JP7471251B2 - 電動ズームカメラ及びその制御方法 - Google Patents
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Description
例えば、電動ズームレンズのズーム倍率がTELE端に到達した後に、電子ズームを併用することによって、所望のズーム倍率を得る方法が採用されている。
このため、ズームレンズの位置がTELE端に達してから、電子ズームが起動するまでには、数十msecから数百msecの時間を要する。
その結果、ズームの指令を出し続けているユーザから見ると、電動ズームから電子ズームに切り替わる際にタイムラグが生じ、ズーム処理が一旦停止したように見えることとなる。
そこで、本発明では、電動ズームから電子ズームへの切替え時に発生するタイムラグを抑制し、電動ズームから電子ズームへのスムーズな切替えを実現することを目的とする。
前記現在画像記憶部が、撮像素子から供給された第1の画像を保存する工程、
前記過去画像記憶部が、前記第1の画像よりも過去の画像である第2の画像を保存する工程、
前記画像比較処理部が、前記第1の画像と前記第2の画像を比較して、前記第1の画像と前記第2の画像との画角の変化の有無を判定する工程、
前記連動制御部が、ズーム指令が継続中の場合であって、前記画像比較処理部において、前記画角の変化がないと判定したときには、電子ズーム処理を行う信号を送信する工程を有している。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施をするための形態における説明により明らかにされる。
また、「ズーム倍率」とは、電動ズームレンズの倍率を意味し、レンズ位置が原点の場合のズームレンズの焦点距離を1とした場合に、ズーム撮影時のズームレンズの焦点距離を比で表したものである。
また、「制御値」とは、レンズ位置を電動制御する際のパラメータであって、例えば、ポテンショメータのポテンショ電圧を用いることができる。
また、「入力画像」とは、撮像素子であるセンサから供給される画像データを意味する。
図1は、本開示における電動ズームカメラ100の構成図である。図1に示されたズームレンズ101は、フォーカスレンズ、ズームレンズ、アイリスなどから構成されるとともに、これらをモータで制御することが可能となっている。このため、モータの駆動によってレンズの焦点距離を変えれば、所望の画角の画像を撮影することができる。ズームレンズの構成は上記したものに限らず、多種多様な構成を採用することができる。
また、フォーカス、ズームなどの各レンズ群には、ポテンショメータが備え付けられており、ポテンショ電圧によって、それぞれの各レンズの位置を知ることが可能となっている。
また、ズームレンズやフォーカスレンズのポテンショメータのポテンショ電圧106は、ズームレンズからアナログ/デジタル変換器(ADC)107を経て、デジタル情報の画像データとしてFPGA103に送信される。
また、画像処理・制御部には、画像記憶部104が含まれており、FPGA103における画像処理に必要な画像を保存することができる。画像記憶部104及びこれに含まれる現在画像記憶部301、過去画像記憶部311は不揮発性メモリーやその他の記憶デバイスで構成することができる。
図2は、本開示における電動ズームレンズ付きの電動ズームカメラ100を、電動ズームカメラシステム200に適用した場合の実施形態を示している。
電動ズームカメラシステムは、電動ズームカメラと、画像モニタ機能を兼ねた制御端末201から構成される。
そして、電動ズームカメラ100と制御端末201の間は、一般的にはLANケーブル250で接続され、画像データや制御情報を送受信することができる。
なお、電動ズームカメラ100と制御端末201の間の通信経路は、例えば、無線通信を経たものであってもよいし、ネットワークであってもよい。
また、電動ズームカメラ100の撮影範囲を変更するために、ユーザ210は制御端末201を操作して撮影方向、撮影倍率などを変更することができる。そして、ユーザ210は、電動ズームカメラ100に対するズーム指令を、制御端末を介して電動ズームカメラ100に送信することができる。
この場合、ユーザ210はズーム指令として、特定のズーム倍率を数値等で指定してよいし、制御端末の画像モニタを見ながらズーム指令を発信し続けてもよい。
また、電動ズームカメラのズームアップの速度を、高、中、低などと選択してズーム指令を発信してもよい。
