JP6429598B2

JP6429598B2 - 撮像装置およびその制御方法

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Inventors: 智史芦谷
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Description

本発明は、撮影方向を変更可能な撮像装置およびその制御方法に関するものである。

従来、ネットワークや専用線を介して、遠隔操作によりカメラを制御し、映像を監視できるネットワークカメラが知られている。例えば、カメラヘッドがパン（水平方向回転）動作およびチルト（垂直方向回転）動作する可動部を有し、広範囲を撮影可能な装置がある。さらにパン動作する可動部にメカ端がなく、３６０度の範囲で無制限に回転可能なエンドレス旋回タイプがある。また、ネットワークカメラの機能として、プリセット巡回機能やプライバシーマスク機能がある。プリセット巡回機能は、ユーザが監視を要するパン及びチルトの位置をプリセットポジションとして事前に登録し、登録済みのプリセットポジションを巡回監視する機能である。プライバシーマスク機能は、撮影領域中でユーザが隠したい部分領域に矩形画像を重畳して、見えないように撮影画像を加工する機能である。これらの機能の性能を向上させるためには、パンチルト可動部の停止位置精度の高さが求められる。

エンドレス旋回タイプのネットワークカメラでは、パン動作する可動部が無制限に回転し、チルト動作する可動部の可動角度が１８０度という装置がある。可動部の自由度が高いため、パン動作により１８０度で真後ろを向くこともできれば、チルト動作により１８０度で真後ろを向くことも可能となる。またチルト角度が０度のカメラヘッド位置から、チルト角度が−１８０度のカメラヘッド位置に回転すると、カメラヘッドが上下逆転した状態になり、天地逆転した映像となってしまう。天地逆転した映像ではユーザが見づらいため、チルト角度に応じて自動で映像を電子的処理により反転させることで、常に天地が正しい状態の映像を出力する機能（オートフリップ）を有する装置がある。例えば、パン１８０度でチルト０度のカメラヘッド位置と、パン０度でチルト−１８０度のカメラヘッド位置との間で、同一の撮影方向、映像の天地方向にて同一に撮影可能である。エンドレス旋回タイプのネットワークカメラの場合、同一の撮影方向ではあるが可動部の位置としては異なる２つの位置が存在する。異なる２つの位置の間の停止位置誤差は、１つの位置への停止位置誤差に比べて誤差要因が多い。このため、誤差が比較的大きくなった場合、可動部の停止位置誤差が問題となる。例えば、プリセット巡回機能におけるプリセット位置の撮影方向にずれが生じ、またプライバシーマスクの描画位置にずれが生じる可能性がある。

特許文献１では、移動機構の精度が低くても、正確なプリセット撮影を行うための方法が開示されている。この方法は、プリセット位置復帰時にて、登録されたプリセット位置への移動後、プリセット登録時に登録したトリミング目印情報が再現されるようにトリミング領域を調整する方法である。また特許文献２では、チルト動作により垂直方向に移動し、カメラヘッドが真下に来たときは自動的にパン動作により１８０度水平方向に旋回させて、反対方向も監視する方法が開示されている。

特開２００５−３０３８０６号公報特開２０００−８３１８８号公報

特許文献１に開示された従来技術では、登録されたトリミング目印情報が再現されるようにトリミング領域を調整する際の画像処理が必要である。このため、その分の処理負荷と処理時間がかかってしまう。またトリミング処理が行われるため、撮像素子の撮像範囲に対して、配信する画像の撮影範囲は狭くなってしまう。また、特許文献２に開示された従来技術では、オートフリップ動作を画像の回転でなく、可動部の回転により行うことで、前述した２つの位置（同一の撮影方向であるが可動部の位置としては異なる２位置）の間の停止位置誤差の問題は発生しない。しかし、可動部の回転によるオートフリップでは可動部の反転動作が発生する間、制御できない期間や監視できない期間が発生してしまう。このため、画像回転によるオートフリップに比べて、制御性や監視性が損なわれることが懸念される。

また、プライバシーマスクの描画に際しては、パンチルト動作に伴う撮影方向の変化に応じて描画位置を追従させる必要がある。つまり、プライバシーマスクの描画に用いるパンチルト位置情報の誤差は、プライバシーマスクの描画位置誤差の原因となる。
本発明の目的は、複数の可動部により撮影方向を変更させることが可能な撮像装置において、可動部の停止位置誤差やマスクの描画位置誤差を低減して精度を向上させることである。

本発明の一実施形態に係る撮像装置は、撮像部と、駆動方向が異なる複数の可動部をそれぞれ駆動することで前記撮像部の撮影方向を変更する複数の駆動部と、前記複数の可動部の回転角度を検出する検出部と、前記検出部により検出される回転角度を取得して前記複数の駆動部を制御する駆動制御部と、前記可動部の回転角度に対応する補正値をそれぞれに含む複数の補正テーブルと、を備える。前記駆動制御部は、前記可動部の回転角度を閾値と比較することにより判定して前記複数の補正テーブルのいずれかを選択し、選択された補正テーブルを用いて、前記可動部の回転角度に対応する補正値を取得し、前記撮像部の撮影方向が同一であって前記複数の可動部の位置として異なる複数の位置に対して、前記駆動制御部は、前記可動部の回転角度に対応する補正値により前記可動部の目標位置を補正し、補正された値を用いて前記駆動部を制御する。

本発明の他の実施形態に係る撮像装置は、前記撮像部が撮像した画像を処理して、当該画像に部分的なマスクを施して描画する処理を行う画像処理部をさらに備える。前記撮像部の撮影方向が同一であって前記複数の可動部の位置として異なる複数の位置に対して、前記画像処理部は、前記可動部の回転角度に対応する補正値を用いて、前記検出部により検出された回転角度を補正し、補正された値を用いて算出した描画位置に前記マスクを描画する処理を行う。

