JPH08506225A

JPH08506225A - ラインモニタシステム

Info

Publication number: JPH08506225A
Application number: JP6516488A
Authority: JP
Inventors: ジョンアリグザンドロビクス，ピーター
Original assignee: ジョンアリグザンドロビクス，ピーター
Priority date: 1993-01-20
Filing date: 1994-01-20
Publication date: 1996-07-02
Also published as: EP0680682A1; EP0680682A4; CN1118209A; WO1994017635A1

Abstract

(57)【要約】空間内の１平面の時間履歴を表示する画像を発生するよう、所定期間にわたって空間内の平面をモニタするための装置および方法である。ライン画像センサ（２）は空間内の平面の一連のライン画像を捕捉し、これらライン画像は固体メモリ（３）に記憶できるようＡ／Ｄコンバータ（４）によってデジタル情報に変換される。ライン画像センサ（２）と記憶メモリ（３）とは同期状態で作動するように結合されており、ラインモニタシステムの作動レートを最大にすると共に、ラインモニタシステムの作動レートを調節するための単一手段となっている。これら一連のライン画像は遠近ひずみが補正される。空間内の平面の時間履歴画像を発生するため、コンピュータ（７）により固体メモリ（３）からライン画像を検索することができる。コンピュータ（７）は時間履歴画像を発生するように、互いに隣接した一連のライン画像をディスプレイする。本発明はゴール判定フォトカメラを含む多数の用途を含む。

Description

【発明の詳細な説明】ラインモニタシステム背景技術本発明は、ラインをモニタするための方法および装置に関する。特に本発明はゴールラインをモニタし、ゴールのフォト（光）画像を作成するための方法および装置に関する。スポーツイベント、例えば競馬、グレイハウンドドッグレースおよび陸上競技では、視覚的な記録を残し、競技者がゴールラインを横断する順位および時刻を決定するため、競技者のゴールラインの横断の写真による記録を得る必要がある。このような写真の記録を得る１つの方法は、特別に設計されたゴール判定写真カメラを用いることであり、このカメラは従来のカメラのアパーチュア（視野絞り）の代わりにスリットアパーチュアを用い、ゴールラインにてある期間にわたって単一の連続写真を撮るようになっている。かかるカメラは、周辺エリアでなくて、ゴールラインだけの像をフィルムに投影するようなスリットアパーチュアを有している。競技者がゴールラインに近づくにつれてスリットアパーチュアが開けられ、一定の速度でスリットアパーチュアの後方を連続的に移動するフィルムが通過される。フィルムがスリットアパーチュアを通過し、競技者がゴールラインを通過する際、所定時間にわたってゴールラインの一次元像が連続的に撮られる。この結果得られる写真は、時間的にはスナップショット写真に類似しているようであるが、実際はラインカメラから見たゴールラインにおける事象の時間的な履歴の写真となっている。この結果、単一のゴールラインのフォト画像から、どの競技者が最初にゴールラインを横断したかを判定できるだけでなく、すべての競技者がゴールラインを横断した時間的な順を判定することもできる。かかるゴールライン写真システムは、一連の静止コマ（フレーム）よりも大きな利点があるが、このシステムは主に機械的な部品からなる古い技術を利用している。更にゴールのフォト画像を撮影してからゴールのフォト画像を利用できるようになるまでの時間を最小にし、運営者ができるだけ早く競技者のゴール順位を決定できることが極めて重要である。公知のフィルム技術を利用する場合、カメラからフィルムを取り出し、これを現像し、このフィルムを利用できるようになる前にゴールフォト画像を固定しなければならない。きわどい判定をするため、ゴールフォト画像の一部を拡大しなければならない場合、現像処理に更に時間がかかる。現像処理および拡大中にフィルムが変形することがあるが、これにより、得られる像にエラーが生じることとなる。更に高速事象を記録するのに必要な高速フィルム（通常、ＡＳＡ１０００以上の定格）は、特に拡大された場合、解像度が低下し、グレイ階調が数種類異なっているだけである。更に、ゴール写真判定カメラではカラー写真は使用できない。この理由は、カラーフィルムは現像に時間がかかりすぎ、高速カラーフィルムの解像度は特に貧弱であるからである。ビデオカメラおよびゴール写真画像を記録するその他の電子的手段の出現により、上記問題の少なくともいくつかを克服しようとする試みがなされた。しかしながら、ビデオカメラおよび映画カメラは一連の静止画像を撮影するものであり、きわどい判定状況で、特に競技者が極めて高速度で移動している際に、勝利者を決定するには、これらカメラのフレームレートは十分高いとは言えないので、これらカメラの結果は満足することができなかった。