域内で追尾ゲートを所
定の探索ステップ間隔により移動して追尾対象の位置を
算出する対象位置検出手段と、対象位置検出手段の算出
する追尾対象の位置に応じて画像入力手段を回動する回
動手段と、を備える自動追尾装置において、チルト方向
の回動位置に応じて前記探索領域のサイズを変える、探
索領域サイズ制御手段を設けたことを特徴とする。
According to the second aspect of the invention, the image input means, the tracking target designating means for designating the tracking target in the image, and the predetermined search step for the tracking gate in the designated search area in the image. An automatic tracking device comprising: a target position detection unit that moves at intervals to calculate the position of a tracking target; and a rotating unit that rotates an image input unit according to the position of the tracking target calculated by the target position detection unit. A search area size control means for changing the size of the search area in accordance with the rotational position in the tilt direction is provided.

【0015】 上記請求項記載の発明にあっては、
に、チルト方向の回動位置に応じて、追尾対象位置の算
出に用いる画像データの間引き率を変える、間引き制御
手段を付加したことを特徴とする。
[0015] In the invention described in claim 1, wherein, further
In addition, a thinning-out control means for changing the thinning-out rate of the image data used to calculate the tracking target position is added according to the rotational position in the tilt direction.

【0016】 上記請求項記載の発明にあっては、
に、チルト方向の回動位置に応じて、画像中の指定され
る探索領域内を探索する探索ステップ間隔を変える、探
索ステップ間隔制御手段を付加したことを特徴とする。
[0016] In the invention described in claim 2, further
In addition, a search step interval control means for changing the search step interval for searching the specified search area in the image according to the tilt position is added.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る自動追尾装置
の第1の実施の形態を図1〜図7を用いて、第2の実施
の形態を図8を用いて、それぞれ詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A first embodiment of an automatic tracking device according to the present invention will be described below in detail with reference to FIGS. 1 to 7, and a second embodiment will be described in detail with reference to FIG. To do.

【0018】〔第1の実施の形態〕図1は自動追尾装置
を示すブロック図、図2は追尾対象の指定方法を説明す
る画像図、図3は追尾ゲートサイズ制御手段の動作を説
明する画像図、図4は追尾対象と画像入力手段との関係
を説明する側面図、図5は追尾ゲートサイズ制御手段の
動作を説明する画像図、図6は間引き制御手段の動作を
説明する画像図、図7は探索手段の動作を説明する画像
図である。
[First Embodiment] FIG. 1 is a block diagram showing an automatic tracking device, FIG. 2 is an image diagram for explaining a method of specifying a tracking target, and FIG. 3 is an image for explaining the operation of a tracking gate size control means. 4, FIG. 4 is a side view for explaining the relationship between the tracking target and the image input means, FIG. 5 is an image view for explaining the operation of the tracking gate size control means, and FIG. 6 is an image view for explaining the operation of the thinning control means. FIG. 7 is an image diagram for explaining the operation of the search means.

【0019】図1に示すように、自動追尾装置は、画像
入力手段1と、回動手段2と、チルト角入力手段3と、
追尾対象指定手段4と、画像モニタ装置5と、画像処理
部6とを含んで構成される。画像入力手段1は、CCD
カメラなどにて構成されている。回動手段2は、画像入
力手段1を支持する回転台であり、パン方向とチルト方
向との2軸を以て画像入力手段1の撮像方向を可変す
る。チルト角入力手段3は、回動手段2のチルト回動軸
に取着されるポテンショメータなどであり、画像入力手
段1のチルト角θy に比例する電圧信号を出力する。追
尾対象指定手段4は、操作者が初期設定時に操作するコ
ンソールである。画像モニタ装置5は、CRTなどにて
構成され、画像入力手段1の入力する画像と、画像処理
部6の処理した画像とを映し出す。
As shown in FIG. 1, the automatic tracking device includes an image input means 1, a rotating means 2, a tilt angle input means 3, and
The tracking target designating unit 4, the image monitor device 5, and the image processing unit 6 are included. The image input means 1 is a CCD
It is composed of a camera. The rotating means 2 is a turntable that supports the image inputting means 1, and changes the image pickup direction of the image inputting means 1 with two axes of the pan direction and the tilt direction. The tilt angle input means 3 is a potentiometer or the like attached to the tilt rotation shaft of the rotation means 2, and outputs a voltage signal proportional to the tilt angle θy of the image input means 1. The tracking target designating unit 4 is a console operated by an operator at the time of initial setting. The image monitor device 5 is composed of a CRT or the like, and displays an image input by the image input means 1 and an image processed by the image processing unit 6.

【0020】画像処理部6は、画像記憶手段6a と、追
尾ゲート位置記憶手段6b と、対象記憶手段6c と、探
索手段6d と、相関演算手段6e と、対象位置検出手段
6fと、回動角算出手段6g と、追尾ゲートサイズ制御
手段6h と、間引き制御手段6i とを備える。
The image processing section 6 includes an image storage means 6a, a tracking gate position storage means 6b, a target storage means 6c, a search means 6d, a correlation calculation means 6e, a target position detection means 6f, and a rotation angle. The calculation means 6g, the tracking gate size control means 6h, and the thinning control means 6i are provided.

【0021】画像記憶手段6a は、画像メモリなどにて
構成され、画像入力手段1から入力される画像データを
記憶する。追尾ゲート位置記憶手段6b は、追尾ゲート
の現在位置を記憶する。対象記憶手段6c は、テンプレ
ートとして使用するための画像データを記憶する。探索
手段6d は、所定の探索領域内で且つ所定の探索ステッ
プ間隔で、相関演算を行う位置に追尾ゲートを順次移動
させ、それぞれの移動位置で必要な画像データを画像記
憶手段6a から相関演算手段6e へ出力させる。
The image storage means 6a is composed of an image memory or the like, and stores the image data input from the image input means 1. The tracking gate position storage means 6b stores the current position of the tracking gate. The target storage means 6c stores image data to be used as a template. The search means 6d sequentially moves the tracking gate to a position where correlation calculation is performed within a predetermined search area and at predetermined search step intervals, and obtains image data required at each moving position from the image storage means 6a. Output to 6e.

【0022】相関演算手段6e は、探索手段6d が画像
記憶手段6a から出力させた画像データと、対象記憶手
段6c の記憶する画像データとに基づいて相関演算を行
う。対象位置検出手段6f は、相関演算手段6e の算出
したそれぞれの結果に基づいて最も相関の高い位置を求
める。回動角算出手段6g は、画像上の座標で示される
追尾対象位置を画像中心に合わせるのに必要な、回動手
段2に指示を与えるためのパン方向とチルト方向との回
動角度を算出する。追尾ゲートサイズ制御手段6h は、
チルト角入力手段3から得るチルト角に比例する信号
を、追尾ゲートサイズに変換する。間引き制御手段6i
は、追尾ゲートサイズ制御手段6h で求めた追尾ゲート
サイズに基づいて、相関演算に用いる画像データを間引
く。
The correlation calculation means 6e performs a correlation calculation based on the image data output from the image storage means 6a by the search means 6d and the image data stored in the target storage means 6c. The target position detecting means 6f obtains the position having the highest correlation based on the respective results calculated by the correlation calculating means 6e. The rotation angle calculation means 6g calculates a rotation angle between the pan direction and the tilt direction for giving an instruction to the rotation means 2, which is necessary for adjusting the tracking target position indicated by the coordinates on the image to the image center. To do. The tracking gate size control means 6h is
A signal proportional to the tilt angle obtained from the tilt angle input means 3 is converted into a tracking gate size. Thinning control means 6i
On the basis of the tracking gate size obtained by the tracking gate size control means 6h, thins out the image data used for the correlation calculation.