本発明によれば、可動部の停止位置誤差やマスクの描画位置誤差を低減して精度を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る撮像装置の機能ブロック図である。本発明の実施形態に係る撮像装置の機構部を示す図である。本発明の第１実施形態に係る撮像装置のパン補正テーブルを示す図である。本発明の第１実施形態におけるメイン処理を説明するフローチャートである。本発明の実施形態に係る撮像装置の誤差調整工具を説明する図である。本発明の実施形態に係る撮像装置の補正値の調整工程を説明するフローチャートである。本発明の実施形態に係る撮像装置の補正値の調整工程における誤差測定処理を説明するフローチャートである。正弦波補間による補正値を説明する図である。線形補間による補正値を説明する図である。本発明の第２実施形態に係る撮像装置のパン補正テーブルを示す図である。本発明の第２実施形態におけるメイン処理を説明するフローチャートである。本発明の第３実施形態におけるメイン処理を説明するフローチャートである。本発明の第４実施形態におけるプライバシーマスク描画処理を説明するフローチャートである。

以下に、本発明の各実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。各実施形態では、駆動方向が異なる複数の可動部をそれぞれ駆動することで、撮像部の撮影方向を変更する複数の駆動部を備える撮像装置の一例としてネットワークカメラを説明する。この場合、複数の駆動部は、パンニング動作に係る第１可動部を駆動する第１駆動部と、チルティング動作に係る第２可動部を駆動する第２駆動部から構成され、それらの駆動制御部が設けられる。各駆動部がそれぞれの駆動方向において、対応する可動部を駆動することにより、撮像部の撮影方向を変更する。尚、本発明は、駆動方向が異なる複数の駆動部によって撮像部の撮影方向を変更する駆動制御を行うことができる各種の光学装置に対して広範に適用可能である。

［第１実施形態］
以下、図１〜図９を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るネットワークカメラの機能ブロック構成図である。ネットワークカメラ１０００は、ネットワーク３０００を介してクライアント装置（情報処理装置）と相互に通信可能な状態に接続されている。ネットワークカメラ１０００は、撮像部１００１、画像処理部１００２、システム制御部１００３、レンズ駆動部１００４、レンズ制御部１００５、パン駆動部１００６、チルト駆動部１００７、パンチルト制御部１００８を備える。尚、「パン」は撮像装置のパンニングを略称し、「チルト」は撮像装置のチルティングを略称するものとする。撮像装置のパンニング動作に係る第１可動部をパン可動部といい、チルティング動作に係る第２可動部をチルト可動部といい、両者を総称してパンチルト可動部という。

図１を参照して、ネットワークカメラ１０００の各部の構成と機能を説明する。撮像部１００１はレンズ及び撮像素子から構成され、被写体の撮像及び被写体像の電気信号への変換を行う。画像処理部１００２は、撮像部１００１にて光電変換された撮像信号に対し、所定の現像処理、プライバシーマスクの描画処理、圧縮符号化処理などを行い、画像データを生成する。通信部１００９は、画像処理部１００２により生成された画像データを、ネットワーク３０００経由でクライアント装置２０００（不図示）に送信する。また通信部１００９は、クライアント装置から送信されるカメラ制御コマンドを受信してシステム制御部１００３へ伝達する。通信部１００９はコマンドに対するレスポンスをクライアント装置へ送信する。

システム制御部１００３はＣＰＵ（中央演算処理装置）などを備え、クライアント装置から取得したカメラ制御コマンドを解析し、コマンドに応じた処理を実行する。例えば、システム制御部１００３は画像処理部１００２に対する画質調整の指示や、レンズ制御部１００５に対するズーム制御やフォーカス制御の指示、パンチルト制御部１００８に対するパンチルト動作の指示を行う。

レンズ制御部１００５は、システム制御部１００３からの指示にしたがって、レンズ駆動部１００４の制御を行う。レンズ駆動部１００４は、フォーカスレンズ及びズームレンズの各駆動系及び駆動源であるモータにより構成され、可動光学部材を駆動する。
パンチルト制御部１００８は駆動制御部を構成し、システム制御部１００３からの指示にしたがって、パン駆動部１００６及びチルト駆動部１００７をそれぞれ制御する。パン駆動部１００６は、パン動作を行うメカ駆動系（機構部）、駆動源であるモータ、及びパン可動部の回転角度を検出するエンコーダ（検出部）を備える。チルト駆動部１００７は、チルト動作を行うメカ駆動系、駆動源であるモータ、及びチルト可動部の回転角度を検出するエンコーダを備える。

図２は、本実施形態に係るパンチルト動作可能なネットワークカメラのメカ機構図である。図２（Ａ）は、ネットワークカメラ１０００を下面側から見た場合の図であり、図２（Ｂ）は側面から見た場合の図である。図２においてネットワークカメラ１０００のボトムケース１１０１と、ターンテーブル１１０２が上側に配置され、カメラヘッド支柱１１０３にカメラヘッド１１０４が取り付けられている。図２を参照し、上下方向の軸を垂直軸とし、これに直交する軸を水平軸と定義して、パンチルト可動部の動作について説明する。尚、図２（Ａ）にて、紙面に直交する垂直軸を中心として時計回り方向をパン角度の正方向とし、また図２（Ｂ）にて、紙面に直交する軸を中心として反時計回り方向をチルト角度の正方向とする。

パン可動部はボトムケース１１０１とターンテーブル１１０２で構成され、ターンテーブル１１０２は垂直軸を中心として回転する。またボトムケース１１０１の固定部とターンテーブル１１０２の回転部に構成される電気回路は、スリップリングなどにより接続されているので、パン可動部は水平軸を含む面内にて３６０度の角度範囲でエンドレスに回転することができる。また、ターンテーブル１１０２にはパンエンコーダが取り付けられ、ボトムケース１１０１にはパンエンコーダの移動量を測定するための、円形のパンエンコーダスケールが取り付けられているので、これらによりパン可動部の回転角度が検出される。

チルト可動部はカメラヘッド支柱１１０３とカメラヘッド１１０４で構成され、カメラヘッド１１０４が水平軸を中心として回転する。チルト可動部は、水平方向（０度）を基準として、真下方向の−９０度、さらにもう一方の水平方向の−１８０度まで回転することができる。また、カメラヘッド１１０４にはチルトエンコーダが取り付けられ、カメラヘッド支柱１１０３にはチルトエンコーダの移動量を測定するための、円形のチルトエンコーダスケールが取り付けられているので、これらによりチルト可動部の回転角度が検出される。

