JP5072733B2 - 撮像装置及び撮像装置の制御方法 - Google Patents

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本発明は、例えば、雲台付監視カメラ等の撮像装置及び撮像装置の制御方法に関する。
近年、カメラで撮影した映像をネットワーク経由で集中監視センターやユーザ端末等に配信する監視カメラシステムが普及している。また、この監視カメラシステムのカメラとして、撮影範囲を広げるために、カメラの向きを上下左右等に回動させるパンチルト機構を装備したものがある。
そして、ユーザは、パンチルト機構の可動範囲内で巡回位置や巡回時間を設定(プリセット)することで、所望のエリアを決まった時間間隔で監視したり、巡回撮影を行ったりすることが可能となっている。
また、プリセット登録時に位置情報とともに該位置での画像(登録位置画像)を記憶し、プリセット再現時に再現位置での取り込み画像と登録位置画像を画像処理することで画像のズレ量を検出し、該ズレ量を基に雲台の駆動を制御する技術が提案されている。
この提案では、前記ズレ量を低減する方向に雲台の駆動を制御することで、プリセット再現時の雲台の停止位置を修正して該停止位置の精度の向上を図るようにしている(特許文献1)。
一方、監視エリア内で人物を特定する用途のため、まず、人物であるかどうかを検出する顔検出機能、そして人物を特定する顔認識機能を装備した監視カメラシステムも普及しつつある。
顔認識技術の一例としては、顔検出した人物の画像をネットワーク経由でサーバに送信して、サーバに登録された各種の顔情報とのマッチング処理を行うことで、人物を特定するものがある。
特開2003−098576号公報
ところで、上述したパンチルト機構によるプリセット巡回動作と顔検出や顔認識を同時に行うと、カメラがパンチルト動作中であるため、ブレた映像となりやすく、顔検出機能や顔認識機能の精度が低下して誤判定する問題がある。
また、逆に、顔検出を行うためにカメラのパンチルト動作が禁止されると、プリセット巡回動作による本来の監視機能が使用できなくなる問題がある。
そこで、本発明は、カメラ部の巡回動作による監視機能と人物の検出機能との両方を効果的に使用することができる撮像装置及び撮像装置の制御方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、被写体を撮像するカメラ部と、該カメラ部を所定の方向に駆動する雲台と、該雲台の駆動を制御する制御手段と、を備える撮像装置であって、前記カメラ部によって撮像された画像から人物に関する画像を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された人物に関する画像から該人物を特定する特定手段と、を備え、前記制御手段は、前記検出手段によって人物に関する画像が検出されたとき、前記カメラ部を一時的に停止させ、さらに前記特定手段により前記人物が特定されたとき、前記カメラ部が巡回動作するように前記雲台の駆動を制御する、ことを特徴とする。
本発明によれば、カメラ部により撮像された画像から人物に関する画像が検出されたときに、カメラ部を一時的に停止させるように雲台の駆動が制御されるので、カメラ部の巡回動作による監視機能と人物の検出機能との両方を効果的に使用することができる。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の撮像装置の第1の実施形態である監視カメラを説明するためのブロック図である。
図1に示すように、本実施形態の監視カメラ100は、天井などに固定され、ライアント制御装置(PC等)112にネットワークを介して接続されて、クライアント制御装置112側から遠隔操作が可能となっている。
監視カメラ100は、カメラ本体100A及び制御部を備える。カメラ本体100Aは、レンズやCCDセンサ等の撮像素子を備えて被写体を撮像するカメラ部201と、カメラ部201をパン方向やチルト方向へ駆動するモータ等が内蔵された雲台200とを有する。
制御部は、カメラ信号処理部101、画像メモリ102、画像処理部103、顔検出処理部104、顔認識処理部105、メモリ106、ズーム/フォーカス制御部107、パンチルト制御部107、ネットワークI/F109等のブロックを有する。各ブロックは、バス111を介して接続され、CPU110によって制御される。