【0023】上述の自動追尾装置は次のように動作す
る。すなわち、操作者は、自動追尾を開始する前に、初
期設定として追尾対象を指定する。画像入力手段1によ
り撮像される画像は、例えば図2に示すように、画像モ
ニタ装置5の表示画面51を通して確認することができ
る。表示画面51は、追尾対象を記憶するためのテンプ
レートの領域を示す、長方形の追尾ゲートGを表示す
る。そこで、操作者は、追尾対象指定手段4を用いて、
追尾ゲートG内に追尾対象Pが入るように回動手段2を
操作し、追尾対象Pが追尾ゲートG内に入った時点で自
動追尾を開始する。
The above-mentioned automatic tracking device operates as follows. That is, the operator designates a tracking target as an initial setting before starting the automatic tracking. The image captured by the image input means 1 can be confirmed through the display screen 51 of the image monitor device 5, as shown in FIG. 2, for example. The display screen 51 displays a rectangular tracking gate G indicating a region of a template for storing a tracking target. Therefore, the operator uses the tracking target designating means 4 to
The rotating means 2 is operated so that the tracking target P enters the tracking gate G, and automatic tracking is started when the tracking target P enters the tracking gate G.

【0024】追尾ゲートGは、図3に示すように、画像
中央Oを中心とするように配置される。しかも、追尾ゲ
ートGの大きさは、画像上で適切に追尾対象を囲うこと
ができるよう可変にされている。追尾ゲートGの大きさ
は次のように設定される。すなわち、例えば図4に示す
ように、画像入力手段1の設置高さをHc 、追尾対象P
の高さをHp 、画像入力手段1と追尾対象Pとの水平距
離をLp とする。そして、図4に示す画像入力手段1の
撮像する画像が、画像モニタ装置5の表示画面51に、
図5に示すように映し出されたとする。
The tracking gate G is arranged so that the center O of the image is the center, as shown in FIG. Moreover, the size of the tracking gate G is variable so that the tracking target can be appropriately surrounded on the image. The size of the tracking gate G is set as follows. That is, for example, as shown in FIG. 4, the installation height of the image input means 1 is Hc, and the tracking target P is
Is Hp, and the horizontal distance between the image input means 1 and the tracking target P is Lp. The image captured by the image input means 1 shown in FIG. 4 is displayed on the display screen 51 of the image monitor device 5.
It is assumed that the image is displayed as shown in FIG.

【0025】このとき、表示画面51に映し出される画
像上の、追尾対象Pの垂直方向の大きさSy は、幾何学
的な計算により求めることができ、(1)式で表すこと
ができる。
At this time, the vertical size Sy of the tracking target P on the image displayed on the display screen 51 can be obtained by geometrical calculation and can be expressed by the equation (1).

【0026】 Sy =F(f,Hc ,Hp ,θy )………………………(1) つまり、垂直方向の大きさSy は、画像入力手段1の設
置高さHc を予め計測するとともに追尾対象Pの高さH
p を設定すれば、画像入力手段1の撮像系の焦点距離f
を既知として、画像入力手段1のチルト角θy の関数と
して表される。また、追尾対象Pの水平方向の大きさS
x は、概略で、(2)式で表わせば実用上充分である。
なお、(2)式において、Cは比例定数である。
Sy = F (f, Hc, Hp, θy) (1) That is, the vertical size Sy measures the installation height Hc of the image input means 1 in advance. Together with the height H of the tracking target P
If p is set, the focal length f of the image pickup system of the image input means 1
Is known, and is represented as a function of the tilt angle θy of the image input means 1. Further, the size S of the tracking target P in the horizontal direction is
x is a rough formula and is practically sufficient if it is expressed by the equation (2).
In the equation (2), C is a proportional constant.

【0027】 Sx =C×Sy ………………………………………………(2) このように、チルト角θy に応じて追尾ゲートサイズを
変えることで、追尾ゲートが追尾対象を適切に囲うよう
にできる。また、演算式によらず、これらの関係を予め
求めておき、テーブル化することでチルト角θy を追尾
ゲートサイズに変換することもできる。追尾ゲートサイ
ズ制御手段6h は、この変換テーブルにより構成され、
チルト角入力手段3の出力するチルト角θy に比例する
信号に応じて、水平方向の大きさSx と垂直方向の大き
さSy とを出力する。
Sx = C × Sy ………………………………………… (2) In this way, by changing the tracking gate size according to the tilt angle θy, the tracking gate It is possible to properly surround the tracking target. Further, the tilt angle θy can be converted into the tracking gate size by obtaining these relationships in advance and forming a table without depending on the arithmetic expression. The tracking gate size control means 6h is composed of this conversion table,
The horizontal size Sx and the vertical size Sy are output according to a signal proportional to the tilt angle θy output from the tilt angle input means 3.

【0028】自動追尾装置は、追尾対象の指定操作が成
されると、追尾ゲートの位置を追尾ゲート位置記憶手段
6b に記憶する。また、自動追尾装置は、追尾ゲート位
置記憶手段6b に設定された位置の追尾ゲート内の画像
データを、画像記憶手段6aから読み出して対象記憶手
段6c に記憶する。
When the tracking target designation operation is performed, the automatic tracking device stores the position of the tracking gate in the tracking gate position storage means 6b. Further, the automatic tracking device reads the image data in the tracking gate at the position set in the tracking gate position storage means 6b from the image storage means 6a and stores it in the target storage means 6c.

【0029】上述のようにして初期設定が終了すると、
自動追尾装置は追尾を開始する。先ず、画像入力手段1
は、一定時間間隔で所定の撮像領域を撮像し、撮像映像
を画像データとして画像記憶手段6a に出力する。画像
入力手段1の出力する画像データは、画像記憶手段6a
に逐次記憶される。探索手段6d は、追尾ゲートに対応
する画像記憶手段6a の画像データを読み出し、相関演
算手段6e に出力する。探索手段6d は、この読み出し
が終了すると、追尾ゲートを所定の探索領域内で所定の
探索ステップ間隔だけ移動する。
When the initial setting is completed as described above,
The automatic tracking device starts tracking. First, the image input means 1
Captures a predetermined image capturing area at regular time intervals and outputs the captured image as image data to the image storage means 6a. The image data output from the image input means 1 is the image storage means 6a.
Are sequentially stored in. The search means 6d reads the image data of the image storage means 6a corresponding to the tracking gate and outputs it to the correlation calculation means 6e. Upon completion of this reading, the searching means 6d moves the tracking gate within a predetermined search area by a predetermined search step interval.