このように本実施形態のネットワークカメラ１０００は、カメラヘッド１１０４が水平方向及び垂直方向に回転することで撮影方向を変え、広範囲に撮影することができる。また、ネットワークカメラ１０００は、チルト角度に応じて自動で映像を電子的処理で反転させ、常に天地が正しい映像を出力するオートフリップ機能を有する。これにより、例えば、パン１８０度でチルト０度のカメラヘッド位置（第１位置）と、パン０度でチルト−１８０度のカメラヘッド位置（第２位置）との間で、同一の撮影方向にて、撮影画像の天地方向が同一の状態で撮影することができる。ただし、第１位置と第２位置は、同一の撮影方向であるが、可動部の位置としては異なる。そのため、停止位置誤差は１つの位置への停止位置誤差に対して比較的大きくなってしまう可能性がある。停止位置誤差の要因の一つとして、エンコーダスケールの取り付け位置のずれがある。パン可動部またはチルト可動部の回転中心とエンコーダスケールの中心とがずれた場合、可動部の実際の回転角度とエンコーダにより検出する回転角度との間に誤差が生じる。例えば、パン可動部の回転中心に対してパンエンコーダスケールの中心が図２（Ａ）の右側、つまり−９０度側にずれた場合を想定する。この場合、パン可動部が０度から反時計回り方向（負方向）に回転して、−１８０度に到達するまでの検出角度（パンエンコーダによるエンコーダパルス数に相当）は、エンコーダスケールが右側にずれている分だけ実際の回転角度より大きくなる。このエンコーダパルス数に基づいてパン可動部を制御した場合、パン角度が−１８０度の停止位置は、パン角度が０度の位置の真後ろではなく、エンコーダパルス数の誤差分だけずれた停止位置になる。よって、例えばパン１８０度でチルト０度の第１位置と、パン０度でチルト−１８０度の第２位置との間で停止位置誤差が発生してしまう。そこで、本実施形態では、可動部の所定の位置における誤差を含むエンコーダパルス数を正しい値に補正するための補正値をもつ補正テーブルを備える。この補正テーブルを使用して補正されたエンコーダパルス数を用いて可動部を制御すれば、停止位置誤差を低減することができる。

図３の補正テーブルは、パン可動部の所定の位置（角度値）におけるエンコーダパルス数の補正値を例示したものである。本テーブルでは、パン可動域を−１８０°から＋１７８°までとし、２°刻みでエンコーダパルス数の補正値を列挙している。例えば、パン可動部の位置に対応するパン角度が−１８０°以上で−１７８°未満である場合、補正値が「２」であり、−１７８°以上で−１７６°未満の場合、補正値が「３」である。この補正テーブルの生成方法については後述する。

図４は、パン駆動処理Ｓ１０００を例示したフローチャートである。以下の処理は、ネットワークカメラ１０００がパン駆動コマンドを受信した際にパンチルト制御部１００８が行う。パンチルト制御部１００８は、パン駆動コマンドを受信するとＳ１００１の処理に移行する。
Ｓ１００１で、パンチルト制御部１００８は、パン駆動コマンドにより指定された目標位置に対し、補正テーブルを用いて目標位置に対応した補正値を取得する。例えば、パン駆動コマンドの目標位置が１７８度である場合、図３の補正テーブルを用いて、エンコーダパルス数の補正値「２」が取得される。

Ｓ１００２でパンチルト制御部１００８は、目標位置のエンコーダパルス数を、Ｓ１００１で取得した補正値により補正する。例えば、本実施形態のパン可動部については３６０度で３６００パルスのエンコーダスケールであるとする。この場合、目標位置が１７８度のエンコーダパルス数は、角度値とエンコーダパルス数との比率より、
１７８×３６００／３６０＝１７８０
となる。この値に補正値「２」を加算すると、
１７８０＋２＝１７８２
となり、補正後の目標位置として１７８２パルスが得られる。

Ｓ１００３でパンチルト制御部１００８は、現在位置と補正済み目標位置から移動量を算出する。例えば、現在位置のエンコーダパルス数が３００パルスである場合、「目標位置−現在位置」により、
１７８２−３００＝１４８２
となり、移動量は１４８２パルスとなる。
Ｓ１００４でパンチルト制御部１００８は、Ｓ１００３で算出した移動量に従ってパン駆動部１００６を駆動する制御を行った後、本処理を終了する。尚、チルト駆動コマンドを受信した際も同様に、パンチルト制御部１００８は、チルト補正テーブルを参照して補正値を取得し、補正値を用いてチルト目標位置を補正する。補正された目標位置に向けてチルト駆動が実行される。

このように、エンコーダにより検出される、誤差を含むエンコーダパルス数を、所定の補正値により補正し、補正後のエンコーダパルス数で可動部を駆動する制御が行われる。これにより、同一の撮影方向ではあるが、可動部の位置としては異なる第１位置と第２位置との間の停止位置誤差を低減し、可動部の停止位置精度を向上させることができる。

図５は、誤差調整工具を示す図である。図５（Ａ）は誤差調整工具の側面図であり、図５（Ｂ）はターゲットプレート２００４の正面図である。図５において、ネットワークカメラ１０００は、カメラ取り付け台２００１のカメラ回転台２００２に取り付けられている。これらは、ベースプレート２００３上に配置され、所定の距離だけ離隔した場所にターゲットプレート２００４が配置される。ターゲット２００５はターゲットプレート２００４上に十文字形状で印字されているものとする。

図５（Ａ）に示すように、ネットワークカメラ１０００はカメラ取り付け台２００１に天吊り状態で取り付け可能になっている。ターゲットプレート２００４上のターゲット２００５の印字位置は、カメラ取り付け台２００１に取り付けたネットワークカメラ１０００がターゲットプレート２００４を撮影した際に、撮影画像の中心となるべき位置である。つまり、十文字の中心の位置を誤差調整のための基準位置とする。カメラ取り付け台２００１に取り付けられたネットワークカメラ１０００はターゲットプレート２００４を撮影する。その際に撮影画像の中心と、ターゲットプレート２００４のターゲット２００５の十文字の中心との誤差を測定することで、エンコーダでの検出位置と基準位置との誤差を測定することができる。尚、本実施形態ではターゲット２００５を十文字として、その交点を基準点とするが、これに限らず、例えば点状の形態でも構わない。