より最近になって、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）技術により、ゴールフォトシステムが更に進歩した。例えばＥＰ８６３０４６１０．８号（ヤマグチシネマコーポレーション）およびＡＵ５７０５０／９０号（オメガエレクトロニクスソシエテアノニム）は、かかる電子式ゴール判定フォトカメラの２つの異なる実現例を開示している。しかしながらこれらシステムは、その低い解像度、複雑なバッファ回路が必要なこと、およびデジタルデータかアナログビデオ信号を再生することが必要であることにより能力が限られている。このようなことは、画質および画像の精度を低下するだけでなく、画像にエラーやゆがみを生じる恐れが大きくなる。更に、公知のゴール判定フォトカメラでは、遠近ひずみがひどく、このような現象を補償できない。このような現象は、観察者から遠い物体は観察者により近い物体よりも小さく見えるという事実によって生じるものである。従って、ゴールフォトシステムは空間内のある平面の点状の観察者であるので、ゴールフォトシステムは自然な遠近ひずみ現象を受けるわけである。従って、遠近ひずみ補正手段のないゴールフォト画像では、現在のところ、観察者から異なる距離にある２人の競技者の間の走行トラックに沿った空間内の距離または時間を正確に区別することはできない。例えば一方の競技者が内側のバリアの近くに位置し、他方の競技者が外側のバリアの近くに位置するような、２人の競技者間の判定がきわどくなっているようなレースにおいて、従来のスリットアパーチュアによる遠近ひずみにより、どちらの競技者が前方にいるかを正確に判定することは不可能となる。更に遠近ひずみ現象はゴール判定フォトカメラにおいてゆがんだ画像を発生させる。この理由は、カメラから観察してゴール判定フォトカメラから最も遠くに位置する競技者は、カメラにより近い競技者よりも短い見かけ上の距離を走っているように見えるからである。従って、ゴール判定フォトカメラはより遠い競技者おりも近くの競技者に対してよりぼけた画像を記録し、ゴールフォト画像に大きなひずみが生じることとなる。これにより、カメラにより近い方の競技者が実際に有利となる。かかるエラーは電子式ゴールフォトシステムでは更に増長される。その理由は、電子システムにおける画像は連続画像でなく、一連の不連続なデジタル状のフレーム画像となっているからである。各不連続なゴールライン画像では、カメラにより近い方の物体は、カメラから見てより近くの物体よりも長い距離を走行し、画像が記録されていない期間中、より近くの物体に対しては、より長い距離の見かけ上の走行が記録されないことになる。遠近ひずみは不正確な画像を発生させ、この不正確な画像はゴールラインにおける事象の真の画像ではなく、その結果、きわどい判定状況下でで不正確な判定がなされる可能性がある。発明の概要本発明は、上記問題を解消しようとする改善されたラインモニタシステムを提供せんとするものである。本発明の一特徴によれば、空間内の１平面をモニタするためのラインモニタシステムであって、所定の期間にわたって空間内の平面の複数のライン画像を捕捉するためのライン画像捕捉手段と、ライン画像の遠近ひずみ補正を行うための遠近ひずみ補正手段と、ライン画像を記憶するための画像記憶手段とを備え、空間内の平面の時間履歴を示す遠近ひずみの補正された画像は記憶手段に記憶されていたライン画像から構成でき、ライン画像を互いに隣接させることにより、ディスプレイ手段に遠近ひずみ補正された画像をディスプレイできる、ラインモニタシステムが提供される。本発明の別の特徴によれば、空間内の１平面をモニタするためのラインモニタシステムであって、所定期間にわたって空間内の平面の複数のライン画像を捕捉するためのライン画像捕捉手段と、ライン画像を記憶するための画像記憶手段と、ラインモニタシステムの作動レートを調節できるよう、ライン画像捕捉手段と画像記憶手段とを同期させて作動させるための同期手段とを備え、空間内の平面の時間履歴を表示する画像は、記憶手段に記憶されたライン画像から構成でき、ライン画像を隣接させることによりディスプレイ手段に画像をディスプレイできるラインモニタシステムが提供される。本発明の別の特徴によれば、空間内の１平面をモニタする方法であって、所定期間にわたって空間内の平面の複数のライン画像を捕捉するためのライン画像捕捉手段を位置決めする工程と、斜視ひずみのためにライン画像を補正する工程と、上記期間にわたって複数のライン画像を捕捉すると共に、これらライン画像をデジタル記憶手段に記憶する工程と、所定期間にわたる空間内の平面の時間履歴を表示する斜視ひずみが補正された時間履歴画像を構成すると共に、これらライン画像を隣接させることにより、ディスプレイ手段に時間履歴画像をディスプレイする工程とを備えた、ラインモニタ方法が提供される。図面の説明以下、添付図面を参照して例示のみにより本発明の好ましい実施例について説明する。第１図は、本発明の好ましい実施例の主要部品のブロック図である。第２（ａ）図は、ゴールフォトカメラを有する走行トラックにおけるゴールラインの平面図であり、第２（ｂ）図は、ゴールラインの正面図である。第３図は第１図の好ましい実施例のより詳細なブロック図である。