CPU110は、メモリ106上のプログラムにしたがって動作を開始する。例えば、プログラムからカメラ部201で撮影した画像をクライアント制御装置112に保存する命令が発行されると、カメラ部201の撮像素子から得られる電気信号は、カメラ信号処理部101において最適なレベルに増幅される。
また、カメラ信号処理部101は、増幅された電気信号を映像信号または画像信号に変換する信号処理等を行う。信号処理された画像は一旦画像メモリ102に蓄えられて、画像処理部103によって所定の画像フォーマットであるJPEGに変換される。JPEGに変換された画像は、ネットワークインターフェース109を経由してクライアント制御装置112に所定のタイミングで転送されて保存される。
また、監視カメラ100に対して、ズーム駆動又はパン/チルト方向へカメラ部201を回動させる命令がクライアント制御装置112の専用プログラムを通じて発行されると、ネットワークI/F109を介してCPU110がそのプログラムが受け取る。
プログラムを受け取ったCPU110は、ズーム/フォーカス制御部107やパンチルト制御部108に対して駆動命令を発行して、カメラ部201の向きやズームを変更するように動作させる。
また、顔検出処理部104は、カメラ信号処理部101で処理された画像から人物の顔を検出する。例えば、顔検出処理104は、顔の輪郭、目と思われる位置に2つの目があるか、鼻や口と思われる位置になにかあるかという人物部である確からしさを判定して、顔と思われる位置を枠情報として検出する。顔認識処理部105は、顔検出処理部104で検出された顔の輪郭および顔のパーツである目、鼻、口、耳などの大きさ等を精細に測定し、人物を特定する。
そして、不図示のメインスイッチで電源が投入されると、CPU100は、メモリ106内のプログラム及びあらかじめ設定された情報にしたがって動作し、ネットワーク系やカメラ系の各種初期設定を行い、カメラ本体100A及び制御部が起動される。
通常は、天井の隅などにカメラ本体100Aが設置され、ネットワークおよび電源が接続されて監視カメラ100として使用されるため、一旦電源が投入されると、監視カメラ100は日常的に動作している。ユーザがこの動作を変えたいときには、ネットワークを介してクライアント制御装置112側から専用アプリケーションを通じて設定変更し、監視カメラ100の動作を制御する。
クライアント制御装置112側の専用アプリケーションを用いて設定可能な監視カメラ100の動作モードとしては、図2に示すモード1〜モード3を例示できる。
図2において、モード1は、カメラ部201の向きは固定のままで、たとえば同一点を監視するときに使用するカメラ位置固定モードである。また、モード2は、カメラ部201が低速でパンまたはチルト動作を行い、低速で旋回するカメラ低速旋回モードである。モード3は、あらかじめ登録しておいた複数の位置をカメラ部201が巡回して監視する場合に使用されるプリセット位置巡回モードである。
このプリセット位置情報の登録例を図3に示す。図3に示す例では、プリセットNo.1〜プリセットNo.4の4箇所の位置情報がプリセット登録されている。ここで、プリセットNo.1〜プリセットNo.4は、図4に示す位置Aから位置Dに対応する登録情報である。
図4では、Oの位置に監視カメラ100のカメラ本体100Aが設置されており、位置Aから位置B、位置C、位置Dへカメラ部201を向けることが可能な状態である。監視カメラ100のユーザは、位置Aを監視したい場合、クライアント制御装置112の専用アプリケーション用いてカメラ部201の向きやズームを操作して定め、不図示のプリセット登録ボタンを用いてプリセット登録を行なう。
このとき、プリセットNo.1では、図3を参照して、カメラ部201の基準位置に対して、パン角度は60°、チルト角度は12°、ズーム比は2倍という情報が登録される。プリセットNo.2〜プリセットNo.4についても、同様に、位置B、位置C、位置Dに対応して図3に示す情報が登録される。
監視カメラ100は、上述のモード3の場合には、図3のように登録されたプリセット位置情報に基づいて動作を行なう。すなわち、位置Aに一定時間カメラ部を向けた後、位置Bに向かって、パン角度0°、チルト角度−15°のパンチルト動作を行い、ズームも地点Aから地点Bへ移動する間にゆっくりと16倍までひきあげられる。
同様に、位置Bを一定時間監視した後、位置Cへ、また同様に位置Dへとカメラ部を向け、さらに位置Dから位置Aへとカメラ部201を戻し、上述の繰り返し動作によってカメラ部201の巡回動作が行なわれる。