カメラ回転台２００２はカメラ取り付け台２００１に対して水平面内にて３６０度回転可能であり、取り付けたネットワークカメラ１０００はターゲットプレート２００４に対して水平方向に任意の角度に撮影方向を向けることができる。これにより、ネットワークカメラ１０００はパン可動部の任意の角度で誤差値を測定することができる。さらに、誤差調整工具に取り付けられたネットワークカメラ１０００、及び誤差調整工具は、誤差調整用クライアント装置（情報処理装置）５０００に接続される。誤差調整用クライアント装置５０００は、ネットワークカメラ１０００の映像表示、パンチルト駆動指示、及び誤差調整工具のカメラ回転台２００２の制御を行う。

図６のフローチャートを参照して、誤差調整用クライアント装置（以下、調整用装置という）５０００による誤差調整処理Ｓ２０００を説明する。
Ｓ２００１で調整用装置５０００は、パン０度の方向がターゲットプレート２００４に向くように誤差調整工具のカメラ回転台２００２を回転させる。Ｓ２００２で調整用装置５０００は、パン０度、チルト０度におけるカメラヘッド位置での誤差測定を行う。誤差測定処理については、図７のフローチャートを用いて後述する。

Ｓ２００３で調整用装置５０００は、パン９０度の方向がターゲットプレート２００４に向くように誤差調整工具のカメラ回転台２００２を回転させる。Ｓ２００４で調整用装置５０００は、パン９０度でチルト０度におけるカメラヘッド位置での誤差測定を行う。Ｓ２００５で調整用装置５０００は、パン−１８０度の方向がターゲットプレート２００４に向くように誤差調整工具のカメラ回転台２００２を回転させる。Ｓ２００６で調整用装置５０００は、パン−１８０度でチルト０度におけるカメラヘッド位置での誤差測定を行う。Ｓ２００７で調整用装置５０００は、パン−９０度の方向がターゲットプレート２００４に向くように誤差調整工具のカメラ回転台２００２を回転させる。Ｓ２００８で調整用装置５０００は、パン−９０度でチルト０度におけるカメラヘッド位置での誤差測定を行う。Ｓ２００９で調整用装置５０００は、誤差測定値を用いて補正テーブルを生成する。Ｓ２００４，Ｓ２００６，Ｓ２００８の各ステップに示す誤差測定処理については、目標位置（誤差調整位置）が異なる点を除いてＳ２００２と同様の処理である。誤差測定処理のサブルーチンＳ３０００のフローチャートを図７に示す。

Ｓ３００１で調整用装置５０００は、ネットワークカメラ１０００のパンチルト位置を誤差調整位置へ移動させる。例えば、図６のＳ２００２の場合には、誤差調整位置としてパン０度、チルト０度への移動が行われる。Ｓ３００２で調整用装置５０００は、ネットワークカメラ１０００の撮影画面の中心が、撮影されるターゲット２００５の中心と合うようにパンチルト可動部を微小距離移動させる。Ｓ３００３で調整用装置５０００は、目標位置のエンコーダパルス数と、撮影中心がターゲット２００５の中心位置に合致した撮影位置でのエンコーダパルス数との差分を算出する。例えば、目標位置に対応する角度が０度の場合、目標位置のエンコーダパルス数は０である。そして、ターゲット２００５の中心位置が撮影中心に合致した撮影位置でのエンコーダパルス数が３である場合、誤差値は、
０−３＝−３
となる。この誤差値が算出され、メモリに記憶されるとサブルーチンＳ３０００の処理が終了し、リターン処理へ移行する。

次に、図８を参照し、誤差測定値を用いて補正テーブルを生成する処理（図６のＳ２００９）について詳細に説明する。本実施形態では、所定の角度における誤差測定値を取得し、任意の角度での補正値を、正弦波により補間して求める方法について説明する。図８において、横軸はパン可動部の位置に対応する回転角度θを表し、縦軸は誤差値ｙを表す。前述したとおり、誤差要因は可動部の回転中心とエンコーダスケールの中心とのずれであり、この場合、その誤差値は、図８に示すように可動部の回転角度３６０度で１周期の正弦波状に現れる。正弦波の振幅をＡと記し、誤差値を示すｙ軸方向のオフセットをＣと記す。パン可動部の回転角度を示すθ軸における位相をＢと記す。パン可動部の任意の回転角度における誤差値を下式（０）で表す。

図８に示すｙ１〜ｙ４は以下の通りである。
ｙ１：パン角度が０度のときの誤差値。
ｙ２：パン角度が９０度のときの誤差値。
ｙ３：パン角度が−１８０度のときの誤差値。
ｙ４：パン角度が−９０度のときの誤差値。

各点の誤差値を、（０）式によって表すと、

となる。

上４式をそれぞれ変形すると、

となる。

（１）式から（４）式の関係に基づき、振幅Ａ、位相Ｂ、オフセットＣの算出式を導出することができる。先ず、振幅Ａの導出方法について説明する。
（１）式−（３）式より、

となる。
（２）式−（４）式より、

となる。

（１）式−（３）式の二乗と、（２）式−（４）式の二乗との加算により、

となる。

より、

が得られ、誤差値ｙ１、ｙ２、ｙ３、ｙ４より正弦波の振幅Ａを導出できる。

次に、位相Ｂの導出方法について説明する。
（１）式を変形し、

となる。
（２）式を変形し、

となる。
（１Ａ）式を（２Ａ）式で除算すると、

となる。
上式を変換すると、

が得られ、誤差値ｙ１、ｙ２と、オフセットＣより、逆正接関数を用いて正弦波の位相Ｂを導出できる。

最後にオフセットＣの導出方法について説明する。
（１）式＋（３）式により、

となり、変形すると、

が得られ、誤差値ｙ１、ｙ３よりオフセットＣを導出できる。

前記の通りパラメータＡ、Ｂ、Ｃを導出し、（０）式を用いれば、パン可動部の任意の角度における補正値を算出できる。つまり、パン可動部の回転角度範囲である、−１８０度から＋１８０度までの範囲に亘り、所定の刻み角度ごとに、所定角度における補正値を前記計算式で求めることにより、角度ごとに補正値を列挙したテーブルが生成される。補正テーブルに含まれるデータの列挙数については、角度刻みが細かく列挙数が多いほど、正確な誤差値を反映できる。しかし、列挙数の増加は、テーブルに用いるメモリ使用量の増加につながるため、その兼ね合いによって適切な値を決めればよい。