【0030】間引き制御手段6i は、追尾ゲートサイズ
が大きいと間引きを増加させ、追尾ゲートサイズが小さ
いと間引きを行わないようにする。これは、追尾ゲート
サイズが大きい場合は相関演算量が多く処理時間が長く
なる、これに対し、追尾ゲートサイズが小さい場合は解
像度が低いので、間引きを行うと正確な追尾が望めない
ためである。間引きは次のように行う。
The thinning-out control means 6i increases thinning-out when the tracking gate size is large, and does not perform thinning-out when the tracking gate size is small. This is because when the tracking gate size is large, the amount of correlation calculation is large and the processing time is long. On the other hand, when the tracking gate size is small, the resolution is low, so accurate tracking cannot be expected if thinning is performed. . Decimation is performed as follows.

【0031】相関演算を行う画素数は、水平方向Nx ド
ット垂直方向Ny ドットに予め定められている。そし
て、追尾ゲートサイズ制御手段6h の出力する追尾ゲー
トサイズがSx ×Sy ドットであるならば、相関演算に
供される画素は、相対アドレス座標(x,y)を用いて
次の(3)(4)式のように表すことができる。
The number of pixels for which the correlation calculation is performed is predetermined as Nx dots in the horizontal direction and Ny dots in the vertical direction. Then, if the tracking gate size output from the tracking gate size control means 6h is Sx × Sy dots, the pixel to be subjected to the correlation calculation uses the relative address coordinates (x, y) and the following (3) ( It can be expressed as in equation 4).

【0032】 x=i×(Sx −1)/(Nx −1)………………………(3) y=j×(Sy −1)/(Ny −1)………………………(4) 但し、(3)(4)式において、iはi=0、1、…
(Nx −1)の正の整数であり、jはj=0、1、…
(Ny −1)の正の整数であり、xとyとはそれぞれ小
数点以下を切り捨てた正の整数である。
X = i × (Sx −1) / (Nx −1) …………………… (3) y = j × (Sy −1) / (Ny −1) …………… (4) However, in the equations (3) and (4), i is i = 0, 1, ...
(Nx -1) is a positive integer, and j is j = 0, 1, ...
It is a positive integer of (Ny -1), and x and y are positive integers with the fractional part truncated.

【0033】間引き制御手段6i は、追尾ゲートサイズ
制御手段6h の出力する追尾ゲートサイズが入力される
と、(3)(4)式にしたがって、間引かない画素につ
いてのみ相関演算を行うよう相関演算手段6e を制御す
る。例えば、この間引き制御手段6i の動作を図6を用
いて説明すると次のようになる。すなわち、予め定めら
れた相関演算を行う画素数が、水平方向Nx =6ドッ
ト、垂直方向Ny =14ドットであり、追尾ゲートサイ
ズ制御手段6h の出力する追尾ゲートサイズが水平方向
Sx =8ドット、垂直方向Sy =17ドットであったと
すると、(3)式におけるxの値はx=0,1,2,4,5,6 と
なり、(4)式におけるyの値はy=0,1,2,3,5,6,7,8,
10,11,12,13,15,16 となる。
When the tracking gate size output from the tracking gate size control means 6h is input, the thinning-out control means 6i performs a correlation calculation so as to perform a correlation calculation only for pixels which are not thinned out according to the equations (3) and (4). Control means 6e. For example, the operation of the thinning control means 6i will be described below with reference to FIG. That is, the number of pixels for which a predetermined correlation calculation is performed is Nx = 6 dots in the horizontal direction and Ny = 14 dots in the vertical direction, and the tracking gate size output from the tracking gate size control means 6h is Sx = 8 dots in the horizontal direction. Assuming that Sy = 17 dots in the vertical direction, the value of x in equation (3) is x = 0,1,2,4,5,6, and the value of y in equation (4) is y = 0,1, 2,3,5,6,7,8,
It becomes 10,11,12,13,15,16.

【0034】すなわち、追尾ゲートサイズ制御手段6h
の出力する追尾ゲートサイズが、水平方向Sx =8ドッ
ト、垂直方向Sy =17ドットであったとしても、実際
に相関演算に供される画素は、x=0,1,2,4,5,6 の6列
とy=0,1,2,3,5,6,7,8,10,11,12,13,15,16 の14行と
の合計 6×14=84画素であり、残りのx=3,7 の2列と
y=4,9,14の3行との合計(8×17)-84=52画素は相関演
算に供されない。図6は前述の間引きのイメージを図示
したもので、斜線を施した画素が間引かれる。また、相
関演算のときには、対象記憶手段6c にテンプレートと
して記憶した画像データについても、(3)(4)式に
基づいて同様の間引きが施される。
That is, the tracking gate size control means 6h
Even if the tracking gate size output by the horizontal direction is Sx = 8 dots in the horizontal direction and Sy = 17 dots in the vertical direction, the pixels actually used for the correlation calculation are x = 0,1,2,4,5, 6 columns of 6 and y = 0,1,2,3,5,6,7,8,10,11,12,13,15,16 14 rows total 6 × 14 = 84 pixels, the rest The total of (8 × 17) −84 = 52 pixels of 2 columns of x = 3,7 and 3 rows of y = 4,9,14 is not used for the correlation calculation. FIG. 6 shows an image of the above-described thinning-out, in which hatched pixels are thinned out. At the time of the correlation calculation, the image data stored as the template in the target storage means 6c is also thinned based on the equations (3) and (4).

【0035】なお、追尾ゲートサイズ制御手段6h の出
力する追尾ゲートサイズが、予め定めた水平方向Nx ド
ットと垂直方向Ny ドットとに満たない場合、間引き制
御手段6i は、間引きというよりは同じ画素を複数回利
用する補完を行い、実質的に拡大した水平方向Nx ドッ
ト垂直方向Ny ドットの画素が相関演算に供される。
When the tracking gate size output from the tracking gate size control means 6h is less than a predetermined horizontal Nx dot and vertical Ny dot, the thinning control means 6i selects the same pixel rather than thinning. Pixels of horizontal direction Nx dots and vertical direction Ny dots that have been substantially expanded are used for the correlation calculation.

【0036】相関演算手段6e は、間引き制御手段6i
からの指示に基づいて下記の(5)式に基づく演算を行
う。
The correlation calculation means 6e is the thinning control means 6i.
The calculation based on the following equation (5) is performed based on the instruction from.