また、図4において、位置Eは、カメラ部201の巡回動作中で位置Dから位置Aへ戻る途中の位置であり、この位置Eで人の顔403を検出した場合に、検出した瞬間のカメラ部201の画角を点線枠402で示している。
次に、図5を参照して、位置Eで人の顔403を検出した前後の監視カメラ100の動作例について説明する。なお、図5での各処理は、ROMやハードディスク等に記憶されたプログラムがRAMにロードされて、CPU110により実行される。
図5において、ステップS601では、CPU110は、クライアント制御装置112側でのモード3の動作設定情報をネットワーク経由で受信すると、パンチルト制御部108を制御して、カメラ部201の巡回動作を開始し、ステップS602に進む。
ステップS602では、CPU110は、クライアント制御装置112側でモード3の強制終了が操作された旨の情報を受信したか否かを判断し、受信した場合は、ステップS608に進み、受信しない場合は、ステップS603に進む。ステップS608では、CPU110は、カメラ部201による巡回動作を停止するようにパンチルト制御部108を制御して待機モードとなる。
ステップS603では、CPU110は、カメラ部201の画角に人物が入り、顔検出処理部104によって顔が検出されたか否かを判断し、顔が検出された場合は、ステップS604に進み、顔が検出されない場合は、ステップS602に戻る。
ステップS604では、CPU110は、カメラ部201による一時的に巡回動作を停止するようにパンチルト制御部108を制御してステップS605に進む。
ステップS605では、CPU110は、パンチルト制御部108を制御して、カメラ部201で撮影されている画角内のうち、顔が検出された領域が画角の中心になるようにカメラ部201をパンチルト動作させて顔の位置を調整する。
次に、ステップS606では、CPU110は、顔検出処理部104による顔検出ができなくなるまでステップS605の処理を継続し、顔検出ができなくなった場合には、ステップS607に進む。
ステップS607では、CPU110は、パンチルト制御部108を制御して、カメラ部201の巡回動作を再開し、ステップS602に戻る。すなわち、図4の例で、位置Eにおいて顔検出された場合、顔が検出されている間は、顔が画角の中心になるようにパンチルト動作が継続され、顔が検出できなくなったらカメラ部201は位置Aへ向かい、巡回動作へ戻ることになる。
次に、図6を参照して、図5のステップS605における顔位置調整用のカメラ部201のパンチルト動作について説明する。
図6(a)では、検出されたときの顔(人物に関する画像)504、顔検出時のカメラ部201の画角502を点線枠で示している。そして、カメラ部201のパンチルト動作を行って検出した顔504を画角502の中心に移動させるには、カメラ部201の画角502を画角503にする必要がある。つまり、図6(a)のベクトル501がパンチルト動作の駆動量となる。
このベクトル501を求めるには、図6(b)に示すような指標を基にCPU110が計算を行う。図6(b)において、符号506は顔検出時の画角の中心であり、この中心506と顔検出枠505の中心507とを結ぶ線がベクトル501に相当する。
このベクトル501は、X軸がパン方向、Y軸がチルト方向になるので、現在のパンチルト角度値に対して、ベクトル501の値をそれぞれ加算することで、カメラ部201を駆動する方向を定めている。
なお、実際にカメラ部201を駆動する角度は、レンズの焦点距離と画角の長さの関係と、検出された目の間隔を例えば10cmと規定して補正演算している。
以上説明したように、本実施形態では、カメラ部201により撮像された画像から顔が検出された場合は、カメラ部201による巡回動作を一時的に停止させる。また、カメラ部201により撮像された画像から顔が検出されなくなった場合は、カメラ部201による巡回動作を再開させて監視モードに移行する。
これにより、顔検出処理部104による顔の検出精度を高めて顔の検出機能を効果的に使用することができ、また、カメラ部201の巡回動作による監視機能についても効果的に使用することができる。
また、本実施形態では、顔検出時において、カメラ部201による巡回動作を一時的に停止させた後、カメラ部201で撮影されている画角内のうち、顔が検出された領域が画角の中心になるようにカメラ部201をパンチルト動作させて顔の位置を調整している。これにより、顔検出処理部104による顔の検出精度を更に高めることができる。
(第2の実施形態)
