JP5477777B2 - Image acquisition device - Google Patents

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Description

本発明は、複数のカメラにより撮影された画像を一つの画像にまとめて表示するための画像取得装置に関する。   The present invention relates to an image acquisition apparatus for collectively displaying images taken by a plurality of cameras as one image.

従来、複数のカメラを用いて撮影された画像を組み合わせて一つの画像を構成する画像取得装置としては、表示装置であるプロジェクタの投影曲面と同様の大きさの仮想的な投影曲面を、撮影方向に想定し、この仮想的な投影曲面を埋めるように、複数のカメラの撮影方向と画角を決定して、各画像を合成する装置や(特許文献1参照)、撮影方向に平面的な仮想スクリーンを想定し、この仮想スクリーンを埋めるように、かつ、互いに撮影領域の重複部分を持つように、複数のカメラの撮影方向と画角を決定して、画像を合成する装置(特許文献2参照)などが知られている。   Conventionally, as an image acquisition apparatus that composes one image by combining images captured using a plurality of cameras, a virtual projection curved surface having the same size as the projection curved surface of a projector as a display device is used. And a device that combines the images by determining the shooting direction and the angle of view of a plurality of cameras so as to fill this virtual projection curved surface (see Patent Document 1) Assuming a screen, an apparatus that determines the shooting direction and angle of view of a plurality of cameras so as to fill this virtual screen and have overlapping shooting areas, and synthesizes images (see Patent Document 2) ) Etc. are known.

しかしながら、上述した従来の画像取得装置は、いずれも、複数の撮影画像を単に合成するものに過ぎず、一のカメラで撮影されている人物の視線の方向に他のカメラを自動的に向けて、その人物の注目点を撮影するといった、高機能の画像取得装置を提供するものではない。   However, each of the conventional image acquisition devices described above is merely a composition of a plurality of captured images, and other cameras are automatically directed in the direction of the line of sight of a person photographed by one camera. However, it does not provide a highly functional image acquisition device that captures the attention point of the person.

特開2005−277825号公報JP 2005-277825 A 特開2005−229369号公報JP 2005-229369 A

本発明は、上記従来の問題に鑑みなされたものであって、その目的は、一のカメラで撮影されている人物の視線の方向に自動的に他のカメラを向けて、その人物の注目点を撮影するという新たな機能を実現することである。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to automatically point another camera in the direction of the line of sight of a person photographed by one camera and focus on that person. It is to realize a new function of shooting.