【0037】 σ(i,j)=Σ0 NxΣ0 Ny|Q(x,y) −q(x,y) |…………(5) すなわち、相関演算手段6e は、それぞれ対応する画像
記憶手段6a における追尾ゲート内の画素値と対象記憶
手段6c (テンプレート)内の画素値との差分の絶対値
の総和σ(i,j)を求める。つまり、総和σ(i,j)は不整
合値の測度である。従って、画像記憶手段6a における
追尾ゲート内の画像と、対象記憶手段6c (テンプレー
ト)内の画像とは、総和σ(i,j)が小さいほど類似して
おり、相関が高く似ていることになる。なお、画素値と
しては、明暗値または色相値などを用いる。
Σ (i, j) = Σ 0 Nx Σ 0 Ny │Q (x, y) -q (x, y) │ ... (5) That is, the correlation calculating means 6e is used for each corresponding image. The sum σ (i, j) of the absolute values of the differences between the pixel values in the tracking gate in the storage means 6a and the pixel values in the target storage means 6c (template) is obtained. That is, the sum σ (i, j) is a measure of inconsistency. Therefore, the image in the tracking gate in the image storage means 6a and the image in the target storage means 6c (template) are more similar as the total sum σ (i, j) is smaller, and the correlation is higher. Become. As the pixel value, a brightness value or a hue value is used.

【0038】なお、(5)式において、σ(i,j) の(i,
j) は次のことを表す。すなわち、探索手段6d は、所
定の探索領域内において所定の探索ステップ間隔で追尾
ゲートを順次移動させ、それぞれの移動位置毎に(5)
式を演算するが、(i,j) はこのときの、それぞれの追尾
ゲートの位置に対応して付される識別子であり、相対的
位置を表す。すなわち、図7に示すように、追尾ゲート
Gは、水平方向にステップ当たりδxドット移動し、垂
直方向にステップ当たりδyドット移動する。追尾ゲー
トGは、水平方向にIステップ移動するとともに垂直方
向にJステップ移動して、所定の探索領域R内の全領域
にわたる探索を終了する。つまり、ある位置の追尾ゲー
トG(i,j) に関する(5)式の演算結果がσ(i,j) であ
る。また、(5)式において、(x,y) は(3)(4)式
に基づいて決定される相対アドレス座標であり、相関演
算を行う際の間引きの対象にならない各画素の相対アド
レス座標を表す。Q(x,y) は画像記憶手段6a における
相対アドレス座標(x,y) の画素値を表す。q(x,y) は対
象記憶手段6c (テンプレート)における相対アドレス
座標(x,y) の画素値を表す。
In equation (5), (i, j) of σ (i, j)
j) represents the following. That is, the searching means 6d sequentially moves the tracking gate at a predetermined search step interval within a predetermined search area, and (5) for each moving position.
The equation is calculated, and (i, j) is an identifier attached corresponding to the position of each tracking gate at this time and represents a relative position. That is, as shown in FIG. 7, the tracking gate G moves δx dots per step in the horizontal direction and δy dots per step in the vertical direction. The tracking gate G moves I steps in the horizontal direction and J steps in the vertical direction, and ends the search over the entire area within the predetermined search area R. That is, the calculation result of the equation (5) regarding the tracking gate G (i, j) at a certain position is σ (i, j). Further, in the equation (5), (x, y) is a relative address coordinate determined based on the equations (3) and (4), and is a relative address coordinate of each pixel which is not the target of thinning when performing the correlation calculation. Represents Q (x, y) represents the pixel value of the relative address coordinate (x, y) in the image storage means 6a. q (x, y) represents the pixel value of the relative address coordinate (x, y) in the target storage means 6c (template).

【0039】対象位置検出手段6f は、次のようにして
追尾対象の位置を算出する。すなわち、対象位置検出手
段6f は、前記の所定の探索領域R内の全領域にわたる
探索の結果得られたI×J個のσ(i,j)の中で、最も小
さな値であるσ(i,j)を捜し出し、その(i,j)に基づ
き、画像記憶手段6a の記憶する画像上の追尾対象の位
置を求める。
The target position detecting means 6f calculates the position of the tracking target as follows. That is, the target position detecting means 6f has the smallest value σ (i) among the I × J σ (i, j) obtained as a result of the search over the entire area within the predetermined search area R. , j), and the position of the tracking target on the image stored in the image storage means 6a is obtained based on (i, j).

【0040】回動角算出手段6g は、対象位置検出手段
6f の算出した最も相関の高い位置(i,j)を画像中央に
合わせるために必要な、パン方向回動角度θx を(6)
式に基づいてチルト方向回動角度θy を(7)式に基づ
いてそれぞれ算出し、回転手段2に出力する。また、こ
のとき、対象記憶手段6c は、画像入力手段1が画像記
憶手段6a に入力する画像データを、追尾ゲートサイズ
制御手段6h がチルト角入力手段3からの入力信号に応
じて定める追尾ゲートサイズにて、新たに更新記憶す
る。
The rotation angle calculation means 6g calculates the pan direction rotation angle θx (6) necessary for aligning the position (i, j) having the highest correlation calculated by the target position detection means 6f with the image center.
The tilt direction rotation angle θy is calculated based on the equation (7) and is output to the rotating means 2. At this time, the target storage means 6c determines the tracking gate size of the image data input to the image storage means 6a by the image input means 1 according to the input signal from the tilt angle input means 3 by the tracking gate size control means 6h. Then, it is newly updated and stored.

【0041】 θx = tan-1( Lx /f) ……………………………………(6) θy = tan-1( Ly /f) ……………………………………(7) (6)(7)式において、fは画像入力手段1の撮像系
の焦点距離である。L x は、対象位置検出手段6f の求
めたσ(i,j)を最小にする追尾ゲートG(i,j)の中心位
置に対応する画像入力手段1の撮像面上の位置の、撮像
面中心からの水平方向距離である。Ly は、対象位置検
出手段6f の求めたσ(i,j)を最小にする追尾ゲートG
(i,j)の中心位置に対応する画像入力手段1の撮像面上
の位置の、撮像面中心からの垂直方向距離である。な
お、Lx あるいはLy の単位はミリメートルであるが、
撮像面の1画素当たりの水平方向長さと垂直方向長さと
はそれぞれ既知であり、撮像面中心からの水平方向偏位
と垂直方向偏位とのそれぞれのドット数が決まれば、L
x あるいはLy は簡単に比例計算により算出できる。
[0041]         θx = tan-1(Lx/ F) ………………………………………… (6)         θy = tan-1(Ly/ F) ………………………………………… (7) In the equations (6) and (7), f is the image pickup system of the image input means 1.
Is the focal length of. L xIs the target position detection means 6f
Center position of tracking gate G (i, j) that minimizes the target σ (i, j)
Image pickup of the position on the image pickup surface of the image input means 1 corresponding to
It is the horizontal distance from the plane center. LyIs the target position
Tracking gate G that minimizes σ (i, j) obtained by the output means 6f
On the imaging plane of the image input means 1 corresponding to the center position of (i, j)
Is the distance in the vertical direction from the center of the imaging surface. Na
Oh, LxOr LyThe unit of is millimeter,
Horizontal length and vertical length per pixel of the image pickup surface
Are respectively known, and the horizontal deviation from the center of the imaging plane
If the number of dots for each of
xOr LyCan be easily calculated by proportional calculation.