このため、電動ズームカメラ100では、ユーザ210からズーム指令が発信されているか否か、どのようなズーム指令の内容かを常に把握できることとなっている。
その他、撮影した画像に画像処理を施したり、特定の被写体を自動追尾して記録することが可能な場合もある。
次に、図3を用いて、実施例1の画像処理・制御部102の構成について説明する。
図3に示す実施例1の構成においては、現在画像記憶部301は、センサ108から逐次供給される画像(入力画像)のフレーム画像データを保存し、過去画像記憶部311、画像比較処理部330及び電子ズーム処理部360に画像データを供給することができる。
また、過去画像記憶部311は、現在画像記憶部301から、1フレーム前のフレーム画像データの供給を受け、これを保存する。
現在画像記憶部301及び過去画像記憶部311は、いずれも基本的には1フレーム単位で画像データを保持するが、必ずしも1フレームに限定されるものではなく、1フレーム以下のデータで保持してもよい。
画像比較処理部330は、過去画像記憶部311と現在画像記憶部から供給された画像の比較を行い、現在画像記憶部301から供給された画像が、過去画像記憶部311から供給された画像と比較して、画角が狭まっているるか否かを検知する。これによって、電動ズームが有効に機能しているか否かを判断することが可能となる。
具体的な画像比較の手法としては、様々な手法を採用することが可能であるが、2つの画像(例えば、現在画像記憶部301と過去画像記憶部311)について、一方の画像の特定領域に対応する他方の画像の特定領域との整合度を計算するSAD(Sum of Absolute Difference)等のテンプレートマッチング手法を用いてもよいし、その他の画像データの異同を検知するパターンマッチング手法等を用いてもよい。そして、これらの手法はソフトウエアで実現されてもよいし、ハードウェアの回路によって実現されてもよい。
一方、現在画像記憶部301に保存された画像が、過去画像記憶部311に保存された画像の全体とテンプレートマッチングの類似性が最も高い場合には、画角は狭まっておらず、画角が変化していないと判断することができる。
つまり、ズーム指令110が送信されているときは、現在画像記憶部301に保存される画像データは、過去画像記憶部311に保存された画像データをズームアップしたものとなるので、ズーム処理が通常に実施されていれば、現在画像記憶部301に保存される画像データと過去画像記憶部311に保存された画像データは一致しない。そして、現在画像記憶部301に保存される画像データが、過去画像記憶部311に保存された画像データと一致している場合は、ズーム処理がなされておらず、電動ズームレンズのズーム倍率がTELE端に到達した状態であると考えられる。
そして、現在画像記憶部301から供給された画像と過去画像記憶部311から供給された画像の一致性のみを検知する場合には、画像比較処理部330の判断手法には、テンプレートマッチング以外にも様々な手法を用いることが可能である。
連動制御部340は、画像比較処理部330によって判断された、画角が狭まっているか否かの情報、画角が変化しているか否かの情報又は画像の一致性についての情報と、ズーム指令110が送信されているか否かの情報とに基づき、電動ズーム制御部350及び電子ズーム処理部360に対する処理を送信する。
また、(2)画像比較処理部330が画角が変化していないと判断し、かつ、ズーム指令110が送信されているときは、電子ズーム処理部360に対して、電子ズーム処理を実行する制御信号を送信する。
さらに、(3)ズーム指令110がない場合には、電動ズーム制御部350及び電子ズーム処理部360に対して、電動ズーム制御、電子ズーム処理を止める制御信号を送信する。
電動ズーム制御部350は、連動制御部340から電動ズームを継続する信号が送信された場合には、電動ズーム操作が所定のズーム倍率まで達するように制御信号を送信する。
電子ズーム処理部360は、連動制御部340から電子ズーム処理を行う信号が送信された場合には、現在画像記憶部301に保存された画像データに対して電子ズーム処理を適用し、所定のズーム倍率となるように画像処理を行い、画像処理を行った画像データをを操作端末に送信する。
図4では、本実施例で示した構成を採用した場合の処理手順をフローチャートとして記載している。以下工程ごとに説明する。
(ステップ401)現在画像記憶部301に、撮像素子から供給された第1の画像を保存する。