請求項1の発明は、複数の撮影手段と、前記複数の撮影手段が撮影した画像を処理すると共に、前記複数の撮影手段の制御を行なうための画像処理部とを有する画像取得装置であって、人を撮影する第1の撮影手段と、前記人の視線方向にある注目点を撮影するための第2の撮影手段と、前記第1の撮影手段の画像から前記人の視線方向を検出する視線方向検出手段と、前記視線方向検出手段が検出した視線方向から前記注目点の位置を算出する注目点位置算出手段と、前記注目点位置算出手段が算出した注目点位置の画像を前記第2の撮影手段から取得するための注目点画像取得手段と、前記第1の撮影手段が捉えた人の表情を認識するための表情認識手段を有し、前記表情認識手段が、前記人の表情の変化を捉えた時点で、前記視線方向検出手段が視線方向検出を行うことを特徴とする。
請求項2の発明は、請求項1に記載された画像取得装置において、前記注目点位置算出手段は、前記視線方向検出手段が検出した視線方向の仰角及び方位角に基づいて、射影変換行列を用いて注目点位置を算出することを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項1又は2に記載された画像取得装置において、第2の撮影手段は、撮影方向の仰角、方位角、画角を遠隔操作で変更することのできるPTZカメラであって、前記注目点位置算出手段が算出する注目点位置は、前記PTZカメラに設定すべき仰角及び方位角で与えられることを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項1又は2に記載された画像取得装置において、前記注目点位置算出手段が算出する注目点位置は、前記第2の撮影手段が撮影した注目点の、前記第2の撮影手段の画像における座標で与えられることを特徴とする。
請求項5の発明は、請求項1又は2に記載された画像取得装置において、前記第1の撮影手段は、撮影方向の仰角、方位角、画角を変更することのできるPTZカメラであることを特徴とする。
請求項6の発明は、請求項1ないし5のいずれかに記載された画像取得装置において、前記第1の撮影手段の撮影方向における音を取得するための集音手段を有し、前記集音手段が一定レベル以上の音声や音を捉えた時点で、前記視線方向検出手段が視線方向検出を行うことを特徴とする。
請求項7の発明は、請求項1ないし5のいずれかに記載された画像取得装置において、前記第1の撮影手段が人を捉えた時点で、前記視線方向検出手段が視線方向検出を行うことを特徴とする。
請求項の発明は、複数の撮影手段と、前記複数の撮影手段が撮影した画像を処理すると共に、前記複数の撮影手段の制御を行なうための画像処理部とを有する画像取得装置により行う画像取得方法であって、人を撮影する第1の撮影手段により撮影された人の画像から、前記人の視線方向を検出する工程と、前記人の視線方向から、前記人の注目点の位置を算出する工程と、前記人の注目点を撮影する第2の撮影手段により、前記注目点の位置の画像を取得する工程と、前記第1の撮影手段が捉えた人の表情を認識するための表情認識工程を有し、前記表情認識工程において、前記人の表情の変化を捉えた時点で、視線方向検出手段が視線方向検出を行うことを特徴とする。
The invention according to claim 1 is an image acquisition device comprising a plurality of photographing means and an image processing unit for processing images photographed by the plurality of photographing means and controlling the plurality of photographing means. A first imaging unit for imaging a person, a second imaging unit for imaging a point of interest in the direction of the person's line of sight, and detecting the direction of the person's line of sight from an image of the first imaging unit. A line-of-sight direction detection unit, a point-of-interest position calculation unit that calculates the position of the point of interest from the line-of-sight direction detected by the line-of-sight direction detection unit, and an image of the point of interest position calculated by the point-of-interest position calculation unit A point-of-interest image acquisition means for acquiring from the imaging means, and a facial expression recognition means for recognizing the facial expression of the person captured by the first imaging means, wherein the facial expression recognition means When the change is captured, the line-of-sight direction Out means and performing a line-of-sight direction detection.
According to a second aspect of the present invention, in the image acquisition device according to the first aspect, the point-of-interest position calculation unit calculates a projective transformation matrix based on an elevation angle and an azimuth angle of the gaze direction detected by the gaze direction detection unit. The point-of-interest position is calculated using this method.
According to a third aspect of the present invention, in the image acquisition device according to the first or second aspect, the second photographing means is a PTZ camera capable of remotely changing an elevation angle, an azimuth angle, and a field angle in the photographing direction. The attention point position calculated by the attention point position calculating means is given by an elevation angle and an azimuth angle to be set in the PTZ camera.
According to a fourth aspect of the present invention, in the image acquisition device according to the first or second aspect, the attention point position calculated by the attention point position calculation unit is the first of the attention points captured by the second imaging unit. It is characterized by being given by coordinates in the image of the second photographing means.
According to a fifth aspect of the present invention, in the image acquisition device according to the first or second aspect, the first photographing unit is a PTZ camera capable of changing an elevation angle, an azimuth angle, and a field angle in a photographing direction. It is characterized by.
A sixth aspect of the present invention is the image acquisition device according to any one of the first to fifth aspects, further comprising sound collection means for obtaining sound in the photographing direction of the first photographing means, The gaze direction detection means detects the gaze direction when the means captures a sound or sound at a certain level or higher.
According to a seventh aspect of the present invention, in the image acquisition device according to any one of the first to fifth aspects, the line-of-sight direction detecting unit detects the line-of-sight direction when the first photographing unit captures a person. It is characterized by.
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided an image obtained by an image acquisition device having a plurality of photographing means and an image processing unit for processing images taken by the plurality of photographing means and controlling the plurality of photographing means. An acquisition method, the step of detecting the line of sight of the person from the image of the person photographed by the first photographing means for photographing the person, and the position of the attention point of the person from the line of sight of the person A step of calculating, a step of acquiring an image of the position of the point of interest by a second photographing unit that photographs the point of interest of the person, and a method for recognizing the facial expression of the person captured by the first photographing unit A facial expression recognition step, and in the facial expression recognition step, the visual line direction detection means detects the visual line direction when a change in the facial expression of the person is captured .

本発明によれば、一のカメラで撮影されている人物の視線の方向に自動的に他のカメラを向けて、その人物の注目点を撮影することができる。   According to the present invention, a point of interest of a person can be photographed by automatically directing another camera in the direction of the line of sight of the person photographed by one camera.

本発明による画像取得装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of one Embodiment of the image acquisition apparatus by this invention. 本発明による画像取得装置の一実施形態に使用される画像処理装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the image processing apparatus used for one Embodiment of the image acquisition apparatus by this invention. 本発明による画像取得装置の一実施形態における、射影行列算出の手順を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the procedure of projection matrix calculation in one Embodiment of the image acquisition apparatus by this invention. 本発明による画像取得装置の一実施形態における、視線方向検出に基づく注目点画像撮影の手順を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the procedure of the attention point image imaging based on gaze direction detection in one Embodiment of the image acquisition apparatus by this invention. 本発明による画像取得装置の一実施形態における、射影行列の算出過程を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the calculation process of a projection matrix in one Embodiment of the image acquisition apparatus by this invention. 本発明による画像取得装置の一実施形態における、視線方向検出に基づく注目点画像撮影の過程を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the process of the attention point image imaging based on a gaze direction detection in one Embodiment of the image acquisition apparatus by this invention. 本発明による画像取得装置の一実施形態における、観客画像と注目点画像とを合成した画像の一態様を示す図である。It is a figure which shows the one aspect | mode of the image which synthesize | combined the audience image and the attention point image in one Embodiment of the image acquisition apparatus by this invention.