【0042】回動手段2は、回動角算出手段6g から、
パン方向回動角度θx とチルト方向回動角度θy とを含
む信号を受信すると、該信号に基づいて画像入力手段1
の撮像方向を可変し、追尾対象Pを画像の中央に捕らえ
る撮像方向に回動する。そして、以後、自動追尾装置
は、新しく対象記憶手段6c (テンプレート)に記憶し
た画像データを基に、上記の処理を繰り返すことで自動
追尾を実現する。
The rotating means 2 is composed of the rotating angle calculating means 6g,
When a signal including the pan direction rotation angle θx and the tilt direction rotation angle θy is received, the image input means 1 is based on the signals.
The image pickup direction of is tracked and the tracking target P is rotated in the image pickup direction in which it is captured in the center of the image. Then, thereafter, the automatic tracking device realizes automatic tracking by repeating the above processing based on the image data newly stored in the target storage means 6c (template).

【0043】従って、上述の第1の実施の形態の自動追
尾装置にあっては、画像入力手段1のチルト角θy に応
じて追尾ゲートサイズを変えるため、画像上の追尾対象
Pは追尾ゲートに常に適切に囲まれる状態になり、画像
の背景部分の影響をあまり受けないため追尾性能を向上
させることができる。また、チルト角θy に応じて間引
き制御を施すため、追尾対象が画像入力手段1の近くに
位置して、追尾ゲートサイズが大きくなって画素数が増
加しても、間引きを施して相関演算を行うので処理速度
の低下は生じない。
Therefore, in the automatic tracking apparatus of the first embodiment, the tracking gate size is changed according to the tilt angle θy of the image input means 1, so that the tracking target P on the image is the tracking gate. Since the area is always properly surrounded and the background portion of the image is not so much affected, the tracking performance can be improved. Further, since the thinning control is performed according to the tilt angle θy, even if the tracking target is located near the image input unit 1 and the tracking gate size increases and the number of pixels increases, the thinning is performed and the correlation calculation is performed. Since it is performed, the processing speed does not decrease.

【0044】〔第2の実施の形態〕図8は自動追尾装置
を示すブロック図、図9は探索領域サイズ制御手段の動
作を示す説明図である。なお、図8において、前述の第
1の実施の形態にて説明した自動追尾装置と同等の箇所
にあっては、同じ符号を付してある。
[Second Embodiment] FIG. 8 is a block diagram showing an automatic tracking device, and FIG. 9 is an explanatory diagram showing the operation of the search area size control means. In FIG. 8, the same parts as those in the automatic tracking device described in the first embodiment are designated by the same reference numerals.

【0045】図8に示すように、自動追尾装置は、画像
入力手段1と、回動手段2と、チルト角入力手段3と、
追尾対象指定手段4と、画像モニタ装置5と、画像処理
部6とを含んで構成される。画像入力手段1は、CCD
カメラなどにて構成されている。回動手段2は、画像入
力手段1を支持する回転台であり、パン方向とチルト方
向との2軸を以て画像入力手段1の撮像方向を可変す
る。チルト角入力手段3は、回動手段2のチルト回動軸
に取着されるポテンショメータなどであり、画像入力手
段1のチルト角θy に比例する電圧信号を出力する。追
尾対象指定手段4は、操作者が初期設定時に操作するコ
ンソールである。画像モニタ装置5は、CRTなどにて
構成され、画像入力手段1の入力する画像と、画像処理
部6の処理した画像とを映し出す。
As shown in FIG. 8, the automatic tracking device includes an image input means 1, a rotating means 2, a tilt angle input means 3, and
The tracking target designating unit 4, the image monitor device 5, and the image processing unit 6 are included. The image input means 1 is a CCD
It is composed of a camera. The rotating means 2 is a turntable that supports the image inputting means 1, and changes the image pickup direction of the image inputting means 1 with two axes of the pan direction and the tilt direction. The tilt angle input means 3 is a potentiometer or the like attached to the tilt rotation shaft of the rotation means 2, and outputs a voltage signal proportional to the tilt angle θy of the image input means 1. The tracking target designating unit 4 is a console operated by an operator at the time of initial setting. The image monitor device 5 is composed of a CRT or the like, and displays an image input by the image input means 1 and an image processed by the image processing unit 6.

【0046】画像処理部6は、画像記憶手段6a と、追
尾ゲート位置記憶手段6b と、対象記憶手段6c と、探
索手段6d と、相関演算手段6e と、対象位置検出手段
6fと、回動角算出手段6g と、探索領域サイズ制御手
段6j と、探索ステップ間隔制御手段6k とを備える。
The image processing unit 6 includes an image storage unit 6a, a tracking gate position storage unit 6b, a target storage unit 6c, a search unit 6d, a correlation calculation unit 6e, a target position detection unit 6f, and a rotation angle. The calculation means 6g, the search area size control means 6j, and the search step interval control means 6k are provided.

【0047】画像記憶手段6a は、画像メモリなどにて
構成され、画像入力手段1から入力される画像データを
記憶する。追尾ゲート位置記憶手段6b は、追尾ゲート
の現在位置を記憶する。対象記憶手段6c は、テンプレ
ートとして使用するための画像データを記憶する。探索
手段6d は、所定の探索領域内で且つ所定の探索ステッ
プ間隔で、相関演算を行う位置に追尾ゲートを順次移動
させ、それぞれの移動位置で必要な画像データを画像記
憶手段6a から相関演算手段6e へ出力させる。
The image storage means 6a is composed of an image memory or the like, and stores the image data input from the image input means 1. The tracking gate position storage means 6b stores the current position of the tracking gate. The target storage means 6c stores image data to be used as a template. The search means 6d sequentially moves the tracking gate to a position where correlation calculation is performed within a predetermined search area and at predetermined search step intervals, and obtains image data required at each moving position from the image storage means 6a. Output to 6e.

【0048】相関演算手段6e は、探索手段6d が画像
記憶手段6a から出力させた画像データと、対象記憶手
段6c の記憶する画像データとに基づいて相関演算を行
う。対象位置検出手段6f は、相関演算手段6e の算出
したそれぞれの結果に基づいて最も相関の高い位置を求
める。回動角算出手段6g は、画像上の座標で示される
追尾対象位置を画像中心に合わせるのに必要な、回動手
段2に指示を与えるためのパン方向とチルト方向との回
動角度を算出する。探索領域サイズ制御手段6j は、チ
ルト角入力手段3から得るチルト角に比例する信号を、
探索領域サイズに変換する。
The correlation calculation means 6e performs a correlation calculation based on the image data output from the image storage means 6a by the search means 6d and the image data stored in the target storage means 6c. The target position detecting means 6f obtains the position having the highest correlation based on the respective results calculated by the correlation calculating means 6e. The rotation angle calculation means 6g calculates a rotation angle between the pan direction and the tilt direction for giving an instruction to the rotation means 2, which is necessary for adjusting the tracking target position indicated by the coordinates on the image to the image center. To do. The search area size control means 6j outputs a signal proportional to the tilt angle obtained from the tilt angle input means 3,
Convert to search area size.