カメラの個体差による補正値のばらつきが少ない場合には、設計値や実測値に鑑みて、補正テーブルのデータを固定値として保持することができる。一方、カメラの個体差によって補正値のばらつきがある程度発生する場合には、前述した誤差調整方法などによりカメラの個体ごとに誤差調整を行って個別に補正テーブルを生成すればよい。

本実施形態では、同一の撮影方向であるが、可動部としては異なる２つの位置（例えばパン０度でチルト−１８０度の第１位置と、パン−１８０度でチルト０度の第２位置）において、それぞれの補正値を利用して停止位置が補正される。よって、異なる２つの位置の間での、可動部の停止位置誤差を低減して停止位置精度を向上させることができる。

尚、本実施形態では、補正テーブルを生成する際に測定した４点のデータから正弦波を補間して生成する方法について説明したが、これに限らない。例えば、４点未満または５点以上の点でのデータを用いた補間及び生成方法でも構わない。また、複数の測定点から、図９に示すように、隣り合う測定点を線形補間して近似的な正弦波データを生成する方法でもよい。図９は、横軸に回転角度θを示し、縦軸に誤差値ｙを示す。本例では、ｙ１からｙ８が測定点での誤差値を示しており、隣り合う２つの測定点の間の区間において誤差値ｙが一次関数式による線形補間処理で算出される。また、本実施形態では、補正値について、任意の角度における補正値を列挙した補正テーブルを用いた方法について説明したが、これに限らない。例えば、可動部を駆動するごとにカメラ内の処理で補正値を算出する方法でもよい。この場合、カメラ内の補正値算出部がそれぞれの可動部の回転角度に対応する補正値を算出式により算出し、当該補正値により補正された目標位置にしたがってパンチルト可動部が駆動制御される。

また、本実施形態ではパン（水平回転）とチルト（垂直回転）の２つの駆動部をもつネットワークカメラについて説明したが、これに限らない。例えば、光軸方向に回転するローテーション機構を有する撮像装置などにも適用可能である。当該機構により前記と同様に、同一の撮影方向であるが、可動部の位置としては異なる２つの位置の間で誤差が生じる場合には、可動部の停止位置誤差を低減して停止位置精度を向上させることができる。また、本実施形態では、可動部の回転角度を検出するエンコーダを搭載した装置において、エンコーダパルス数を補正する方法について説明したが、これに限らない。例えば、エンコーダに代えて、ステッピングモータのステップ数で制御を行う可動部の機構がある。この場合には、ステッピングモータへの制御指令値であるステップ数を、ステップ数に対応する補正値により、前記と同様に補正することができる。この補正値については、補正テーブルとして保持するか、またはカメラ内の補正値算出部がステッピングモータのステップ数に対応する補正値を算出する。

［第２実施形態］
次に、図１０、図１１を参照し、本発明の第２実施形態について、複数の補正テーブルの切り替え処理を主に説明する。第１実施形態の場合と同様の構成要素については既に使用した符号を用いることで、それらの詳細な説明を省略し、第１実施形態との相違点を中心に説明する。このような説明の省略の仕方については、後述する他の実施形態でも同じである。

本実施形態では、カメラヘッドの姿勢差による停止位置誤差の変化の影響を考慮した処理について説明する。撮影方向がほぼ同一であるが、可動部の位置としては異なる２つの位置での撮影方向のずれの要因として、第１実施形態で説明した原因以外に、可動部の回転軸のずれや、レンズ光軸中心と撮像センサ中心のずれの影響がある。これらの影響により、カメラヘッドの姿勢差、つまりチルト０度のカメラヘッド位置での撮像素子の撮像範囲と、チルト−１８０度のカメラヘッド位置に反転した状態での撮像素子の撮像範囲にずれが生じる可能性がある。このずれは停止位置誤差として現れる。そこで、本実施形態では、カメラヘッドの姿勢差により停止位置誤差値が異なる場合、カメラヘッドの姿勢差に応じて異なる２つの補正値を使い分ける。カメラヘッドの姿勢差の変化、つまりチルト角度に応じて補正値を切り替えることにより、カメラヘッドの姿勢差に応じて異なる誤差値を使用した補正が行われるので、停止位置誤差を低減させることができる。

本実施形態に係るネットワークカメラは、ＬＡＮ（Local Area Network）などのネットワークに接続され、複数のクライアント装置（情報処理装置）と通信可能である。クライアント装置はネットワークを介して、ネットワークカメラの撮影映像の表示、録画を行う。また、クライアント装置はカメラ制御コマンドをネットワークカメラに送信することにより、撮影条件の設定、パンチルト動作などを行う。ネットワークカメラは、カメラヘッドの姿勢差により停止位置誤差値が異なることに対応するために、複数の補正テーブルを使用する。例えば、チルト０度のカメラヘッド位置とチルト−１８０度のカメラヘッド位置において、それぞれ第１実施形態で示した方法と同様に誤差値が測定される。チルト０度でのカメラヘッド位置と、チルト−１８０度でのカメラヘッド位置にて、それぞれの誤差値に応じた各補正テーブルが生成される。

図１０は本実施形態での補正テーブルを例示する。図１０（Ａ）はチルト角度が０度のカメラヘッド位置での第１の補正テーブル（補正テーブルＡ参照）を示す。図１０（Ｂ）はチルト角度が−１８０度のカメラヘッド位置での第２の補正テーブル（補正テーブルＢ参照）を示す。各補正テーブルは、角度ごとの補正値をそれぞれ示す。