第４（ａ）図は、本発明の好ましい実施例によるゴールフォトカメラの背面図であり、第４（ｂ）図は第４（ａ）図のゴールフォトカメラの側面図である。第５図は、本発明の好ましい実施例による遠近ひずみ補償されたラインセンサを示す。好ましい実施例の説明ラインモニタシステムは、ある期間にわたって、空間内の一平面における事象の発生を記録すべき場合に用途がある。例えば陸上競技では、競技結果は競技者がゴールライン（winning line）を横断する順位および時間によって決定されるものと誤って考えられている。しかしながら実際には、競技の終了点において競技者が通過するのは、ゴール平面であり、競技結果を決定するのに用いられるのは競技者がこの平面を横断する順位および時間である。かかる平面の側面は、空間における１本のラインに見え、所定の期間にわたって空間内のこのラインを観察すると、そのエッジ部から見た平面の時間的な履歴のプロフィルを作成することが可能である。本発明の好ましい実施例では、ラインモニタシステムではゴールラインに設けられたゴールフォトカメラ（photo finish camera）となっている。第１図のラインモニタシステムは、ゴールフォトシステム１（photo finish system）であり、このフォトシステム１はライン画像センサ２を有するＣＣＤ（電荷結合デバイス）ラインカメラを備えたライン画像捕捉手段と、固体メモリ３から成る記憶手段と、スクリーン（図示せず）を有するコンピュータ７を備えたディスプレイ手段を有する。ＣＣＤライン画像センサ２は、ライン画像を捕捉できる感光性ダイオードの一次元アレイである。代表的なライン画像センサは、直線ラインに位置し、ゴールラインに一致させることができる複数の感光性ダイオードから構成される。固体メモリ３はセンサ２により捕捉された画像を記憶できる。データを記憶できる速度およびメモリの信頼性を最大にするためには、固体メモリ３に対してスタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）を使用することが好ましい。センサ２を制御してライン画像を捕捉するのにコンピュータ７を使用できるし、また、ラインモニタシステムを制御するのに別個の制御パネルを設けることもできる。コンピュータ７はセンサ２により捕捉された画像を見るのに、固体メモリ３と相互に作動することもできる。コンピュータ７はセンサコントローラ６を介してセンサ２を制御でき、メモリコントローラ５により固体メモリ３が制御される。第２（ａ）図および第２（ｂ）図に示すように、使用の際はゴールフォトシステム１は、ゴールフォトシステム１のうちのセンサ２により撮影されるライン画像がゴールライン５０が通過する、地面に垂直な平面の側面の外観に対応するように、ゴールポスト観察ボックス５１内のゴールライン５０に設置されている。ゴールライン５０を通過する競技者はゴールライン平面のライン画像としてゴールフォトシステム１により記録される。競技者がゴールラインに近づくと、コンピュータ７はセンサコントローラ６およびメモリコントローラ５に準備させる。メモリコントローラ５は固体メモリ３をリセットし、このメモリがセンサ２からのゴールラインのライン画像を受信する準備をさせる。センサコントローラ６はセンサ２を初期化し、センサ２から固体メモリ３へのライン画像の伝送を同期化する。ゴールフォト画像を捕捉すると、センサ２はラインセンサ２内の感光性ダイオードセンサの列によりゴールラインが位置している平面のライン画像を検出する。感光性ダイオードの各々により受信される光強度に対応する一連の電圧レベルが発生される。センサ２からのこれらアナログ電圧信号は、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ４へ送られ、コンバータは各ダイオードの電圧出力をライン画像内の１つのピクセルの情報を表示するデジタル値に量子化する。センサコントローラ６は固体メモリ３に画像の記憶準備が完了したことをメモリコントローラ５へ伝え、メモリコントローラ５の制御により固体メモリ３にライン画像のピクセルが記憶される。好ましい実施例では、ライン画像がセンサ２により連続的に受信され、従来の非同期回路によって生じるような遅れを生じることなく、固体メモリ３に記憶されるよう、センサ２と固体メモリ３とは同期して作動する。これにより、ライン画像リアルタイムで捕捉し、記憶できるように、ライン画像を捕捉できるレートが速くなる。更に、センサ２とメモリ３と接続回路とは同期して作動するので、クロックレートを変えるだけで画像の捕捉レートを変えることができる。ゴールフォト画像を作成するのに十分なライン画像が受信されるか、または固体メモリ３が満杯状態となった時メモリコントローラ５がこのプロセスを停止すれば、このライン画像捕捉プロセスはコンピュータ７によって停止される。ゴールフォト画像捕捉プロセスが完了した後、コンピュータ７はライン画像を受信する準備が完了したことをメモリコントローラ５に伝えることにより、固体メモリ３からライン画像を抽出する。メモリコントローラ５は固体メモリ３がデータを送るための準備をさせ、固体メモリ３はコンピュータ７に対しライン画像をピクセルごとに送る。