【0049】探索ステップ間隔制御手段6k は、前述の
第1の実施の形態の説明にて用いた図7における、追尾
ゲートGの水平方向のステップ当たり移動ドットδxと
追尾ゲートGの垂直方向のステップ当たり移動ドットδ
yとを、探索領域サイズ制御手段6j の設定した探索領
域サイズに応じて次のように設定する。すなわち、探索
ステップ間隔制御手段6k は、探索領域サイズが大きい
場合には前記移動ドットδxと移動ドットδyとの値を
それぞれ大きく設定し、探索領域サイズが小さい場合に
は前記移動ドットδxと移動ドットδyとの値をそれぞ
れ小さく設定する。
The search step interval control means 6k is used for the moving dot δx per step in the horizontal direction of the tracking gate G and the vertical step of the tracking gate G in FIG. 7 used in the description of the first embodiment. Hit moving dot δ
y and y are set as follows according to the search area size set by the search area size control means 6j. That is, the search step interval control means 6k sets the values of the moving dot δx and the moving dot δy to be large when the search area size is large, and sets the moving dot δx and the moving dot when the search area size is small. The value of δy is set to a small value.

【0050】上述の自動追尾装置は次のように動作す
る。すなわち、操作者は、自動追尾を開始する前に、初
期設定として追尾対象を指定する。画像入力手段1によ
り撮像される画像は、画像モニタ装置5の表示画面を通
して確認することができる。表示画面は、追尾対象を記
憶するためのテンプレートの領域を示す長方形の追尾ゲ
ートを表示する。そこで、操作者は、追尾対象指定手段
4を用いて、追尾ゲート内に追尾対象が入るように回動
手段2を操作し、追尾対象が追尾ゲート内に入った時点
で自動追尾を開始する。
The above-mentioned automatic tracking device operates as follows. That is, the operator designates a tracking target as an initial setting before starting the automatic tracking. The image captured by the image input means 1 can be confirmed through the display screen of the image monitor device 5. The display screen displays a rectangular tracking gate indicating an area of a template for storing a tracking target. Therefore, the operator uses the tracking target designating unit 4 to operate the rotating unit 2 so that the tracking target enters the tracking gate, and starts automatic tracking when the tracking target enters the tracking gate.

【0051】自動追尾装置は、追尾対象の指定操作が成
されると、追尾ゲートの位置を追尾ゲート位置記憶手段
6b に記憶する。また、自動追尾装置は、追尾ゲート位
置記憶手段6b に設定された位置の追尾ゲート内の画像
データを、画像記憶手段6aから読み出して対象記憶手
段6c に記憶する。
When the tracking target designation operation is performed, the automatic tracking device stores the position of the tracking gate in the tracking gate position storage means 6b. Further, the automatic tracking device reads the image data in the tracking gate at the position set in the tracking gate position storage means 6b from the image storage means 6a and stores it in the target storage means 6c.

【0052】上述のようにして初期設定が終了すると、
自動追尾装置は追尾を開始する。先ず、画像入力手段1
は、一定時間間隔で所定の撮像領域を撮像し、撮像映像
を画像データとして画像記憶手段6a に出力する。画像
入力手段1の出力する画像データは、画像記憶手段6a
に逐次記憶される。探索手段6d は、追尾ゲートに対応
する画像記憶手段6a の画像データを読み出し、相関演
算手段6e に出力する。探索手段6d は、この読み出し
が終了すると、追尾ゲートを、探索領域サイズ制御手段
6j の出力する大きさの探索領域内で、探索ステップ間
隔制御手段6kの決定する探索ステップ間隔だけ移動す
る。
When the initial setting is completed as described above,
The automatic tracking device starts tracking. First, the image input means 1
Captures a predetermined image capturing area at regular time intervals and outputs the captured image as image data to the image storage means 6a. The image data output from the image input means 1 is the image storage means 6a.
Are sequentially stored in. The search means 6d reads the image data of the image storage means 6a corresponding to the tracking gate and outputs it to the correlation calculation means 6e. When this reading is completed, the search means 6d moves the tracking gate within the search area having the size output by the search area size control means 6j by the search step interval determined by the search step interval control means 6k.

【0053】このとき、探索領域サイズ制御手段6j
は、画像入力手段1の撮像方向のチルト角に基づいて、
チルト角が大きければ追尾ゲートの探索する探索領域を
大きくし、チルト角が小さければ追尾ゲートの探索する
探索領域を狭くする。これは、追尾対象と画像入力手段
1との距離が大きければ大きいほど、移動する追尾対象
の画像上での移動距離は短くなることを考慮したもので
ある。すなわち、図9に示すように、例えば画像処理を
行うサイクル時間当たりの、実際の追尾対象Pの水平方
向の最大移動距離をUx max 、画像入力手段1から追尾
対象までの距離をL、画像入力手段1の撮像系の焦点距
離をf、撮像面上での追尾対象の像の最大移動距離をu
x max とすると、(8)式が成立する。
At this time, the search area size control means 6j
Is based on the tilt angle of the image input means 1 in the imaging direction,
If the tilt angle is large, the search area searched by the tracking gate is enlarged, and if the tilt angle is small, the search area searched by the tracking gate is narrowed. This is because the larger the distance between the tracking target and the image input means 1, the shorter the moving distance of the moving tracking target on the image. That is, as shown in FIG. 9, for example, the maximum horizontal movement distance of the actual tracking target P per cycle time for performing image processing is Ux max , the distance from the image input means 1 to the tracking target is L, and the image input is performed. The focal length of the image pickup system of the means 1 is f, and the maximum moving distance of the tracking target image on the image pickup surface is u.
When x max , the equation (8) is established.

【0054】 ux max =f×Ux max /L……………………………………(8) つまり、Ux max とfとが既知とすれば、撮像面上での
追尾対象の像の最大移動距離ux max は、画像入力手段
1から追尾対象までの距離Lに反比例する。従って、画
像入力手段1から追尾対象までの距離Lがわかれば、画
像上の追尾対象の像を探索する水平方向の範囲を制限で
きる。垂直方向についても同様に制限できる。この制限
によって追尾対象の像の存在しそうにもない位置の無駄
な探索を省き、追尾対象の位置を求めるための処理速度
を向上するとともに、探索領域以外のノイズの影響を排
除できる。
Ux max = f × Ux max / L ……………………………… (8) In other words, if Ux max and f are known, the tracking target on the imaging surface is The maximum moving distance ux max of the image is inversely proportional to the distance L from the image input means 1 to the tracking target. Therefore, if the distance L from the image input means 1 to the tracking target is known, the horizontal range in which the image of the tracking target on the image is searched can be limited. The vertical direction can be similarly limited. By this limitation, unnecessary search for a position where an image of a tracking target is unlikely to exist can be omitted, the processing speed for obtaining the position of the tracking target can be improved, and the influence of noise other than the search region can be eliminated.