次に、本発明による画像取得装置の一実施形態について、図を参照して説明する。
図1は、本発明による画像取得装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。
本画像取得装置は、人を撮影する第1の撮影手段、例えば、人物の方向に撮影方向が固定された固定カメラ1と、その人物の視線方向にある注目点を撮影するための第2の撮影手段、例えば、撮影視野の仰角、方位角、及び画角を変更することのできるPTZ(Pan-Tilt-Zoom)カメラ2と、人物周辺の歓声や拍手を集音するための音声マイク3と、固定カメラ1及びPTZカメラ2で得られた画像を処理すると共にPTZカメラ2の制御を行う画像処理装置4と、固定カメラ1及びPTZカメラ2で得られた画像情報を表示する表示装置5と、ユーザが画像処理装置4の設定等を行うための入力装置6とを有している。
Next, an embodiment of an image acquisition device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of an image acquisition apparatus according to the present invention.
The image acquisition apparatus includes a first photographing unit for photographing a person, for example, a fixed camera 1 in which a photographing direction is fixed in the direction of a person, and a second point for photographing a point of interest in the direction of the person's line of sight. An imaging means, for example, a PTZ (Pan-Tilt-Zoom) camera 2 capable of changing the elevation angle, azimuth angle, and angle of view of the imaging field, and an audio microphone 3 for collecting cheers and applause around the person An image processing device 4 that processes the images obtained by the fixed camera 1 and the PTZ camera 2 and controls the PTZ camera 2, and a display device 5 that displays image information obtained by the fixed camera 1 and the PTZ camera 2. And an input device 6 for the user to set the image processing device 4 and the like.

図2は、本画像取得装置の画像処理装置4の構成を示すブロック図である。
本画像処理装置4は、固定カメラ1等との通信を行うための入出力インタフェース11と、CPU(Central Processing Unit)、プログラムが書き込まれたROM(Read Only Memory)、データの一時記憶のためのRAM(Random Access Memory)等を有する処理部12とを有している。また、処理部12は、音声マイク3で捉えた音声に基づいて処理部12に画像処理動作を開始させるための動作開始情報取得手段121と、固定カメラ1で撮影された人の視線方向を検出するための視線方向検出手段122と、その人の視線方向にある注目点の位置を算出するための注目点位置算出手段123と、PTZカメラ2に指示を与えて注目点の画像を取得するための注目点画像取得手段124と、注目点算出手段123が注目点の位置を算出する際に使用する射影行列を予め算出しておくための射影行列算出手段125とを有しており、これらの手段は、CPUを含む処理部12がプログラムを実行することにより実現される。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the image processing device 4 of the image acquisition device.
The image processing apparatus 4 includes an input / output interface 11 for communicating with the fixed camera 1 and the like, a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory) in which a program is written, and a temporary storage of data. And a processing unit 12 having a RAM (Random Access Memory) or the like. In addition, the processing unit 12 detects an operation start information acquisition unit 121 for causing the processing unit 12 to start an image processing operation based on the sound captured by the audio microphone 3, and a gaze direction of a person photographed by the fixed camera 1. A gaze direction detecting unit 122 for performing the processing, a point of interest position calculating unit 123 for calculating the position of the point of interest in the gaze direction of the person, and an instruction to the PTZ camera 2 to acquire an image of the point of interest. Of interest point image acquisition means 124 and projection matrix calculation means 125 for calculating in advance the projection matrix used when the attention point calculation means 123 calculates the position of the attention point. The means is realized by the processing unit 12 including the CPU executing the program.

以上の構成において、音声マイク3が歓声や拍手など、所定のレベル以上の音量の音声や音を捉えると、動作開始情報取得手段121により、以下に示す処理部12の画像処理動作が開始される。まず、視線方向検出手段122が、固定カメラ1により撮影している観客の視線方向を検出する。次に、注目点位置算出手段123が、その視線方向にある注目点、例えば動物を、PTZカメラ2により撮影すべく、PTZカメラ2に設定すべき仰角及び方位角を算出する。最後に、注目点画像取得手段124が、その仰角及び方位角をPTZカメラ2に設定し、PTZカメラ2が注目点を撮影する。
上記において、固定カメラ1により取得した視線方向の情報からPTZカメラ2に設定すべき仰角及び方位角を算出する方法として、視線方向の角度情報をPTZカメラ2の仰角及び方位角に変換するための射影行列を、射影行列算出手段125により予め準備しておくことができる。
In the above configuration, when the sound microphone 3 captures a sound or sound having a volume level higher than a predetermined level, such as cheers or applause, the image processing operation of the processing unit 12 described below is started by the operation start information acquisition unit 121. . First, the line-of-sight direction detection unit 122 detects the line-of-sight direction of the spectator shooting with the fixed camera 1. Next, the point-of-interest position calculation means 123 calculates an elevation angle and an azimuth angle to be set in the PTZ camera 2 so as to photograph the point of interest in the line-of-sight direction, for example, an animal, with the PTZ camera 2. Finally, the attention point image acquisition unit 124 sets the elevation angle and azimuth angle of the PTZ camera 2, and the PTZ camera 2 captures the attention point.
In the above, as a method of calculating the elevation angle and azimuth angle to be set in the PTZ camera 2 from the information of the sight line direction acquired by the fixed camera 1, the angle information in the sight line direction is converted into the elevation angle and azimuth angle of the PTZ camera 2. A projection matrix can be prepared in advance by the projection matrix calculation means 125.