本発明の別の好ましい実施例では、コンピュータ７はメモリマップ状アドレスとして直接固体メモリ３をアドレス指定できる。別の好ましい実施例では、コンピュータ７へ送られるデータの一体性を保証するよう、コンピュータ７を直接メモリ３に接続して、同期作動することも可能である。コンピュータ７がライン画像のすべてを受信すれば、コンピュータ７はゴールラインの時間履歴であるゴールフォト画像を作成する。これはディスプレイ、例えばコンピュータスクリーンに個々のライン画像を横に並べるかこれをハードコピー媒体にプリントすることにより行われる。ゴールフォト画像が作成されると、コンピュータ７を使ってゴールフォト画像のうちの特定エリアをズームし、ゴールフォト画像内の関心のあるエリアを拡大することが可能である。更に、例えば画像のシェーディング（階調）およびコントラストを改善するよう、電子フィルタリングおよび画像処理を利用して画質を改善することも可能である。第３図は、第１図のゴールフォトカメラシステムの部品をより詳細に示すブロック図である。このゴールフォトカメラシステムのセンサ２は、変化する光強度にを検出できる感光性ダイオード２２の直線アレイ上にゴールラインの画像を合焦するレンズ２１を有する。感光性ダイオードはコンパクトで、頑丈で、電力消費量が少なく、解像度が高く、高感度であるので、特に有利である。同様な結果を得るのに他の光センサを使用することもできる。本発明の好ましい実施例では、コンピュータ７はカメラ制御およびラインがぞうの捕捉に専用のコンピュータでもよいし、また適当なソフトウェアで作動し、固体メモリおよびセンサと通信するよう、インターフェースカードをコンピュータに挿入するような従来のパソコンでもよい。ゴールフォト画像を撮影する際、ゴールフォトカメラシステム１のオペレータはセンサ２および固体メモリ（本例ではＳＲＡＭ２７である）を制御してゴールラインの画像を捕捉するようにコンピュータ７に命令することができる。これとは別に、接近センサ３５を使用することもできる。このセンサ３５は一般に、ゴールラインのごくわずか手前にトラックを横断するように接続され、コンピュータに結合されているので、競技者がこの接近センサ３５通過すると、コンピュータ７はシステムが画像捕捉シーケンスを開始するように命令するようになっている。ライン画像を捕捉することを続ける命令が出されると、コンピュータ７はゴールフォト捕捉シーケンスを開始すべきコマンドを制御ポート３２に書き込む。制御ポート３２はスタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）２７をリセットするメモリアドレスコントローラ２８と通信し、このメモリアドレスコントローラ２８のメモリアドレス発生部分をリセットし、センサ２を初期化するようにフレームコントローラ２５へ伝え、センサ２がライン画像の捕捉を開始することを命令する。フレームコントローラ２５はセンサを作動させることをセンサタイミングおよび同期コントローラ２４に命令することによりカメラを初期化する。センサタイミングおよび同期化コントローラ２４は、ライン画像の捕捉および記憶を同期化するための適当なタイミングシーケンスを送ることにより、フォトダイオード２２と通信する。センサ２はフォトダイオードアレイ２２内のダイオードの各々の光強度読み取り値に対応する電圧レベルを出力するアナログデバイスである。これらアナログ電圧信号はブラック基準コントローラ２３へ送られ、ここで電圧信号はダーク基準値と比較され、グレイスケール内の画像を較正すると共に、温度変化に対して捕捉データを補償して忠実度を保証する。補償後、電圧レベルはＡ／Ｄコンバータ４へ伝送される。センサタイミングおよび同期コントローラ２４は、１つのライン画像の終了部に達したことをフレームコントローラ２５へ伝え、フレームコントローラ２５はこれをＡ／Ｄコンバータ４へ伝える。Ａ／Ｄコンバータ４は、各ダイオードの光強度出力がライン画像内の１つのピクセルに対応するデジタル値に変換されるように、アナログ情報をデジタル化する。次にピクセルの値の各各がバッファ２６を介してＳＲＡＭ２７に利用可能となる。最初のピクセルが捕捉されると、フレームコントローラ２５はメモリにピクセルを送る準備が完了したことをメモリアドレスコントローラ２８に伝える。メモリアドレスコントローラ２８は、Ａ／Ｄコンバータ４からのピクセル情報を記憶できる場所に対応するアドレスを、アドレス２７に対して発生する。メモリアドレスコントローラ２８は、ライン画像の捕捉ピクセルをＳＲＡＭ２７内で逐次記憶するように、自動インクリメントＦＩＦＯスタックのように働くよう、ＳＲＡＭ２７を制御する。メモリアドレスコントローラ２８は同期的に選択されたメモリアドレスを発生し、各ピクセルを表示するデータに対するユニークなアドレスを与える。このメモリアドレスコントローラ２８は使用されるメモリサイズを収容するよう、カスケード接続された同期クロック制御されるアップ／ダウンカウンタ回路から構成できる。例えば、標準的な７４Ｆ１９３ＴＴＬシリーズのビルディングブロック集積回路チップを使用することができる。