【0055】しかし、画像入力手段1から追尾対象まで
の水平距離Lは、直接的にはわからないものの、画像入
力手段1の設置高さHc を予め計測しておくとともに追
尾対象の高さHp を予め設定しておくことにより、チル
ト角入力手段3からの画像入力手段1の撮像方向のチル
ト角θy に基づき(9)式により簡単に演算できる。
However, although the horizontal distance L from the image input means 1 to the tracking target is not directly known, the installation height Hc of the image input means 1 is measured in advance and the tracking target height Hp is measured in advance. By setting in advance, the calculation can be easily performed by the expression (9) based on the tilt angle θy in the image pickup direction of the image input unit 1 from the tilt angle input unit 3.

【0056】 L=〔Hc −(Hp /2)〕/ sinθy ………………………(9) 従って、チルト角θy と撮像面上での追尾対象の像の最
大移動距離ux max とを関係付けることができる。つま
り、探索領域サイズ制御手段6i は、チルト角θy にし
たがって、画像入力手段1から追尾対象までの距離Lが
小さくなればなるほど広い適切な探索領域を出力する。
L = [Hc− (Hp / 2)] / sin θy (9) Therefore, the tilt angle θy and the maximum moving distance ux max of the tracking target image on the imaging surface are Can be related. That is, the search area size control means 6i outputs an appropriate search area that is wider as the distance L from the image input means 1 to the tracking target becomes smaller according to the tilt angle θy.

【0057】一方、同じ探索ステップ間隔δx,δyに
よる探索であれば、探索領域サイズ制御手段6i の設定
する探索領域サイズが大きくなればなるほど、全探索領
域を探索するにはステップ数が多くなり、追尾対象の位
置を演算し決定する処理時間は長くなる。そこで、探索
ステップ間隔制御手段6k は、探索領域サイズ制御手段
6i の設定する探索領域サイズが大きくなればなるほど
探索ステップ間隔δx,δyを広くするよう探索手段6
d に指示し、追尾対象の位置の算出時間の一定化を図
る。
On the other hand, if the search is performed with the same search step intervals δx and δy, the larger the search area size set by the search area size control means 6i, the larger the number of steps for searching the entire search area. The processing time for calculating and determining the position of the tracking target becomes long. Therefore, the search step interval control means 6k increases the search step intervals δx and δy as the search area size set by the search area size control means 6i increases.
Instruct d to make the calculation time of the tracking target position constant.

【0058】相関演算手段6e は、上述のようにして探
索ステップ間隔制御手段6k の設定した探索ステップ間
隔δx,δyで全探索領域を探索し、第1の実施の形態
にて説明した(5)式に基づいて探索ステップ毎に不整
合の測度である総和σ(i,j)を求める。対象位置検出手
段6f は、第1の実施の形態にて説明したのと同様にし
て、それぞれの総和σ(i,j) の中の最小値を与える(i,
j) に基づき、追尾記憶手段6c (テンプレート)の画
像と最も類似している位置を算出し、画像記憶手段6a
の記憶する画像上の追尾対象の位置を求める。
The correlation calculation means 6e searches the entire search region at the search step intervals δx and δy set by the search step interval control means 6k as described above, and explained in the first embodiment (5). The sum σ (i, j), which is a measure of inconsistency, is calculated for each search step based on the formula. The target position detecting means 6f gives the minimum value in each sum σ (i, j) in the same manner as described in the first embodiment (i,
Based on j), the position most similar to the image in the tracking storage means 6c (template) is calculated, and the image storage means 6a is calculated.
The position of the tracking target on the image stored in is acquired.

【0059】後は、第1の実施の形態にて説明したのと
同様に、回動角算出手段6g は、対象位置検出手段6f
の求めた最も相関の高い位置(i,j)を画像中央に合わせ
るために必要な、パン方向回動角度θx を前述の(6)
式に基づいて、チルト方向回動角度θy を前述の(7)
式に基づいて、それぞれ算出し、回転手段2に出力す
る。また、このとき、対象記憶手段6c は、画像入力手
段1が画像記憶手段6aに入力する画像データを、新た
に更新記憶する。
After that, in the same way as described in the first embodiment, the rotation angle calculating means 6g is operated by the target position detecting means 6f.
The pan-direction rotation angle θx required to align the position (i, j) with the highest correlation obtained in (3) with the center of the image is set in (6) above.
Based on the equation, the tilt direction rotation angle θy is calculated as described in (7) above.
Each is calculated based on the formula and output to the rotating means 2. At this time, the target storage unit 6c newly updates and stores the image data input by the image input unit 1 to the image storage unit 6a.

【0060】回動手段2は、回動角算出手段6g から、
パン方向回動角度θx とチルト方向回動角度θy とを含
む信号を受信すると、該信号に基づいて画像入力手段1
の撮像方向を可変し、追尾対象Pを画像の中央に捕らえ
る撮像方向に回動する。そして、以後、自動追尾装置
は、新たに対象記憶手段6c (テンプレート)に記憶し
た画像データを基に、上記の処理を繰り返すことで自動
追尾を実現する。
The turning means 2 uses the turning angle calculating means 6g to
When a signal including the pan direction rotation angle θx and the tilt direction rotation angle θy is received, the image input means 1 is based on the signals.
The image pickup direction of is tracked and the tracking target P is rotated in the image pickup direction in which it is captured in the center of the image. Then, thereafter, the automatic tracking device realizes automatic tracking by repeating the above-described processing based on the image data newly stored in the target storage means 6c (template).

【0061】従って、上述の第2の実施の形態の自動追
尾装置にあっては、画像入力手段1のチルト角θy に応
じて探索領域の広さを変えるため、画像上で不必要な領
域で追尾対象を捜す無駄が無く、追尾性能が向上する。
また、探索領域の広さに応じて探索ステップ間隔を広く
するので、追尾対象が画像入力手段1の近くに位置して
探索領域の広くなる場合であっても、追尾速度を低下さ
せずに済む。
Therefore, in the automatic tracking device of the second embodiment described above, the size of the search area is changed according to the tilt angle θy of the image input means 1, so that it is unnecessary in the image. There is no waste of searching for a tracking target, and tracking performance is improved.
Further, since the search step interval is widened according to the size of the search area, even if the tracking target is located near the image input means 1 and the search area is widened, it is not necessary to reduce the tracking speed. .

【0062】[0062]

【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、画像入力
手段と追尾対象との距離に応じて追尾ゲートサイズを変
化せしめるので、画像入力手段と追尾対象との距離にか
かわらず背景画像の影響を少なくすることのできる、追
尾性能の優れる自動追尾装置を提供できるという効果を
奏する。
According to the invention described in claim 1, since the tracking gate size is changed according to the distance between the image input means and the tracking target, the background image of the background image is displayed regardless of the distance between the image input means and the tracking target. It is possible to provide an automatic tracking device having excellent tracking performance that can reduce the influence.