以上のように、本画像取得装置は、固定カメラ1及びPTZカメラ2という2台のカメラを用いるマルチカメラシステムであるため、固定カメラ1で観客の視線方向の変化を捉えつつ、その視線方向の変化に応じた新たな注目点を、PTZカメラ2により即座に撮影することができる。また、音声マイク2を用いて観客の歓声や拍手をトリガとして画像処理動作を開始しているため、観客の反応を適格に捉えて、その時点における観客の様子及び注目点の状況を、画像として同時に取得できる。このため、これらの画像を、例えば動物園の表示スクリーン等に表示することにより、他の場所にいる来園者に、園内のアトラクション等の様子をリアルタイムで案内することができる。   As described above, since the present image acquisition apparatus is a multi-camera system using two cameras, the fixed camera 1 and the PTZ camera 2, the fixed camera 1 captures a change in the sight line direction of the audience and detects the sight line direction. A new attention point corresponding to the change can be immediately captured by the PTZ camera 2. In addition, since the image processing operation is started using the voice microphone 2 as a trigger of cheering and applause of the audience, the audience reaction and the situation of the attention point at that time are captured as images. Can be acquired at the same time. For this reason, by displaying these images on, for example, a display screen of a zoo, it is possible to guide a visitor in another location in real time about the attractions in the park.

次に、本発明の画像取得装置の、射影行列の算出手順を、図3に示すフロー図を用いて説明する。
まず、固定カメラ1及びPTZカメラ2の設置場所及び設置方向(基準方向)を決定し(S101)、PTZカメラ2の撮影範囲内に基準点を設ける(S102)。
次に、固定カメラ1の画像の中心に人を立たせ、視線を一の基準点に向けさせる(S103)。続いて、その画像から、視線方向検出手段122が、視線方向の仰角及び方位角を取得する(S104)。このとき取得する仰角及び方位角は、固定カメラの光軸方向、すなわち、人が固定カメラ1の正面に視線を向けたときの視線方向を基準とする角度とする。
Next, the calculation procedure of the projection matrix of the image acquisition apparatus of the present invention will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
First, the installation location and installation direction (reference direction) of the fixed camera 1 and the PTZ camera 2 are determined (S101), and a reference point is provided within the shooting range of the PTZ camera 2 (S102).
Next, a person stands at the center of the image of the fixed camera 1, and the line of sight is directed to one reference point (S103). Subsequently, the line-of-sight direction detection unit 122 acquires the elevation angle and the azimuth angle in the line-of-sight direction from the image (S104). The elevation angle and the azimuth angle acquired at this time are angles based on the optical axis direction of the fixed camera, that is, the line-of-sight direction when a person turns his / her line of sight toward the front of the fixed camera 1.

次に、その基準点の方向にPTZカメラ2を向け、PTZカメラ2の仰角及び方位角を、PTZカメラ2から読み出す(S105)。そして、全ての基準点について、視線の仰角及び方位角並びにPTZカメラ2の仰角及び方位角のデータの取得を完了したか否かを判定し(S106)、完了していない場合には(S106、No)、S103からS105までの手順を繰り返し、完了している場合には(S106、Yes)、取得したデータに基づき、射影行列算出手段125が射影行列を算出して(S107)、処理を終了する。
なお、後述の図5の説明において、上記手順の具体例を示す。
Next, the PTZ camera 2 is directed toward the reference point, and the elevation angle and azimuth angle of the PTZ camera 2 are read from the PTZ camera 2 (S105). Then, for all reference points, it is determined whether or not the acquisition of the elevation angle and azimuth angle of the line of sight and the elevation angle and azimuth angle of the PTZ camera 2 has been completed (S106), and if not completed (S106, No), if the procedure from S103 to S105 is repeated and completed (S106, Yes), the projection matrix calculation means 125 calculates the projection matrix based on the acquired data (S107), and the process is terminated. To do.
In the description of FIG. 5 described later, a specific example of the above procedure is shown.

上記において、S104における視線方向の検出は、例えば、顔及び目の特徴点を抽出し、その特徴点間の距離等から視線方向を検出する方法(特開2007−265367号公報)や、画像の中心および四隅の5点を注視したときの基準画像における黒目の中心の位置と、視線検出画像における黒目の中心の位置から、視線方向を検出する方法(特開2006−141862号公報)などを用いることができる。また、視線検出に際して、その精度を高めるために、背景消去の手法を採ることもできる。すなわち、人がいない場合の背景画像を予め準備しておき、背景画像と視線検出に用いる画像との差分画像を生成して、背景のない人物だけの画像を得ることができる。   In the above description, the gaze direction is detected in S104 by, for example, extracting a feature point of the face and eyes and detecting the gaze direction from the distance between the feature points (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-265367), A method of detecting the line-of-sight direction from the position of the center of the black eye in the reference image when the five points at the center and the four corners are watched and the position of the center of the black eye in the line-of-sight detection image (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-141862) is used. be able to. Further, in order to increase the accuracy when detecting the line of sight, a background erasing method can also be adopted. That is, it is possible to prepare a background image in the absence of a person in advance, generate a difference image between the background image and an image used for eye-gaze detection, and obtain an image of only a person without a background.