次に、図7及び図8を参照して、本発明の撮像装置の第2の実施形態である監視カメラを説明する。なお、上記第1の実施形態に対して重複する部分については、図及び符号を流用して説明する。
図7は、図4において、カメラ部201が位置Dから位置Aへ戻る途中の位置Eで人の顔403を検出した前後における監視カメラ100の動作例について説明するためのフローチャート図である。なお、図7での各処理は、ROMやハードディスク等に記憶されたプログラムがRAMにロードされて、CPU110により実行される。
図7において、ステップS701では、CPU110は、クライアント制御装置112側でのモード3の動作設定情報をネットワーク経由で受信すると、パンチルト制御部108を制御して、カメラ部201の巡回動作を開始し、ステップS702に進む。
ステップS702では、CPU110は、クライアント制御装置112側でモード3の強制終了が操作された旨の情報を受信したか否かを判断し、受信した場合は、ステップS709に進み、受信しない場合は、ステップS703に進む。ステップS709では、CPU110は、カメラ部201による巡回動作を停止するようにパンチルト制御部108を制御して待機モードとなる。
ステップS703では、CPU110は、カメラ部201の画角に人物が入り、顔検出処理部104によって顔が検出されたか否かを判断し、顔が検出された場合は、ステップS704に進み、顔が検出されない場合は、ステップS702に戻る。
ステップS704では、CPU110は、カメラ部201による巡回動作を一時的に停止するようにパンチルト制御部108を制御してステップS705に進む。
ステップS705では、CPU110は、図9で後述するアルゴリズムによってこの後のカメラ部201の巡回動作位置として2箇所(Z1,Z2)を算出し、ステップS706に進む。
ステップS706では、CPU110は、ステップS705で算出した巡回動作位置Z1およびZ2の間をカメラ部201が往復動作するようにパンチルト制御部108を制御して、巡回モードに移行する。
次に、ステップS707では、CPU110は、顔検出処理部104による顔検出ができなくなるまでステップS706の処理を継続し、顔検出ができなくなった場合には、ステップS708に進む。
ステップS708では、CPU110は、パンチルト制御部108を制御して、カメラ部201の巡回動作を再開し、ステップS702に戻る。すなわち、図4の例で、位置Eにおいて顔検出された場合、顔が検出されている間は、巡回動作位置Z1およびZ2は、位置A(プリセットNo.1)と位置D(プリセットNo.4)となり、カメラ部201は、位置Aと位置Dとの間を往復運動する。また、顔が検出できなくなったら、カメラ部201は位置Aへ向かい、通常の巡回動作へ戻ることになる。
図8は、図7のステップS705において、カメラ部201の2箇所の巡回動作位置(Z1,Z2)を算出する処理を説明するためのフローチャート図である。
図8において、ステップS801では、CPU110は、顔検出処理部104によって顔が検出されたカメラ部201の位置Eの情報を取得すると、ステップS802に進む。
ステップS802では、CPU110は、顔が検出されたカメラ部201の位置Eから次の巡回目標位置である位置Aまでが所定範囲内(たとえば60°以上90°未満)にあるか否かを判断する。そして、CPU110は、所定範囲内であれはステップS803に進み、所定範囲内でなければ、ステップS804に進む。
ステップS803では、CPU110は、次のプリセット位置である位置Aをカメラ部201の巡回動作位置Z1としてステップS805に進む。
一方、ステップS804では、CPU110は、顔が検出されたカメラ部201の位置Eから+60°パン方向に移動した位置をカメラ部201の巡回動作位置Z1としてステップS805に進む。
ステップS805では、CPU110は、顔が検出されたカメラ部201の位置Eの前のプリセット位置(ここでは位置D)が位置Eから所定範囲内にあるか否かを判断する。そして、CPU110は、所定範囲内の場合は、ステップS806に進み、所定範囲外の場合は、ステップS807に進む。
ステップS806では、CPU110は、前のプリセット位置である位置Dをカメラ部201の巡回動作位置Z2として処理を終了する。
一方、ステップS807では、CPU110は、顔が検出されたカメラ部201の位置Eから−60°パン方向に移動した位置をカメラ部201の巡回動作位置Z2として処理を終了する。