【0063】請求項2記載の発明によれば、画像入力手
段と追尾対象との距離に応じて探索領域のサイズを変化
せしめるので、探索領域をできるだけ狭め、探索の無駄
を省き、追尾精度の向上と追尾速度の向上とを図ること
のできる、追尾性能の優れる自動追尾装置を提供できる
という効果を奏する。
According to the second aspect of the present invention, the size of the search area is changed according to the distance between the image input means and the tracking target. Therefore, the search area is narrowed as much as possible to reduce waste of search and improve tracking accuracy. With this, it is possible to provide an automatic tracking device having excellent tracking performance capable of improving the tracking speed and the tracking speed.

【0064】 請求項記載の発明によれば、上記の効
果に加えて、更に追尾速度の向上の図れる、優れる自動
追尾装置を提供できるという効果を奏する。
According to the invention described in claim 1 , in addition to the above effects, there is an effect that it is possible to provide an excellent automatic tracking device capable of further improving the tracking speed.

【0065】 請求項記載の発明によれば、上記の効
果に加えて、更に追尾速度の向上と追尾精度の向上とを
図ることのできる、優れる自動追尾装置を提供できると
いう効果を奏する。
According to the second aspect of the invention, in addition to the above effects, there is an effect that it is possible to provide an excellent automatic tracking device capable of further improving the tracking speed and the tracking accuracy.

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

【図1】本発明に係る第1の実施の形態の自動追尾装置
を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an automatic tracking device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】上記自動追尾装置の追尾対象の指定方法を説明
する画像図である。
FIG. 2 is an image diagram illustrating a method of specifying a tracking target of the automatic tracking device.

【図3】上記自動追尾装置の追尾ゲートサイズ制御手段
の動作を説明する画像図である。
FIG. 3 is an image diagram illustrating an operation of a tracking gate size control unit of the automatic tracking device.

【図4】上記自動追尾装置の追尾対象と画像入力手段と
の関係を説明する画像図である。
FIG. 4 is an image diagram illustrating a relationship between a tracking target of the automatic tracking device and an image input unit.

【図5】上記自動追尾装置の追尾ゲートサイズ制御手段
の動作を説明する画像図である。
FIG. 5 is an image diagram illustrating an operation of a tracking gate size control unit of the automatic tracking device.

【図6】上記自動追尾装置の間引き制御手段の動作を説
明する画像図である。
FIG. 6 is an image diagram illustrating the operation of the thinning control means of the automatic tracking device.

【図7】上記自動追尾装置の探索手段の動作を説明する
画像図である。
FIG. 7 is an image diagram illustrating an operation of a search unit of the automatic tracking device.

【図8】本発明に係る第2の実施の形態の自動追尾装置
を示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing an automatic tracking device according to a second embodiment of the present invention.

【図9】上記自動追尾装置の探索領域サイズ制御手段の
動作を示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an operation of a search area size control unit of the automatic tracking device.

【図10】上記自動追尾装置の追尾ゲートと追尾対象と
の関係を示す画像図である。
FIG. 10 is an image diagram showing a relationship between a tracking gate and a tracking target of the automatic tracking device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 画像入力手段 2 回動手段 4 追尾対象指定手段 6f 対象位置検出手段 6h 追尾ゲートサイズ制御手段 6i 間引き制御手段 6j 探索領域サイズ制御手段 6k 探索ステップ間隔制御手段 G 追尾ゲート P 追尾対象 R 検索領域 δx 探索ステップ間隔 δy 探索ステップ間隔 1 Image input means 2 rotation means 4 Tracking target designation means 6f Target position detection means 6h Tracking gate size control means 6i thinning control means 6j Search area size control means 6k search step interval control means G tracking gate P Tracking target R search area δx search step interval δy Search step interval

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−10372(JP,A) 特開 平7−30801(JP,A) 特開 平5−306424(JP,A) 特開 平4−77805(JP,A) 特開 昭61−12177(JP,A) 特開 昭61−123367(JP,A) 特開 平5−103249(JP,A) 特開 昭56−27585(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 3/76 - 3/789 G01S 7/48 - 7/50 H04N 5/232 H04N 7/18 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A 61-10372 (JP, A) JP-A 7-30801 (JP, A) JP-A 5-306424 (JP, A) JP-A 4- 77805 (JP, A) JP 61-12177 (JP, A) JP 61-123367 (JP, A) JP 5-103249 (JP, A) JP 56-27585 (JP, A) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01S 3/76-3/789 G01S 7 /48-7/50 H04N 5/232 H04N 7/18

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 画像入力手段と、画像中から追尾対象を
指定する追尾対象指定手段と、画像中の指定される探索
領域内で追尾ゲートを所定の探索ステップ間隔により移
動して追尾対象の位置を算出する対象位置検出手段と、
対象位置検出手段の算出する追尾対象の位置に応じて画
像入力手段を回動する回動手段と、を備える自動追尾装
置において、チルト方向の回動位置に応じて前記追尾ゲ
ートサイズを変える、追尾ゲートサイズ制御手段を設け
ると共に、チルト方向の回動位置に応じて、追尾対象位
置の算出に用いる画像データの間引き率を変える、間引
き制御手段を付加したことを特徴とする自動追尾装置。
1. A position of a tracking target by moving an image input means, a tracking target designating means for designating a tracking target from the image, and a tracking gate within a designated search area in the image at a predetermined search step interval. Target position detecting means for calculating
In an automatic tracking device including a rotating unit that rotates the image input unit according to the position of the tracking target calculated by the target position detecting unit, the tracking gate size is changed according to the rotating position in the tilt direction. Provided with gate size control means
And the tracking target position according to the turning position in the tilt direction.
Change the thinning rate of the image data used to calculate the
An automatic tracking device characterized by the addition of a control means .
【請求項2】 画像入力手段と、画像中から追尾対象を
指定する追尾対象指定手段と、画像中の指定される探索
領域内で追尾ゲートを所定の探索ステップ間隔により移
動して追尾対象の位置を算出する対象位置検出手段と、
対象位置検出手段の算出する追尾対象の位置に応じて画
像入力手段を回動する回動手段と、を備える自動追尾装
置において、チルト方向の回動位置に応じて前記探索領
域のサイズを変える、探索領域サイズ制御手段を設け
と共に、チルト方向の回動位置に応じて、画像中の指定
される探索領域内を探索する探索ステップ間隔を変え
る、探索ステップ間隔制御手段を付加したことを特徴と
する自動追尾装置。
2. A position of a tracking target by moving an image inputting unit, a tracking target designating unit for designating a tracking target from the image, and a tracking gate within a designated search region in the image at a predetermined search step interval. Target position detecting means for calculating
In an automatic tracking device including a rotating unit that rotates the image input unit according to the position of the tracking target calculated by the target position detecting unit, the size of the search area is changed according to the rotating position in the tilt direction. Ru provided the search area size control means
At the same time, it is specified in the image according to the rotation position in the tilt direction.
Change the search step interval to search within the search area
An automatic tracking device characterized in that a search step interval control means is added .
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