次に、本発明の画像取得装置の、観客の視線方向を検出して注目点の画像を得るまでの動作手順を、図4に示すフロー図に従って説明する。以下の説明において、固定カメラ1及びPTZカメラ2は、上記のS101により、既に設定されているものとする。
まず、ユーザは、音声マイク3を固定カメラ1の撮影範囲に向けて設置する(S201)。次に、動作開始情報取得手段121は、音声マイク3が歓声や拍手などの大きな音を捉えるのを待機する(S202)。音声マイク3が歓声や拍手を捉えたら(S202、Yes)、処理部12は固定カメラ1の撮影画像を取得し(S203)、視線方向検出手段122は、固定カメラ1に撮影されている人の、視線方向の仰角及び方位角を検出する(S204)。
Next, an operation procedure until the image of the attention point is obtained by detecting the sight line direction of the spectator of the image acquisition device of the present invention will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In the following description, it is assumed that the fixed camera 1 and the PTZ camera 2 have already been set by S101 described above.
First, the user installs the voice microphone 3 toward the shooting range of the fixed camera 1 (S201). Next, the operation start information acquisition unit 121 waits for the voice microphone 3 to capture a loud sound such as cheers or applause (S202). When the voice microphone 3 captures a cheer or applause (S202, Yes), the processing unit 12 acquires a photographed image of the fixed camera 1 (S203), and the line-of-sight direction detection unit 122 captures the person photographed by the fixed camera 1. Then, the elevation angle and the azimuth angle in the line-of-sight direction are detected (S204).

次に、この視線方向の仰角及び方位角に基づき、注目点位置算出手段123が、上記で算出した射影行列を使って、PTZカメラ2を向けるべき方向の仰角及び方位角を算出する(S205)。最後に、注目点画像取得手段124は、その仰角及び方位角をPTZカメラ2に設定してPTZカメラ2を注目点に向けて注目点の画像を取得する(S206)。その後、動作開始情報取得手段121は、再び、音声カメラ3が歓声や拍手を捉えるのを待機する(S202)。
なお、上記の構成では、音声マイク3が歓声や拍手を捉えたことをトリガとして、視線検出等の動作を行うものとしているが、固定カメラ1の撮影範囲に人が入ったことを検出してトリガとしてもよいし、固定カメラ1に撮影される人の動きや表情を検出してトリガとしてもよい。
また、固定カメラ1及びPTZカメラ2の映像を録画しておき、上記のトリガの発生前後の数秒間の映像を残すことで、映像録画の記録時間を短縮しつつ、この映像から適切なシャッターチャンスの写真を取得することができる。
Next, based on the elevation angle and azimuth angle in the line-of-sight direction, the point-of-interest position calculation means 123 calculates the elevation angle and azimuth angle in the direction in which the PTZ camera 2 should be directed using the projection matrix calculated above (S205). . Finally, the attention point image acquisition unit 124 sets the elevation angle and azimuth angle of the PTZ camera 2 and acquires the image of the attention point with the PTZ camera 2 facing the attention point (S206). Thereafter, the operation start information acquisition unit 121 again waits for the voice camera 3 to capture cheers or applause (S202).
In the above-described configuration, an operation such as line-of-sight detection is performed with the voice microphone 3 capturing a cheer or applause as a trigger. However, it is detected that a person has entered the shooting range of the fixed camera 1. It is good also as a trigger, and it is good also as a trigger by detecting the motion and facial expression of the person image | photographed with the fixed camera 1. FIG.
In addition, by recording the images of the fixed camera 1 and the PTZ camera 2 and leaving the video for several seconds before and after the occurrence of the above-mentioned trigger, the recording time of the video recording is shortened, and an appropriate shutter chance is obtained from this video. Can get photos.

次に、本画像取得装置の変形例について説明する。
本画像取得装置の第1の変形例は、人の視線検出に使用するカメラも、人の注目点を撮影するカメラも、共にPTZカメラとするものである。この第1の変形例では、より広範囲の観客を対象として視線検出を行うことができ、本画像取得装置の動作範囲を拡大することができる。ただし、この場合には、人の視線方向は、PTZカメラの画像から得られた視線方向を、そのPTZカメラの仰角及び方位角により補正して取得する必要がある。
Next, a modification of the image acquisition device will be described.
In the first modification of the present image acquisition apparatus, both the camera used for detecting the human line of sight and the camera for photographing the attention point of the person are both PTZ cameras. In the first modified example, it is possible to detect the line of sight for a wider audience, and it is possible to expand the operation range of the image acquisition apparatus. However, in this case, it is necessary to obtain the human gaze direction by correcting the gaze direction obtained from the image of the PTZ camera with the elevation angle and azimuth angle of the PTZ camera.