以上説明したように、本実施形態では、顔が検出されている間は、検出された顔の位置Eを含む所定範囲である位置Aと位置Dとの間をカメラ部201が往復動作するので、顔検出処理部104による顔の検出精度を更に高めることができる。その他の構成及び作用効果は、上記第1の実施形態と同様である。
(第3の実施形態)
次に、図9を参照して、本発明の撮像装置の第3の実施形態である監視カメラを説明する。なお、上記第1の実施形態に対して重複する部分については、図及び符号を流用して説明する。
図9は、図4において、カメラ部201が位置Dから位置Aへ戻る途中の位置Eで人の顔403を検出した前後における監視カメラ100の動作例について説明するためのフローチャート図である。なお、図9での各処理は、ROMやハードディスク等に記憶されたプログラムがRAMにロードされて、CPU110により実行される。
図9において、ステップS901では、CPU110は、クライアント制御装置112側でのモード3の動作設定情報をネットワーク経由で受信すると、パンチルト制御部108を制御して、カメラ部201の巡回動作を開始し、ステップS902に進む。
ステップS902では、CPU110は、クライアント制御装置112側でモード3の強制終了が操作された旨の情報を受信したか否かを判断し、受信した場合は、ステップS906に進み、受信しない場合は、ステップS903に進む。ステップS906では、CPU110は、カメラ部201による巡回動作を停止するようにパンチルト制御部108を制御して待機モードとなる。
ステップS903では、CPU110は、カメラ部201の画角に人物が入り、顔検出処理部104によって顔が検出されたか否かを判断し、顔が検出された場合は、ステップS904に進み、顔が検出されない場合は、ステップS902に戻る。
ステップS904では、CPU110は、カメラ部201による巡回動作を一時的に停止するようにパンチルト制御部108を制御してステップS605に進む。
ステップS905では、CPU110は、パンチルト制御部108を制御して、カメラ部201で撮影されている画角内のうち、顔が検出された領域が画角の中心になるようにカメラ部201をパンチルト動作させて顔の位置を調整する。これにより、顔がカメラ部201の画角内の略中心に位置する。
この状態において、次のステップS907では、CPU110は、顔認識処理部105により顔認識を行い、ステップS908に進む。
ステップS908では、CPU110は、顔認識処理部105により認識された顔(人物)があらかじめメモリ等の記憶領域に登録されたユーザであるか否かを判断する。そして、CPU110は、認識された顔が登録ユーザである場合は、ステップS913に進み、認識された顔が登録ユーザでない場合は、ステップS911に進み、認識された顔が不明な場合は、ステップS909に進む。
ステップS913では、CPU110は、パンチルト制御部108を制御して、カメラ部201の巡回動作を再開する。
ステップS911では、CPU110は、顔検出処理部104により検出された顔が画角の中心になるようにパンチルト制御部108を制御してカメラ部201による追尾動作を行い、ステップS912に進む。
ステップS912では、CPU110は、顔検出処理部104による顔検出ができなくなるまでステップS911の処理を継続し、顔検出ができなくなった場合には、ステップS913に進んで、カメラ部201の巡回動作を再開する。
ステップS909では、CPU110は、所定時間待機してステップS910に進む。ステップS910では、CPU110は、顔検出処理部104によって顔が検出されたか否かを判断する。そして、CPU110は、顔が検出された場合は、ステップS907に戻り、顔が検出されない場合は、ステップS913に進んで、カメラ部201の巡回動作を再開する。
なお、ステップS908においては、認識された顔が登録ユーザであり、かつ顔が所定の検出位置である場合に、ステップS913に進むように構成にしてもよい。
以上説明したように、本実施形態では、カメラ部201により撮像された画像から顔が検出された場合は、カメラ部201による巡回動作を一時的に停止させる。また、検出された顔を顔認識処理部105により認識し、認識された顔が登録ユーザである場合は、カメラ部201による巡回動作を再開させて監視モードに移行する。
これにより、顔検出処理部104による顔の検出精度及び顔認識処理部105による顔の認識精度を高めて顔の検出及び認識機能を効果的に使用することができ、また、カメラ部201の巡回動作による監視機能についても効果的に使用することができる。その他の構成及び作用効果については、上記第1の実施形態と同様である。