カスケード接続された同期カウンタ回路は、メモリに与えられるデータと共に同期制御信号を供給するだけで各メモリ位置を逐次アドレス指定できるという点で特に有利である。また、このカウンタ回路は、スタートアドレスまたは所定のアドレスをプリロードすることができ、また、０またはリセットアドレスを入力し、このスタートアドレスから連続してインクリメントまたはデクリメントすることが可能である。従って、メモリ３内にデータを記憶したり、メモリ３から転送レートを最大にし、データの意図的または非意図的干渉または不正操作の危険を減少するよう、データを逐次検索することができる。ＳＲＡＭ２７は、多数の個々のＳＲＡＭチップから構成できる。このチップの数は捕捉画像を記憶するのに必要なメモリの量によって決まる。より多数のメモリが利用できればできるほど、多数のライン画像を記憶できる。現在ではＳＲＡＭ技術は最も高速で簡単、かつ安全な形態のデータの記憶を提供するものである。しかしながらＤＲＡＭを含む任意の適当なメモリ記憶装置を使用することもできるが、このような記憶装置は速度が遅く、より複雑な技術であるので、システムの性能をある程度低下させるような傾向がある。メモリ内のＳＲＡＭチップはメモリコントローラ２８の制御によりチップセレクト２９により附勢される。このチップセレクト２９はＳＲＡＭ２７の特定のメモリバンクを選択するように、他の電子部品、例えばＳＲＡＭ２７およびメモリコントローラ２８と同期して作動する。このチップセレクト２９はパラレル出力を備えたシリアルシフトレジスタ、例えば７４Ｆ１６４標準ＴＴＬシリーズのビルディングブロック集積回路チップを用いることにより構成できる。このチップセレクト２９は、アドレスコントローラ２８を介して同期状態でクロック制御される。このチップセレクトは、実現される実際のメモリサイズに従ってカスタム構成でき、ハードワイヤ化されたスイッチ構造のセットを可能にするものである。センサ２は画像を表示するアナログ信号をＡ／Ｄコンバータ４へ転送し、コンバータ４はバッファ２６へ伝送できるよう、この信号をデジタル信号に変換する。このバッファ２６はメモリシステムをセンサ部品からバッファ化すなわちアイソレートするデジタルデータバスとなっている。しかしながら、同期式デザインによってバッファ２６が一時記憶機能、すなわちラッチ機能を有することが不要となる。このため、データの中間記憶装置が不要となるので、バッファ化の結果、かなりの内蔵遅延回路を備えたシステムでなく、画像の真のリアルタイムレコーダが実現できる。Ａ／Ｄコンバータ４からバッファ２６内で１バイトの情報が利用できるようになるとすぐに、フレームコントローラ２５はメモリアドレスコントローラ２８およびチップセレクト２９によって選択されたチップおよびメモリ位置に対応するＳＲＡＭ２７内のメモリ位置にバッファ２６の情報を書き込みできる書き込みコントローラ３０に通知する。書き込みコントローラ３０は、各アドレス選択の開始時にメモリ書き込みイネーブル信号を発生する。この書き込みコントローラは、メモリアドレスコントローラ２８に同期状態でロックされているので、メモリアドレスコントローラ２８によって発生された各アドレスと共に書き込みイネーブル信号が発生される。この書き込みイネーブル信号はコンフィギュレーション上、カスタム調節可能な固定された時間幅のストローブパルスである。この信号のタイミングは、出力パルス幅が使用されるメモリに対して許容できる最小書き込みイネーブル信号に対応するように選択される。これにより、システムの最高作動速度が決定される。これらパルス間の時間インターバルを長くすれば、システムをより低速レートで作動することが可能である。従って、システムの作動レートを変えるように単一の信号を使用できる。書き込みイネーブルコントローラ３０は、１ショットとして一般に知られているモノステーブルマルチバイブレータ回路、例えば７４１２１、７４１２３標準ＴＴＬシリーズのビルディングブロック集積回路チップを用いて実現できる。捕捉ライン画像をピクセルごとにメモリに記憶する間、センサにはフレームコントローラ２５の制御により、次のライン画像の情報の検出を開始している。捕捉された画像は基準と比較され、デジタル状のピクセル値に変換され、メモリに記憶するための準備が完了したバッファ２６上で利用可能とされる。このプロセスはコンピュータ７が画像の捕捉を終了することを制御ポート３２に命令するか、またはメモリ２７が満杯状態となるまで続く。オペレータが画像の捕捉を停止することをコンピュータに命令すると、コンピュータ７はフレームコントローラ２５およびメモリアドレスコントローラ２８と通信状態にある制御ポート３２と通信する。フレームコントローラ２５は、センサ２を停止させ、メモリアトルスコントローラ２８は、固体メモリ２７によるバッファ２６からの情報の受信を停止させる。センサにより、すべての必要なライン画像が捕捉され、ＳＲＡＭ２７に記憶されると、ライン画像は更に別の画像処理のためにコンピュータ７へ再読み出しされる。固体メモリから捕捉ライン画像を読み出すため、コンピュータ７は画像読み出し手続きを続けることを制御ポート３２に表示する。