本画像取得装置の第2の変形例は、視線検出に用いるカメラの画像を幾つかの検知エリアに分割して視線方向検出を行うものである。この第2の変形例では、検知エリアごとに、その検知エリアにいる人の視線方向と注目点撮影用のカメラの方向とを対応付ける射影行列を算出しておくことができる。これにより、視線検出に用いるカメラで撮影される様々な人の視線方向を捉えて、例えば、一定の時間間隔で、それぞれの検知エリアで捉えた視線方向の注目点を、順次、注目点撮影用のカメラで撮影することができる。   In the second modification of the image acquisition apparatus, a camera image used for line-of-sight detection is divided into several detection areas to perform line-of-sight direction detection. In this second modified example, for each detection area, a projection matrix that associates the line-of-sight direction of the person in the detection area with the direction of the camera for photographing the point of interest can be calculated. As a result, the gaze direction of various people captured by the camera used for gaze detection is captured, and for example, attention points in the gaze direction captured in the respective detection areas are sequentially captured at a certain time interval. You can shoot with the camera.

本画像取得装置の第3の変形例は、注目点撮影用のカメラをPTZカメラに限定することなく、PTZカメラ以外の種々のカメラを用いるものである。この第3の変形例では、上記種々のカメラから撮影された画像のうち、注目点の画像部分を部分的にデジタル画像の拡大手法により拡大して表示することもできる。これにより、第1、第2の変形例に比べて、素早く注目点の画像を表示することができる。なお、この場合に用いる射影行列は、視線方向の仰角及び方位角と、注目点撮影用のカメラの画像における注目点の2次元座標との対応関係を示す行列として求めることとなる。   The third modification of the present image acquisition device uses various cameras other than the PTZ camera without limiting the camera for capturing the attention point to the PTZ camera. In the third modification, the image portion of the target point in the images taken from the various cameras can be partially enlarged and displayed by the digital image enlargement method. Thereby, compared with the 1st, 2nd modification, the image of an attention point can be displayed quickly. Note that the projection matrix used in this case is obtained as a matrix indicating the correspondence relationship between the elevation angle and azimuth angle in the line-of-sight direction and the two-dimensional coordinates of the point of interest in the image of the camera for photographing the point of interest.

本画像取得装置の第4の変形例は、人の顔の画像から表情を読取る表情認識手段を有し、画像に映った人の顔の表情が、例えば笑顔に変わったことをトリガとして、視線検出等の動作を開始させるものである。この第4の変形例では、より細かい観客の反応に基づいて、本画像取得装置の動作を開始させることができる。ここで用いる表情認識手段としては、例えば、顔画像に対し複数の空間フィルタを用いた周波数分析を行って表情特徴情報を抽出する手段(特開2008−9728号公報)を用いることができる。   The fourth modification of the present image acquisition apparatus has expression recognition means for reading an expression from an image of a person's face, and the line of sight is triggered by, for example, a change in the expression of the person's face reflected in the image to a smile. An operation such as detection is started. In the fourth modification, the operation of the image acquisition device can be started based on a finer audience response. As the facial expression recognition means used here, for example, a means (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-9728) for extracting facial feature information by performing frequency analysis on a face image using a plurality of spatial filters can be used.

次に、本画像取得装置の動作原理を、図5及び図6を用いて説明する。
図5は、射影行列を算出する場合の、固定カメラ1、PTZカメラ2、及び基準点の関係を示した図である。
図5(1)のように、PTZカメラ2の撮影範囲内に複数の基準点を設け、固定カメラ1の前に人を立たせて、視線を一の基準点の方向に向けさせる。このとき、固定カメラ1からは図5(2)のような画像を得られ、この画像から、観客の視線方向の仰角及び方位角を検出する。そして、PTZカメラ2をその基準点の方向へ向けて、図5(3)のように基準点を撮影したときの、PTZカメラ2の仰角及び方位角を取得する。上記の作業を全ての基準点について行って、射影行列を算出する。
ここで、算出する射影行列は、視線方向の仰角及び方位角で構成される2次元ベクトルをPTZカメラ2の仰角及び方位角で構成される2次元ベクトルに変換する行列であるので、図3のS102で設定する基準点は4つあれば足りる。
Next, the operation principle of the image acquisition apparatus will be described with reference to FIGS.
FIG. 5 is a diagram showing the relationship among the fixed camera 1, the PTZ camera 2, and the reference point when calculating the projection matrix.
As shown in FIG. 5 (1), a plurality of reference points are provided within the photographing range of the PTZ camera 2, and a person is standing in front of the fixed camera 1 so that the line of sight is directed toward one reference point. At this time, an image as shown in FIG. 5B is obtained from the fixed camera 1, and an elevation angle and an azimuth angle in the viewing direction of the audience are detected from this image. Then, the PTZ camera 2 is pointed in the direction of the reference point, and the elevation angle and azimuth angle of the PTZ camera 2 when the reference point is photographed as shown in FIG. The projection matrix is calculated by performing the above operation for all the reference points.
Here, the projection matrix to be calculated is a matrix for converting a two-dimensional vector composed of the elevation angle and the azimuth angle of the line-of-sight direction into a two-dimensional vector composed of the elevation angle and the azimuth angle of the PTZ camera 2, so that FIG. Four reference points are sufficient in S102.