なお、本発明は、上記各実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
本発明の撮像装置の第1の実施形態である監視カメラを説明するためのブロック図である。 クライアント制御装置側の専用アプリケーションを用いて設定可能な監視カメラの動作モードの一例を示す図である。 プリセット位置情報の登録例を示す図である。 カメラ部の巡回動作位置を説明するための説明図である。 本発明の撮像装置の第1の実施形態である監視カメラの動作例について説明するためのフローチャート図である。 図5のステップS605における顔位置調整用のカメラ部のパンチルト動作について説明するための説明図である。 本発明の撮像装置の第2の実施形態である監視カメラを説明するためのフローチャート図である。 図7のステップS705において、カメラ部の2箇所の巡回動作位置(Z1,Z2)を算出する処理を説明するためのフローチャート図である。 本発明の撮像装置の第3の実施形態である監視カメラを説明するためのフローチャート図である。
符号の説明
100 監視カメラ
100A カメラ本体
101 カメラ信号処理部
102 画像メモリ
103 画像処理部
104 顔検出処理部
105 顔認識処理部
106 メモリ
107 ズームフォーカス制御部
108 パンチルト制御部
109 ネットワークIF
110 CPU
111 バス
112 クライアント制御装置
200 雲台
201 カメラ部

Claims (6)

  1. 被写体を撮像するカメラ部と、該カメラ部を所定の方向に駆動する雲台と、該雲台の駆動を制御する制御手段と、を備える撮像装置であって、
    前記カメラ部によって撮像された画像から人物に関する画像を検出する検出手段と、
    前記検出手段によって検出された人物に関する画像から該人物を特定する特定手段と、を備え、
    前記制御手段は、前記検出手段によって人物に関する画像が検出されたとき、前記カメラ部を一時的に停止させ、さらに前記特定手段により前記人物が特定されたとき、前記カメラ部が巡回動作するように前記雲台の駆動を制御する、ことを特徴とする撮像装置。
  2. 前記制御手段は、前記検出手段によって人物に関する画像が検出されないときは、前記カメラ部が巡回動作するように前記雲台の駆動を制御する、ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  3. 前記制御手段は、前記検出手段によって人物に関する画像が検出されないときは、あらかじめ設定された複数の位置を前記カメラ部が巡回動作するように前記雲台の駆動を制御する、ことを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
  4. 前記制御手段は、前記検出手段によって人物に関する画像が検出されたとき、前記カメラ部を一時的に停止させた後、前記検出手段によって検出された人物に関する画像が前記カメラ部の画角の略中心に位置するように前記雲台の駆動を制御する、ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の撮像装置。
  5. 前記制御手段は、前記検出手段によって人物に関する画像が検出されたとき、前記カメラ部を一時的に停止させた後、前記検出手段によって検出された人物に関する画像を含む範囲を前記カメラ部が往復動作するように前記雲台の駆動を制御する、ことを特徴とする請求項1〜3にいずれか一項に記載の撮像装置。
  6. 被写体を撮像するカメラ部と、該カメラ部を所定の方向に駆動する雲台と、を備える撮像装置の制御方法であって、
    前記カメラ部によって撮像された画像から人物に関する画像を検出する検出ステップと、
    前記検出ステップによって検出された人物に関する画像から該人物を特定する特定ステップと、
    前記雲台の駆動を制御する制御ステップと、を備え、
    前記制御ステップは、前記検出ステップで人物に関する画像が検出されたとき、前記カメラ部を一時的に停止させ、さらに前記特定ステップで前記人物が特定されたとき、前記カメラ部が巡回動作するように前記雲台の駆動を制御する、ことを特徴とする撮像装置の制御方法。
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