(ステップ402)過去画像記憶部311に、例えば、現在画像記憶部301に1フレーム前に保存されていた画像を第2の画像として保存する。この第2の画像は第1の画像よりも過去の画像であればよい。
(ステップ403)画像比較処理部330において、第1の画像と前記第2の画像を比較する。
(ステップ404)第1の画像が第2の画像と比較して画角の変化があるか否を判定する。
(ステップ405)ステップ404において画角の変化があると判定された場合には、その時点でのズーム指令の有無を判定する。
(ステップ406)ステップ405において、ズーム指令が継続していると判定された場合には、連動制御部340は、電動ズーム処理を継続する信号を送信する。
(ステップ407)ステップ404において画角の変化があると判定された場合にも、その時点でのズーム指令の有無を判定する。
(ステップ408)ステップ405又はステップ407において、ズーム指令が継続していないと判定された場合には、連動制御部340は、電動ズーム処理を停止する信号を送信する。
(ステップ409)ステップ407において、ズーム指令が継続していると判定された場合には、連動制御部340は、電子ズーム処理を実施する信号を送信する。
このため、ズームレンズ位置をポテンショ電圧によって検知し、ズームレンズの位置がTELE端に達したことを検知し、その後に電子ズームを起動する従来の場合に比較すると格段に早期に電子ズームへの切り替えを行うことができる。
その結果、1フレームの時間内で、電動ズームから電子ズームへの切り替えが行われることから、ユーザは、ズーム制御中に電動ズームから電子ズームへの切り替えのタイムラグを感知することなく、スムーズなズーム操作実感することができる。
次に、図5を用いて、実施例2の画像処理・制御部102の構成について説明する。
実施例2における現在画像記憶部301及び過去画像記憶部311の構成は実施例1と同様であるので、説明は省略する。
実施例2においては、画像比較処理部330を予測画像生成部410と画像比較部420によって構成している。画像比較部420は、現在画像記憶部301から供給された画像と予測画像生成部410から供給された画像との比較を行うこととなる。
予測画像生成部410は、過去画像記憶部311に保存された第2の画像から、電動ズームが適正に駆動している場合に、例えば、1フレーム後に撮影される画像を予測して生成する。
電動ズームのズームアップの速度は、目標となるズーム倍率を指定する場合や所望のズームアップの速度が選択されている場合に応じて、ズーム指令110の信号内容を参照して算出し、これに基づいて1フレーム後の予測画像、つまり、拡大画像を生成する。
なお、予測画像生成部410が生成する予測画像は、1フレーム後の予測画像に限定されるものではなく、過去画像記憶部311に保存された画像から2フレーム後、3フレーム後などの複数の予測画像を生成してもよい。
予測画像は、過去画像記憶部から供給された画像に対して、ズーム指令に応じた拡大画像を作成するものであるから、様々な画像処理技術を用いて作成することができる。
画像比較部420における画像比較の手法は、実施例1で説明した画像比較処理部330と同様であるので、説明は省略する。
実施例2においては、画像比較部420は、現在画像記憶部301及び予測画像生成部410から供給される画像データに基づき、両画像の一致性を判断する。
連動制御部340は、画像比較部420によって判断された、現在画像記憶部301及び予測画像生成部410から供給される画像が一致しているか否か、つまり現在画像記憶部301に保存された画像が、過去画像記憶部311に保存された画像から適正にズームアップされた画像であるか否かの情報と、ズーム指令110が送信されているか否かの情報とに基づき、電動ズーム制御部350及び電子ズーム処理部360に対する処理を送信する。
また、(2)画像比較部420が現在画像記憶部301及び予測画像生成部410から供給される画像が一致していないと判断し、かつ、ズーム指令110が送信されているときは、電子ズーム処理部360に対して、電子ズーム処理を実行する信号を送信する。
さらに、(3)ズーム指令110がない場合には、電動ズーム制御部350及び電子ズーム処理部360に対して、電動ズーム制御または電子ズーム処理を止める信号を送信する。
現在画像記憶部301に、撮像素子から入力された第1の画像データを保存し、