図6は、上記で算出した射影行列を使って、観客の視線方向にある注目点をPTZカメラ2で撮影する場合の、固定カメラ1、PTZカメラ2、及び注目点の関係を示した図である。
まず、図6(1)のように、固定カメラ1により観客を撮影して、その視線方向の仰角及び方位角を検出し、上記により算出した射影行列を使って、PTZカメラ2の仰角及び方位角を算出して設定する。これにより、PTZカメラ2は、観客の視線方向にある注目点に向き(図6(2))、PTZカメラ2からは注目点の画像が得られる(図6(3))。
上記の動作の結果、固定カメラ1及びPTZカメラ2から得られた画像は、例えば図7(1)又は(2)のように合成して表示装置に表示することができる。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the fixed camera 1, the PTZ camera 2, and the attention point when the PTZ camera 2 captures the attention point in the sight line direction of the audience using the projection matrix calculated above. is there.
First, as shown in FIG. 6 (1), the audience is photographed by the fixed camera 1, the elevation angle and azimuth angle of the line-of-sight direction are detected, and the elevation angle and azimuth of the PTZ camera 2 are calculated using the projection matrix calculated as described above. Calculate and set the corner. As a result, the PTZ camera 2 faces the attention point in the sight line direction of the audience (FIG. 6 (2)), and an image of the attention point is obtained from the PTZ camera 2 (FIG. 6 (3)).
As a result of the above operation, images obtained from the fixed camera 1 and the PTZ camera 2 can be combined and displayed on the display device as shown in FIG. 7 (1) or (2), for example.

以上説明したように、本実施形態の画像取得装置は、1台のカメラで観客の視線方向の検出を行い、その視線方向の仰角及び方位角に基づき、その観客の注目点を他のカメラで撮影するのに必要な仰角及び方位角を算出している。このため、視線方向の検出から注目点の撮影までの動作を自動で行うことができる。また、音声マイクにより、観客の歓声や拍手などをトリガとして、視線方向の検出と注目点の撮影を開始するため、上記のトリガの発生前後の数秒間の映像を残すことで、映像録画の記録時間を短縮しつつ、この映像から適切なシャッターチャンスの写真を取得することができる。   As described above, the image acquisition apparatus of the present embodiment detects the sight line direction of a spectator with one camera, and based on the elevation angle and azimuth angle of the sight line direction, the attention point of the spectator with another camera. The elevation angle and azimuth angle necessary for photographing are calculated. For this reason, it is possible to automatically perform operations from the detection of the line-of-sight direction to the photographing of the attention point. In addition, the recording of the video recording is performed by leaving the video for several seconds before and after the occurrence of the above trigger, in order to start the detection of the line of sight and the shooting of the attention point, triggered by the cheering of the audience or applause by the voice microphone. While shortening the time, it is possible to obtain a photograph with an appropriate photo opportunity from this video.

1・・・固定カメラ、2・・・PTZカメラ、3・・・音声マイク、4・・・画像処理装置、5・・・表示装置、6・・・入力装置、11・・・入出力インタフェース、12・・・処理部、121・・・動作開始情報取得手段、122・・・視線方向検出手段、123・・・注目点位置算出手段、124・・・注目点画像取得手段、125・・・射影行列算出手段。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fixed camera, 2 ... PTZ camera, 3 ... Audio | voice microphone, 4 ... Image processing apparatus, 5 ... Display apparatus, 6 ... Input device, 11 ... Input / output interface , 12, processing unit, 121, operation start information acquisition unit, 122, line-of-sight direction detection unit, 123, attention point position calculation unit, 124, attention point image acquisition unit, 125. Projection matrix calculation means.

Claims (8)