制御ポート３２はメモリアドレスコントローラ２８をリセットし、固体メモリ２７への更なる書き込みをディスエーブルし、センサ２により捕捉され、ＳＲＡＭ２７に記憶されたライン画像のうちの各ピクセルを画像処理のためコンピュータ７に逐次伝送する手順を開始する。ピクセルデータは、コンピュータ７によりレディ状態になっているデータポート３３へ伝送される。ポート３３はシステムの速度を改善するよう、メモリマップアドレスとして設計することも可能である。ライン画像のピクセル値の各々は、ＳＲＡＭ２７からコンピュータのメモリへ正しいシーケンスで読み出される。読み出しコントローラ３１は、ＳＲＡＭ２７からコンピュータ７へデータを読み出すためのメモリ読み出しイネーブル信号を発生する。ＳＲＡＭ２７からデータを読み出すよう、各アドレスが選択される際、ＳＲＡＭ２７に読み出しイネーブル信号が発生されるよう、読み出しコントローラ３１はメモリアドレスコントローラ２８に同期状態でロックされている。読み出しコントローラ３１の作動および構成は書き込みコントローラ３０と同様である。しかしながら、書き込み信号および読み出し信号は、２つの異なる同期化ソースを必要とする。書き込みコントローラ３０はセンサ２およびメモリ３と同期化されるが、読み出しコントローラは別個にメモリ３とコンピュータ７とに同期化される。本発明の上記好ましい実施例の部品は、標準ＴＴＬシリーズのビルディングブロックチップを用いて構成されていると理解すべきである。しかしながら、カスタム集積回路デザインを用いて本発明を実現することも可能である。上記同期化を利用しているので、本発明の好ましい実施例はこの技術で可能な最高速度で作動することができ、真のリアルタイムのシステムを実現できる。コンピュータ７に読み出されるＳＲＡＭ２７内に記憶されたデータより、右から左へピクセルのラインの各々を次から次に置くことにより、ゴールラインの時間履歴プロフィルを再構成することができる。画像の各ライン間にはサンプリング効果による不連続な量子化可能な時間差があるので、ゴールラインで生じた事象間の時間差を正確に決定することができる。ディスプレイ３６上に画像をディスプレイし、オペレータは当該領域内の捕捉ピクセルを拡大するだけで、時間履歴プロフィル画像の特定領域をズームできる。コンピュータ７は常時ステータスポート３４を介し固体メモリ２７およびセンサ２のステータスを知っており、ステータスポート３４はフレームコントローラ２５およびメモリアドレスコントローラ２８の双方に接続されている。ゴールフォト画像の精度および無欠性を保証するには、センサ２が、ゴールラインとして決められたどのラインとも正確に整合するよう保証することが必要である。第４（ａ）図、第４（ｂ）図および第４（ｃ）図は、センサ２の取り付けおよびセンサ２の整合方法を示す。ＣＣＤラインスキャンセンサ２のフォトダイオードアレイ２２は、本体４０上のキャリッジ４１に取り付けられており、これによりキャリッジ４１を本体４０に対して左右にスライドさせると、レンズに対してフォトダイオードアレイ２２を移動することができる。フォトダイオードアレイ２２から離間したキャリアには不透明なすりガラス４２も取り付けられている。このすりガラスはゴールラインの画像を投影するスクリーンとして働く。これによりセンサ２とゴールラインとの整合を直接目で検証することが可能となる。センサ２とゴールラインとが一致している時にすりガラス４２がレンズ２１の焦点に位置するよう、キャリッジ４１を右側へスライドする。ゴールラインの画像がすりガラス上に投影されるように、ゴールフォトシステム１を整合させる。次に、すりガラス４２が位置していた位置にセンサ２が位置するよう、キャリッジ４１を左側へスライドする。すりガラスとセンサ２との距離を固定し、その距離だけキャリッジ４２を移動させると、センサ２をゴールラインに完全に整合させるよう保証することができる。すりガラス上で見ることができる画像は、誘導された画像、例えばプリズムで形成された画像ではなくて、センサ２で検出した画像である。本発明の好ましい実施例によれば、センサ内の感光性ダイオードの表面積を変えることにより、写真ひずみを補償することができる。これはラジアル露光技術に従ってセンサ素子に対する露光を分布させることにより行われる。これを行う１つの方法は、一端にあるセンサの１つの素子のすべてをカバーせず、その後の素子の各々がしだいに小さく見えるように、カバーの程度を大きくしながら、センサの素子を部分的にエッジ露光することである。これにより、エッジ状の外観を備えたセンサが得られる。この方法とは別に各素子の表面積が隣接する素子よりもしだいに小さくなるようなセンサを製造することも可能である。第５図にこのようなセンサを示すが、ここでセンサ２は端部６１を有し、ここで素子６２は他方の端部６３に向かって素子６２よりも狭くなっている。第２（ｂ）図に示されるような状況で使用される第５図のセンサを備えたラインモニタシステムは、素子６２が垂直方向にゴールライン５０と整合するよう、頂部に素子６１および底部にトップエンド素子６３を有するゴールライン５０からの光がレンズ２１を通過すると、ゴールライン５０の点Ａの画像が素子６３により記録され、ゴールライン５０の点Ｂの画像が素子６１によって記録される。素子６１と６３の中間の素子は、点Ａと点Ｂの中間にある点の画像を記録する。