図１１は、パン駆動コマンドを受信した際にパンチルト制御部１００８が実行するパン駆動処理Ｓ４０００を示すフローチャートである。パンチルト制御部１００８はパン駆動コマンドの受信後に、Ｓ４００１の処理に移行する。
Ｓ４００１でパンチルト制御部１００８は、現在のチルト角度を閾値と比較することにより判定する。具体的には、現在のチルト角度が−９０度以上であるか否かについて判定される。現在のチルト角度が−９０度以上である場合、Ｓ４００２へ進み、補正テーブルＡが選択される。また現在のチルト角度が−９０度未満である場合、Ｓ４００３へ進み、補正テーブルＢが選択される。例えば、現在のチルト角度が−１５０度である場合、−９０度未満であるので補正テーブルＢが選択される。Ｓ４００２またはＳ４００３の後、Ｓ４００４に処理を進める。

Ｓ４００４でパンチルト制御部１００８は、パン駆動コマンドにより指定された目標位置に基づき、Ｓ４００２またはＳ４００３で選択した補正テーブルを用いて目標位置に応じた補正値を取得する。例えば、パン駆動コマンドの目標位置が１７８度である場合、図１０（Ｂ）の補正テーブルＢを用いて、エンコーダパルス数の補正値「１１」が取得される。Ｓ４００５でパンチルト制御部１００８は、目標位置のエンコーダパルス数を、取得した補正値により補正する。例えば、パン可動部について３６０度で３６００パルスのエンコーダスケールである場合、第１実施形態で示したように目標位置が１７８度のエンコーダパルス数は、１７８０パルスとなる。この値に補正値「１１」を加算すると、
１７８０＋１１＝１７９１
となり、補正した目標位置は１７９１パルスとなる。

Ｓ４００６でパンチルト制御部１００８は、現在位置と補正済み目標位置から移動量を算出する。例えば、現在位置のエンコーダパルス数が３００パルスである場合、「目標位置−現在位置」により、
１７９１−３００＝１４９１
となり、移動量は１４９１パルスとなる。

Ｓ４００７でパンチルト制御部１００８は、Ｓ４００６にて算出した移動量にしたがってパン駆動部１００６を駆動制御し、本処理を終了する。
チルト駆動コマンドを受信した際も前記と同様に、パンチルト制御部１００８は、複数のチルト補正テーブルにより補正値を用いてチルト目標位置を補正し、補正した目標位置に向けてチルト可動部を駆動制御する。

本実施形態では、カメラヘッドの姿勢差の違いにより停止位置誤差値が異なる場合に、カメラヘッドの姿勢差に応じた異なる複数の補正テーブルを保持する。カメラヘッドの姿勢差の変化、つまりチルト角度に応じて使用する補正テーブルを切り替え、カメラヘッドの姿勢差で異なる誤差値に応じた補正が行われる。これにより、同一の撮影方向であるが、可動部の位置として異なる２つの位置の間での停止位置誤差をさらに低減し、可動部の停止位置精度を向上させることができる。

尚、本実施形態では、補正テーブルの切り替え時の比較処理にて使用する閾値を、−９０度としたが、これに限らない。例えば、補正テーブルの切り替え時に、移動方向の違いにより、切り替え時の閾値を変えるようヒステリシス特性を設けることができる。一例として、ヒステリシス量を１０度とし、チルト可動部が０度の位置から−１８０度の位置へ移動する方向の場合には、
−９０−１０＝−１００
であり、−１００度の位置を第１の閾値として補正テーブルが切り替わる。一方、チルト可動部が−１８０度の位置から０度の位置へ移動する方向の場合には、
−９０＋１０＝−８０
であり、−８０度の位置を第２の閾値として補正テーブルが切り替わる。これにより、−９０度付近の領域で補正テーブルの切り替えが頻繁に発生することを防止できる。

また、本実施形態では、補正テーブルを２段階で切り替える方法について説明したが、これに限らず、補正テーブルを３段階以上に切り替えてもよい。また、補正値をテーブルとして保持するのではなく、可動部の駆動ごとにカメラ内の処理で補正値を算出し、チルト角度に応じてその算出式を切り替える方法でもよい。また、チルト角度に応じて補正値を切り替える方法に限定されない。例えば、ズーム位置によって誤差値が異なる場合には、ズーム位置に応じて補正値を切り替えればよい。前記と同様の処理により、停止位置誤差をさらに低減し、可動部の停止位置精度を向上させることができる。

［第３実施形態］
以下、図１２を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態では、第１及び第２実施形態との相違点として、補正テーブルの切り替えタイミングを中心に説明を行う。

第２実施形態ではネットワークカメラのカメラヘッドの姿勢差に応じて補正テーブルを切り替える方法について説明した。前記の方法では、チルト角度に応じてパン角度の補正値を切り替える。パン駆動中にチルト可動部を同時に駆動する場合には、チルト駆動中にチルト角度に応じてパン角度の補正値も切り替わることになる。補正値の切り替えが発生すると補正値の差分だけパン角度の目標位置が変化するので目標位置の補正駆動を行う必要がある。例えば、ユーザがジョイスティックを用いてネットワークカメラのパンチルトを操作する際に、チルト動作の上下移動方向を交互に切り替えながら連続して動作する場合もある。このとき、チルト動作による補正値の切り替えが何度も発生すると、それに伴うパンの補正駆動が頻発し、ユーザにとって見づらい画像となる可能性がある。

このように、チルトの移動方向が交互に切り替えられながら連続して動作する場合、本実施形態では、チルト動作中にはパンの補正駆動を行わず、チルト動作が停止した時点で補正値の切り替えが発生していればパンの補正駆動を行う。これにより、パンの補正駆動の頻発による画像の見づらさの度合を低減できる。尚、本実施形態に係わるネットワークカメラの構成は第１実施形態と同様である。また第２実施形態の場合と同様に、カメラヘッドの姿勢差に応じた２つの補正テーブルを保持し、カメラヘッドの姿勢差、つまりチルト角度に応じて使用する補正テーブルが切り替えられるものとする。

図１２のフローチャートを参照して、パン動作が停止した際にパンチルト制御部１００８が実行するパン補正駆動処理Ｓ６０００を説明する。パンチルト制御部１００８はパン停止状態に移行すると、Ｓ６００１の処理を開始する。