複数の撮影手段と、前記複数の撮影手段が撮影した画像を処理すると共に、前記複数の撮影手段の制御を行なうための画像処理部とを有する画像取得装置であって、
人を撮影する第1の撮影手段と、
前記人の視線方向にある注目点を撮影するための第2の撮影手段と、
前記第1の撮影手段の画像から前記人の視線方向を検出する視線方向検出手段と、
前記視線方向検出手段が検出した視線方向から前記注目点の位置を算出する注目点位置算出手段と、
前記注目点位置算出手段が算出した注目点位置の画像を前記第2の撮影手段から取得するための注目点画像取得手段と、
前記第1の撮影手段が捉えた人の表情を認識するための表情認識手段を有し、
前記表情認識手段が、前記人の表情の変化を捉えた時点で、前記視線方向検出手段が視線方向検出を行うことを特徴とする画像取得装置。
An image acquisition apparatus comprising: a plurality of photographing means; and an image processing unit for processing images photographed by the plurality of photographing means and controlling the plurality of photographing means.
A first photographing means for photographing a person;
Second imaging means for imaging a point of interest in the person's line of sight;
Gaze direction detecting means for detecting the gaze direction of the person from the image of the first imaging means;
Attention point position calculation means for calculating the position of the attention point from the gaze direction detected by the gaze direction detection means;
Attention point image acquisition means for acquiring an image of the attention point position calculated by the attention point position calculation means from the second imaging means;
Facial expression recognition means for recognizing the facial expression of the person captured by the first photographing means;
An image acquisition apparatus , wherein the gaze direction detection unit detects a gaze direction when the facial expression recognition unit captures a change in the facial expression of the person .
請求項1に記載された画像取得装置において、
前記注目点位置算出手段は、前記視線方向検出手段が検出した視線方向の仰角及び方位角に基づいて、射影変換行列を用いて注目点位置を算出することを特徴とする画像取得装置。
The image acquisition device according to claim 1,
The image acquisition apparatus according to claim 1, wherein the attention point position calculation unit calculates an attention point position using a projective transformation matrix based on an elevation angle and an azimuth angle of the viewing direction detected by the viewing direction detection unit.
請求項1又は2に記載された画像取得装置において、
第2の撮影手段は、撮影方向の仰角、方位角、画角を遠隔操作で変更することのできるPTZカメラであって、
前記注目点位置算出手段が算出する注目点位置は、前記PTZカメラに設定すべき仰角及び方位角で与えられることを特徴とする画像取得装置。
In the image acquisition device according to claim 1 or 2,
The second photographing means is a PTZ camera that can remotely change the elevation angle, azimuth angle, and angle of view of the photographing direction,
An image acquisition apparatus characterized in that an attention point position calculated by the attention point position calculation means is given by an elevation angle and an azimuth angle to be set in the PTZ camera.
請求項1又は2に記載された画像取得装置において、
前記注目点位置算出手段が算出する注目点位置は、前記第2の撮影手段が撮影した注目点の、前記第2の撮影手段の画像における座標で与えられることを特徴とする画像取得装置。
In the image acquisition device according to claim 1 or 2,
2. An image acquisition apparatus according to claim 1, wherein the target point position calculated by the target point position calculating unit is given by coordinates of the target point captured by the second image capturing unit in an image of the second image capturing unit.
請求項1又は2に記載された画像取得装置において、
前記第1の撮影手段は、撮影方向の仰角、方位角、画角を変更することのできるPTZカメラであることを特徴とする画像取得装置。
In the image acquisition device according to claim 1 or 2,
The image capturing apparatus according to claim 1, wherein the first photographing unit is a PTZ camera capable of changing an elevation angle, an azimuth angle, and a field angle in a photographing direction.
請求項1ないし5のいずれかに記載された画像取得装置において、
前記第1の撮影手段の撮影方向における音を取得するための集音手段を有し、
前記集音手段が一定レベル以上の音声や音を捉えた時点で、前記視線方向検出手段が視線方向検出を行うことを特徴とする画像取得装置。
In the image acquisition device according to any one of claims 1 to 5,
Sound collecting means for acquiring sound in the photographing direction of the first photographing means;
An image acquisition apparatus, wherein the gaze direction detection means detects a gaze direction when the sound collecting means captures a sound or sound of a certain level or higher.
請求項1ないし5のいずれかに記載された画像取得装置において、
前記第1の撮影手段が人を捉えた時点で、前記視線方向検出手段が視線方向検出を行うことを特徴とする画像取得装置。
In the image acquisition device according to any one of claims 1 to 5,
The image acquisition apparatus, wherein the gaze direction detection unit performs gaze direction detection when the first photographing unit captures a person.
複数の撮影手段と、前記複数の撮影手段が撮影した画像を処理すると共に、前記複数の撮影手段の制御を行なうための画像処理部とを有する画像取得装置により行う画像取得方法であって、
人を撮影する第1の撮影手段により撮影された人の画像から、前記人の視線方向を検出する工程と、
前記人の視線方向から、前記人の注目点の位置を算出する工程と、
前記人の注目点を撮影する第2の撮影手段により、前記注目点の位置の画像を取得する工程と、
前記第1の撮影手段が捉えた人の表情を認識するための表情認識工程を有し、
前記表情認識工程において、前記人の表情の変化を捉えた時点で、視線方向検出手段が視線方向検出を行うことを特徴とする画像取得方法。
An image acquisition method performed by an image acquisition apparatus having a plurality of imaging units and an image processing unit for processing images captured by the plurality of imaging units and controlling the plurality of imaging units,
Detecting the direction of the line of sight of the person from the image of the person photographed by the first photographing means for photographing the person;
Calculating the position of the person's attention point from the person's line-of-sight direction;
A step of acquiring an image of the position of the attention point by a second imaging unit that images the attention point of the person ;
A facial expression recognition step for recognizing the facial expression of the person captured by the first photographing means;
An image acquisition method , wherein, in the facial expression recognition step, the visual line direction detecting means detects the visual line direction when a change in the facial expression of the person is captured .
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