好ましい実施例のこのような遠近ひずみ補正機能の結果、ゴールラインの遠近ひずみの補正された画像が記録される。従って、ゴールを写真判定する、より正確な方法を提供する、より現実的な画像が得られる。かかる遠近ひずみ補正手段を用いたゴールフォトシステムは、きわどい判定を行う際にエラーが発生する機会を解消するが、この理由は、ゴールラインに沿った競技者の位置に応じてゴールフォトシステムに関して有利さが生じないからである。本発明の好ましい実施例は、リアルタイムでゴールラインの時間履歴プロフィルを捕捉し、メモリに記憶できるという点で特に有利である。また、この好ましい実施例は、他の公知の技術、例えば静止コマ写真およびビデオ画像の解像度よりもはるかに高い解像度を提供するものである。従来のダイナミックメモリよりも、より高速であるスタティック固体メモリの開発により特に高い速度が得られ、メモリをリフレッシュするのに複雑な回路を必要としない。センサ２、メモリ３および関連する部品を同期作動状態にロックする、本発明の好ましい実施例で同期回路を使用していることにより現在の技術を用いて可能な最高速度の固体の大容量のメモリを実現することが容易となっている。更に、設計により読み出し動作の同期化とは独立して画像をダイナミック式に可変速度で記録することが可能となっている。これにより、公知のシステムを低速化する個々の部品間の通信プロトコルハンドシエーク操作および一定速度でメモリにデータを入力するのに必要な遅延インターフェースバッファの使用を不要にすることにより、最大のデータのスループットが可能となる。従って、記録動作は画像を再構成するための読み出し動作とは無関係となり、このような読み出し動作は常にクリチカルとは言えないので、低速または非同期式でも行うことができる。別の利点としては、現像および定着を必要としていた従来の時間履歴写真の問題の多くを、上記実施例が克服していることが挙げられる。本発明の好ましい実施例を利用すれば、画像をほぼ瞬間的に撮影し、システムの知識をほとんど持っていない人でもゴールの写真を撮り、関心のあるエリアを拡大することが可能となる。更に、従来のシステムでは不可能であったカラー像をカラーセンサにより発生できる。更に、本発明の好ましい実施例を使用すれば、更に多くの数のグレイ階調を利用できる。従来のゴールフォトカメラは、９個以下のグレイ階調しか有していないが、本発明の好ましい実施例は６５個以上のグレイ階調を区別できる。本発明の好ましい実施例は、不要な複雑さを解消し、効率を最適にし、かつ信頼性を高め、リアルタイムで公知のシステムに匹敵するか、それ以上の高速高解像度のデジタル記録を実現するものである。また、デジタルメモリにライン画像を記憶し、デジタルデータから直接ゴールフォト像を構成できるので、容易な通信および他の用途での処理ができるよう、フロッピーディスク等に未加工のデジタル値としてゴールフォト画像をセーブすることも可能である。上記発明の特徴は、異なる用途、例えばクリケットにおけるランアウトモニタ、テニスゲームにおけるラインモニタ、エリアマップ作成、３６０度までの画像を形成するデジタルパノラマカメラ、デジタルゼログラフィに応じて異なると理解できよう。ラインモニタシステムは高速の、リアルタイムでの視覚情報の記録、検出、解析を必要とする製造ライン用途で使用することも可能である。また、可視画像を参照して好ましい実施例をこれまで説明したが、本システムはスペクトルのうちのＸ線、紫外線または赤外線領域でも使用できると解すべきである。本発明の実施例のこれまでの説明は、単に発明を説明するために示したものであり、本発明はこれら実施例のみに限定されるものでなく、当業者であれば多くの変形例を思いつくことができよう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．空間内の１平面をモニタするためのラインモニタシステムであって、所定の期間にわたって空間内の平面の複数のライン画像を捕捉するためのライン画像捕捉手段と、ライン画像の遠近ひずみ補正を行うための遠近ひずみ補正手段と、ライン画像を記憶するための画像記憶手段とを備え、空間内の平面の時間履歴を示す遠近ひずみの補正された画像は記憶手段に記憶されていたライン画像から構成でき、ライン画像を互いに隣接させることにより、ディスプレイ手段に遠近ひずみ補正された画像をディスプレイできる、ラインモニタシステム。２．ライン画像捕捉手段は、ライン画像を表示するアナログ信号を発生するためのライン画像センサを備える、請求項１記載のラインモニタシステム。３．ライン画像センサは、直線ライン上に配置された複数の感光性素子を有する電荷結合デバイス（ＣＣＤ）を備える、請求項２記載のラインモニタシステム。４．遠近ひずみ補正手段は、ライン画像捕捉手段により近い平面を横断する物体よりもライン画像捕捉手段より遠い平面を横断する物体のライン画像捕捉手段により、より広い画像が得られるようになっている、前項のいずれかに記載のラインモニタシステム。５．遠近ひずみ補正手段は同一平面内の２つの平行でないエッジを有するスリットを含む、請求項４記載のライン画像システム。６．