Ｓ６００１でパンチルト制御部１００８は、チルト駆動開始時の位置情報を取得する。Ｓ６００２でパンチルト制御部１００８は、チルト動作が停止したか否かを判定する。チルト可動部が駆動中である場合、Ｓ６００２へ戻り、チルト動作が停止するまで待機する。また、チルト動作が停止した場合、Ｓ６００３へ進む。Ｓ６００３でパンチルト制御部１００８は、チルト駆動開始時とチルト駆動停止時とで補正テーブルの切り替えが発生するか否かを判定する。例えば、チルト駆動開始位置での角度が−１０度であって、チルト駆動停止位置での角度が−１５０度である場合、補正テーブルの切り替えが発生する。またチルト駆動開始位置での角度が−１０度であって、チルト駆動停止位置での角度が−３０度である場合、補正テーブルの切り替えが発生しない。補正テーブルの切り替えが発生しない場合、パンの補正駆動が不要であるため、本処理を終了する。補正テーブルの切り替えが発生する場合、Ｓ６００４へ進む。

Ｓ６００４でパンチルト制御部１００８は、パン駆動コマンドにより指定された目標位置に基づいて、現在のチルト停止位置に応じた補正テーブルを用いて目標位置に対応する補正値を取得する。例えば、パン駆動コマンドの目標位置が１７８度であり、チルト停止位置が−１５０度であるとき、図１０（Ｂ）の補正テーブルＢを用いて、エンコーダパルス数の補正値「１１」が取得される。
Ｓ６００５でパンチルト制御部１００８は、目標位置のエンコーダパルス数を、取得した補正値により補正する。例えば、本実施形態では第２実施形態での説明と同様に目標位置が１７８度のエンコーダパルス数は１７８０パルスとなり、この値に補正値「１１」を加算すると、
１７８０＋１１＝１７９１
となり、補正した目標位置は１７９１パルスとなる。

Ｓ６００６でパンチルト制御部１００８は、現在位置と目標位置から移動量を算出する。例えば、現在位置のエンコーダパルス数が１７８２パルスである場合、「目標位置−現在位置」により、
１７９１−１７８２＝９
となり、移動量は９パルスとなる。
Ｓ６００７でパンチルト制御部１００８は、Ｓ６００６で算出した移動量にしたがってパン駆動部１００６を駆動制御し、本処理を終了する。

本実施形態では、チルトの移動方向を切り替えながら連続して動作する場合に、チルト動作が停止したタイミングで補正値の切り替えが発生したか否かを判定する。チルト動作が停止したタイミングで補正値の切り替えが発生していれば、パンの補正駆動が行われる。よって、チルトの連続動作に伴うパン補正駆動の頻発による画像の見づらさの度合を低減できる。

［第４実施形態］
以下、図１３を参照して、本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態では、第１、第２、及び第３実施形態との相違点として、画像に対して部分的なマスク処理を施す実施形態にて、プライバシーマスク描画位置の補正を中心に説明する。

第１、第２、及び第３実施形態ではネットワークカメラのパンチルト可動部の停止位置誤差の補正について説明した。本実施形態では、エンコーダによるパンチルト可動部の位置情報を、停止位置だけでなくプライバシーマスクの描画位置にも利用する。プライバシーマスクの描画に際しては、パンチルト動作に伴って変化する撮影方向に応じてプライバシーマスクの描画位置も追従して移動させる必要がある。このプライバシーマスクの描画に用いるパンチルト位置情報に誤差があれば、プライバシーマスクの描画位置にも当然ずれが生じてしまう。エンドレス旋回機において、同一の撮影方向であるが可動部の位置としては異なる２つの位置でのプライバシーマスク描画位置の誤差は、１つの位置での描画位置の誤差に比べて大きくなる可能性がある。本実施形態では、誤差を含むパンチルト位置情報を正しい値に補正する補正値を保持し、補正したパンチルト位置情報を用いてプライバシーマスクの描画を行うので、より正確な位置にプライバシーマスクを描画できる。また、可動部の駆動源にステッピングモータを用いる場合、可動部が停止可能な位置、停止分解能はステッピングモータのステップ角で決まり、それよりも小さい角度の位置で停止させることはできない。エンコーダによる可動部の検出角度の検出分解能が停止分解能より高く、エンコーダによる検出角度をプライバシーマスクの描画位置に用いる場合、可動部の停止位置としては停止分解能の制限により誤差が生じ得る。しかし、プライバシーマスクの描画位置としては、エンコーダの高い検出分解能にて、より正確な位置に描画することができる。

図１３のフローチャートを参照して、画像処理部１００２が実行するプライバシーマスク描画処理Ｓ５０００を説明する。画像処理部１００２は、撮像部１００１による画像データの現像処理を終えると、プライバシーマスク描画処理Ｓ５０００を開始する。

Ｓ５００１で画像処理部１００２は、現在位置より、補正テーブルを用いて現在位置に対応した補正値を取得する。例えば、パン動作の現在位置が１７８度である場合、補正テーブルを用いて、エンコーダパルス数の補正値「−２」が取得されるものとする。Ｓ５００２で画像処理部１００２は、現在位置のエンコーダパルス数を、取得した補正値により補正する。例えば、パン可動部について３６０度で３６００パルスのエンコーダスケールである場合、現在のパンエンコーダパルス数が１７８２パルスであるとして、
１７８２−２＝１７８０
となる。エンコーダパルス数を角度値に変換すると、
１７８０×３６０／３６００＝１７８
となり、補正された現在位置は１７８度となる。

Ｓ５００３で画像処理部１００２は、補正後の現在位置からマスク描画位置を算出する。例えば、現在のパン位置が１７８度で水平画角が１０度であるとき、水平撮影画角は１７３度から１８３度の範囲となる。また、マスク描画位置が水平方向１７６度である場合、画像水平方向のマスク描画位置を画角からピクセルに変換すると、
（１７６−１７３）×１２８０／１０＝３８４
となり、３８４ピクセルとなる。

画像の垂直方向のマスク描画位置についても前記と同様に、画像処理部１００２は、チルト補正テーブルにより補正値を用いてチルト方向での現在位置を補正し、補正した現在位置よりマスク描画位置を算出する。
Ｓ５００４で画像処理部１００２は、算出したマスク描画位置にマスクを描画する処理を実行する。例えばマスク描画位置に矩形の黒色画像を重畳する処理が行われ、撮影画像が部分的に見えないように加工され、本処理を終了する。