過去画像記憶部は、例えば、1フレーム前に現在画像記憶部301に保存されていた第2の画像データを保存している。そして、予測画像生成部410は、1フレーム前の画像である第2の画像から、その時のズーム指令によって想定されるズーム倍率に応じた拡大画像を生成し、画像比較部420が、前記第1の画像データと拡大画像のデータを比較して、前記第1の画像が前記拡大画像と一致している否かを判定する。
そして、連動制御部340は、ズーム指令が継続中の場合であって、画像比較処理部330において、第1の画像が前記拡大画像と一致していないと判定されたときには、電子ズーム処理を行う信号を発出することとなる。
例えば、電動ズームカメラにおける画像処理・制御部で実行している機能は、電動ズームカメラシステムの制御端末で行うこととしてもよいし、ネットワークで接続されたその他のデバイスで行うこととしてもよい。
また、上記の実施例では、過去画像記憶部311は、現在画像記憶部301から供給されたフレーム画像データを保存する形態を説明した。しかし、過去画像記憶部311は、現在画像記憶部301に保存されている画像データよりも過去の画像データを保存すればよく、過去画像記憶部311に保存される画像データは、現在画像記憶部301を介さずに過去画像記憶部311に供給さたものであってもよい。
また、上記の実施例では、過去画像記憶部311は1つだけの例を示したが、過去画像記憶部は複数あってもよい。
また、上記の実施例では、過去画像記憶部311に保存された画像は、現在画像記憶部301に保存された画像の1フレーム前の画像であるとして説明した。しかし、過去画像記憶部311は、現在画像記憶部301に保存されている画像データよりも過去の画像データであればよく、1フレーム前の画像に限定されるものではない。過去画像記憶部311に保存された画像と現在画像記憶部301に保存された画像データのフレーム差は、複数フレーム分であってもよい。
また、上記の実施例では、画像比較処理部と連動制御部はそれぞれ別の機能部として説明したが、これらは一体で構成されてもよい。また、別の機能部として構成した場合であっても、それぞれの機能の範囲は適宜変更することも可能であり、一方の機能を他方に移すことも可能である。
さらに、本開示の技術は監視カメラのみに適用されるものではなく、ズーム機能を有する他の光学装置に適用することも可能である。
Claims (4)
- 電動ズームレンズ及び電子ズーム処理部を有する電動ズームカメラにおいて、
現在画像記憶部、過去画像記憶部、画像比較処理部及び連動制御部を有し、
前記現在画像記憶部は、撮像素子から供給された第1の画像を保存し、
前記過去画像記憶部は、前記第1の画像よりも過去の画像である第2の画像を保存し、
前記画像比較処理部は、前記第1の画像と前記第2の画像を比較して画角の変化の有無を判定し、
前記連動制御部は、ズーム指令が継続中の場合であって、前記画像比較処理部において、前記画角の変化がないと判定されたときは、電子ズーム処理を行う信号を送信する
ことを特徴とする電動ズームカメラ。 - 請求項1に記載の電動ズームカメラにおいて、
前記画角の変化の有無の判定は、前記第1の画像と前記第2の画像との一致性によって判定する
ことを特徴とする電動ズームカメラ。 - 請求項1に記載の電動ズームカメラにおいて、
前記画像比較処理部は、予測画像生成部と画像比較部を有し、
前記予測画像生成部は、前記第2の画像をズーム指令に応じて拡大した拡大画像を生成し、
前記画像比較部は、前記第1の画像と前記拡大画像のを比較して、前記第1の画像と前記拡大画像との一致性を判定し、
前記連動制御部は、ズーム指令が継続中の場合であって、前記画像比較部において、前記第1の画像が前記拡大画像と一致していないと判定されたときは、電子ズーム処理を行う信号を送信する
ことを特徴とする電動ズームカメラ。 - 現在画像記憶部、過去画像記憶部、画像比較処理部、連動制御部、電動ズームレンズ及び電子ズーム処理部を備える電動ズームカメラにおいて、
前記現在画像記憶部が、撮像素子から供給された第1の画像を保存する工程、
前記過去画像記憶部が、前記第1の画像よりも過去の画像である第2の画像を保存する工程、
前記画像比較処理部が、前記第1の画像と前記第2の画像を比較して、前記第1の画像と前記第2の画像との画角の変化の有無を判定する工程、
前記連動制御部が、ズーム指令が継続中の場合であって、前記画像比較処理部において、前記画角の変化がないと判定したときは、電子ズーム処理を行う信号を送信する工程
を有する電動ズームカメラの制御方法。
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