感光性素子は１本の垂直なコラムに位置しており、斜視ひずみ補正手段は感光性素子を部分的に覆う露光エッジを備え、各素子は隣接する素子よりも多く覆われている、請求項３記載のラインモニタシステム。７．斜視ひずみ補正手段は各々が異なる表面積を有する感光性素子を備え、各素子は隣接する素子よりも小さく、これら感光性素子は１本の垂直コラムに位置している、請求項３記載のラインモニタシステム。８．ライン画像をデジタル化するためのコンバータ手段を更に含む、前項のいずれかに記載のラインモニタシステム。９．コンバータ手段はアナログ信号をデジタルデータに変換するためのアナログ−デジタルコンバータを備える、請求項８記載のラインモニタシステム。１０．記憶手段はアナログーデジタルコンバータによって発生されたデジタルデータを記憶するための固体メモリを備える、請求項９記載のラインモニタシステム。１１．固体メモリはスタティックランダムアクセスメモリを備える、請求項１０記載のラインモニタシステム。１２．更に本体を備え、ライン画像捕捉手段は空間内の１平面（空間内の平面の側面図である）を合焦するよう本体に取り付けられたレンズと、ラインモニタシステムを空間内の平面に整合させるための、本体上に設けられた露光エッジを更に備える、請求項２記載のラインモニタシステム。１３．ライン画像センサを取り付けるキャリッジを更に備え、このキャリッジはライン画像センサを空間内の平面に整合するよう、本体に対して移動自在となっている、請求項１２記載のラインモニタシステム。１４．ライン画像センサから所定の距離にてキャリッジに磨りガラスが取り付けられており、ライン画像の直接的な視覚による検証ができるよう、キャリッジが第１の位置にある時、すりガラスに空間内のラインの画像を形成でき、キャリッジが第２の位置にある時、ライン画像センサは空間内のラインと整合し、第２の位置は第１の位置よりも離間した所定の位置にある、請求項１３記載のラインモニタシステム。１５．ライン画像捕捉手段は、画像センサを制御し、画像センサと記憶手段とを同期化するためのタイミング信号を発生する制御手段を備える、請求項２記載のラインモニタシステム。１６．記憶手段は固体メモリ内にデジタルデータを記憶すべきアドレスを発生し、固体メモリにデジタルデータを記憶するように書き込み信号およびチップセレクト信号を発生するためのメモリアドレス制御手段を備える、請求項１０記載のラインモニタシステム。１７．メモリアドレス制御手段は、固体メモリを制御し、デジタルデータを逐次記憶して、デジタルデータの無欠性を保護するようにＦＩＦＯ自動インクリメントスタックを形成する、請求項１６記載のラインモニタシステム。１８．ライン画像捕捉手段および記憶手段は、同期動作してラインモニタシステムの作動速度を最大にするよう結合されており、ラインモニタシステムの作動レートを調節するための単一手段となる、前項のいずれかに記載のラインモニタシステム。１９．ディスプレイ手段は、記憶手段に記憶されたライン画像を検索するよう、記憶手段とインターフェース化できるコンピュータと、かかる検索されたライン画像を二次元画像を発生するように互いに隣接してディスプレイされるディスプレイ装置とを備える、前項のいずれかに記載のラインモニタシステム。２０．空間内の１平面をモニタするためのラインモニタシステムであって、所定期間にわたって空間内の平面の複数のライン画像を捕捉するためのライン画像捕捉手段と、ライン画像を記憶するための画像記憶手段と、ラインモニタシステムの作動レートを調節できるよう、ライン画像捕捉手段と画像記憶手段とを同期させて作動させるための同期手段とを備え、空間内の平面の時間履歴を表示する画像は、記憶手段に記憶されたライン画像から構成でき、ライン画像を隣接させることによりディスプレイ手段に画像をディスプレイできるラインモニタシステム。２１．空間内の１平面をモニタする方法であって、所定期間にわたって空間内の平面の複数のライン画像を捕捉するためのライン画像捕捉手段を位置決めする工程と、斜視ひずみのためにライン画像を補正する工程と、上記期間にわたって複数のライン画像を捕捉すると共に、これらライン画像をデジタル記憶手段に記憶する工程と、所定期間にわたる空間内の平面の時間履歴を表示する斜視ひずみが補正された時間履歴画像を構成すると共に、これらライン画像を隣接させることにより、ディスプレイ手段に時間履歴画像をディスプレイする工程とを備えた、ラインモニタ方法。２２．ライン画像捕捉手段はライン画像を表示するアナログ信号を発生し、このアナログ信号はデジタル記憶手段に記憶できるよう、デジタルデータに変換される、請求項２１記載の方法。２３．記憶手段からデジタルデータを検索し、ディスプレイ装置上に連続するライン画像を隣接させることによりディスプレイ装置上にデジタルデータで表示されたライン画像をディスプレイすることにより、時間履歴画像を発生する、請求項２２記載の方法。２４．すりガラスに空間内の平面の合焦画像を形成するような位置にすりガラスを設置し、その位置にライン画像捕捉手段を位置決めすることにより、空間内の表面のライン画像を捕捉するよう、ライン画像捕捉手段が位置決めされている、請求項２１〜２３のいずれかに記載の方法。