本実施形態では、同一の撮影方向であるが、可動部の位置としては異なる２つの位置に対して、それぞれの補正値を用いて現在位置を補正する。これにより、可動部の位置として異なる２つの位置の間でのプライバシーマスクの描画位置誤差を低減できる。

尚、本実施形態では、任意の角度における補正値を列挙した補正テーブルを用いる方法について説明したが、これに限らない。例えば、マスク描画処理を行う度にカメラ内の処理で補正値を算出する方法でも構わない。この場合、カメラ内の補正値算出部がそれぞれの可動部の回転角度に対応する補正値を算出し、当該補正値により補正された現在位置にしたがってマスク描画位置が決定される。また、本実施形態では、現在位置の補正に１つの補正値を用いる方法について説明したが、これに限らない。例えば、チルト角度やズーム位置によって誤差値が異なる場合、チルト角度やズーム位置に応じて補正値が変更される。この場合も同様の処理により、プライバシーマスク描画の位置誤差を低減できる。また、パン（水平回転）とチルト（垂直回転）の２つの駆動部をもつカメラに限らず、他の駆動部をもつ装置にも適用可能である。例えば、光軸方向に回転するローテーション機構を有する装置において、当該機構により同様に、同一の撮影方向であるが可動部の位置としては異なる２つの位置の間で誤差が生じる場合が挙げられる。この場合にも前記と同様の処理により、プライバシーマスクの描画位置誤差を低減できる。また、可動部の回転角度を検出するエンコーダを搭載せず、ステッピングモータのステップ数で制御を行う可動部を有する機構の場合には、ステッピングモータのステップ数が補正される。この場合、カメラ内の補正値算出部は、ステッピングモータへの制御指令値であるステップ数に対応する補正値を算出する。この補正値を用いて、プライバシーマスクの描画位置を補正することで前記と同様の処理により、マスク描画位置誤差を低減できる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１０００ネットワークカメラ
１００１撮像部
１００２画像処理部
１００３システム制御部
１００６パン駆動部
１００７チルト駆動部
１００８パンチルト制御部

Claims

撮像部と、
駆動方向が異なる複数の可動部をそれぞれ駆動することで前記撮像部の撮影方向を変更する複数の駆動部と、
前記複数の可動部の回転角度を検出する検出部と、
前記検出部により検出される回転角度を取得して前記複数の駆動部を制御する駆動制御部と、
前記可動部の回転角度に対応する補正値をそれぞれに含む複数の補正テーブルと、を備え、
前記駆動制御部は、前記可動部の回転角度を閾値と比較することにより判定して前記複数の補正テーブルのいずれかを選択し、選択された補正テーブルを用いて、前記可動部の回転角度に対応する補正値を取得し、前記撮像部の撮影方向が同一であって前記複数の可動部の位置として異なる複数の位置に対して、前記駆動制御部は、前記可動部の回転角度に対応する補正値により前記可動部の目標位置を補正し、補正された値を用いて前記駆動部を制御することを特徴とする撮像装置。
前記複数の駆動部として、第１可動部を駆動する第１駆動部および第２可動部を駆動する第２駆動部を備え、
前記駆動制御部は、前記第１駆動部が停止した場合、前記第２駆動部により前記第２可動部の駆動が開始されたときに、前記検出部から前記第２可動部の回転角度を取得し、さらに前記第２駆動部が停止した場合に、前記第２可動部の駆動が開始されたときの前記第２可動部の回転角度および前記第２駆動部が停止したときの前記第２可動部の回転角度から得られる前記補正値により前記第１可動部の目標位置を補正し、補正された値を用いて前記第１駆動部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。
前記第１可動部の目標位置に対する補正値は、前記第２可動部の駆動により変更される前記撮像部の撮影方向ごとに異なる複数の補正値であり、
前記駆動制御部は、前記第１駆動部が停止した場合であって、前記第２可動部の駆動が開始されたときの前記第２可動部の回転角度および前記第２駆動部が停止したときの前記第２可動部の回転角度から、前記複数の補正値の切り替えが発生する場合、前記第２駆動部が停止したときに切り替えられた前記補正値により前記第１可動部の目標位置を補正し、補正された値を用いて前記第１駆動部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。
前記撮像部が撮像した画像を処理して、当該画像に部分的なマスクを施して描画する処理を行う画像処理部を備え、
前記撮像部の撮影方向が同一であって前記複数の可動部の位置として異なる複数の位置に対して、前記画像処理部は、前記可動部の回転角度に対応する補正値を用いて、前記検出部により検出された回転角度を補正し、補正された値を用いて算出した描画位置に前記マスクを描画する処理を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記駆動部は、前記可動部を駆動するステッピングモータを有しており、
前記駆動制御部は、前記可動部の回転角度に対応する補正値により、前記ステッピングモータのステップ数を補正することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記複数の可動部は、前記撮像部のパンニング動作に係る可動部およびチルティング動作に係る可動部であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像装置。
撮像部と、
駆動方向が異なる複数の可動部をそれぞれ駆動することで前記撮像部の撮影方向を変更する複数の駆動部と、
前記複数の可動部の回転角度を検出する検出部と、
前記検出部により検出される回転角度を取得して前記複数の駆動部を制御する駆動制御部と、
前記可動部の回転角度に対応する補正値をそれぞれに含む複数の補正テーブルと、
を備える撮像装置にて実行される制御方法であって、
前記可動部の回転角度を前記検出部が検出するステップと、
前記駆動制御部が前記検出部により検出される回転角度を取得するステップと、
前記駆動制御部が前記可動部の回転角度を閾値と比較することにより判定して前記複数の補正テーブルのいずれかを選択し、選択された補正テーブルを用いて、前記可動部の回転角度に対応する補正値を取得するステップと、
前記撮像部の撮影方向が同一であって前記複数の可動部の位置として異なる複数の位置に対して、前記駆動制御部が前記可動部の回転角度に対応する補正値により前記可動部の目標位置を補正し、補正された値を用いて前記駆動部を制御するステップを有することを特徴とする撮像装置の制御方法。