JPH0898078A - ビデオカメラの被写体追尾装置及び追尾方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画面上に被写体が存在しなければ画角を広げ
てビデオカメラの被写体の追尾制御をする際に、ズーム
の振動が生じないようにする。 【構成】 画面上での被写体の位置と所定の位置とのず
れ量に応じてパン及びチルトさせて追従制御を行う。画
面上に被写体が存在しなければ、ズームレンズ３により
画角を広げる。パン、チルトが端点に達しているかどう
かを判断し、端点に達していなければ元の画角に戻し、
端点に達していれば、画角を広げた状態に保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、被写体位置を例えば
画面の中央に位置させるようなビデオカメラの被写体追
尾装置及び追尾方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】パン、チルト機構を用いてビデオカメラ
を被写体の動きに追尾して動かし、被写体を常時表示画
面の中央に位置させるように制御するビデオカメラの追
尾システムが提案されている。従来のこのようなビデオ
カメラの追尾システムでは、被写体の特徴を抽出して被
写体の位置を検出し、画面の中央に対する被写体の位置
のずれ量を求め、このずれ量を無くすように、パニング
及びチルティングモータを制御している。

【０００３】つまり、図８は、従来の追尾システムにお
ける画面中心に対する被写体の位置ずれ量と、モータ制
御量との関係を示すものである。図８において、横軸が
画面中心に対する被写体との位置ずれ量を示し、縦軸が
パニング及びチルティングモータの制御量を示してい
る。図８に示すように、パニング及びチルティングモー
タは、被写体の画面中心からの位置ずれに対して、反対
の方向に制御される。これにより、被写体が常に画面の
中心に制御される。

【０００４】このような従来のビデオカメラの追尾シス
テムでは、被写体の位置ずれ量で追尾制御をしているた
め、例えば被写体が急激に加速されて画面から外れてし
まうと、画面の中心に対する被写体のずれ量を算出でき
なくなり、追尾不能になってしまう。そこで、被写体が
画面内に検出されない場合には、ズームをワイド側に制
御するようなものが提案されている。

【０００５】つまり、図９において、１０１は被写体を
示し、１０２はレンズブロックを示す。図９Ａに示すよ
うに、被写体１０１がレンズブロック１０２の画角から
外れた場合には、図９Ｂに示すように、ズームがワイド
側に引かれ、レンズブロック１０２の画角が広げられ
る。画角が広がると、図９Ｂに示すように、被写体１０
１が見つかる可能性が上がる。被写体１０１が見つかれ
ば、図９Ｃに示すように、レンズブロック１０２がパ
ン、チルトされ、追尾制御がなされる。そして、図９Ｄ
に示すように、ズーム倍率が元に戻され、追尾制御が続
けられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来で
は、被写体が画角から外れた場合には、ズームがワイド
側に引かれ、被写体が画角内に入ったら、ビデオカメラ
と被写体の相対位置に関係なく、ズーム倍率が元に戻さ
れている。ところが、このように被写体が画角から外れ
た場合にズームをワイド側に引き、被写体が画角内に入
ったら、常にズーム倍率を元に戻すようにした場合、パ
ニング及びチルティングモータがメカ端点（機械的な移
動限界）近くに達していると、ズームが元の位置とワイ
ド側との間を繰り返し移動するような振動が生じること
がある。

【０００７】つまり、図１０Ａに示すように、被写体１
０１が画角から外れると、図１０Ｂに示すようにズーム
がワイド側に引かれる。ズームがワイド側に引かれ、被
写体１０１が見つかると、図１０Ｃに示すように、追尾
制御がなされる。この時、パニング及びチルティングモ
ータがメカ端点に達していると、被写体１０１を画面の
中心まで制御できない。この状態で、図１１Ｄに示すよ
うに、ズーム倍率が元に戻されると、被写体１０１が再
び画角から外れる。被写体１０１が画角から外れると、
再び図１０Ｂに示すようにズームがワイド側に引かれ
る。以下、同様の動作が繰り返される。このため、ズー
ムが元の位置とワイド側との間を繰り返し移動し、振動
を起こす。

【０００８】したがって、この発明の目的は、ズームの
振動が生じることがないようにしたビデオカメラの被写
体追尾装置及び追尾方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、カメラをパ
ン、チルトさせる手段と、画面上での被写体の位置と所
定の位置とのずれ量を検出する手段と、画面上での被写
体の位置と所定の位置とのずれ量に応じてパン及びチル
トさせて追従制御を行う手段と、パン及びチルトさせる
手段が端点付近まで達したかどうかを検出する手段と、
画角を変化させる手段と、画面上に被写体が存在するか
どうかを判断し、画面上に被写体が存在しなければ画角
を広げ、パン、チルトさせる手段が端点付近に達してい
るかどうかを判断し、パン、チルトさせる手段が端点付
近に達していなければ元の画角に戻し、パン、チルトさ
せる手段が端点付近に達していれば、画角を広げた状態
に保持するように制御する手段とを備えるようにしたビ
デオカメラの被写体追尾装置である。

【００１０】この発明は、画面上での被写体の位置と所
定の位置とのずれ量を検出し、画面上での被写体の位置
と所定の位置とのずれ量に応じてパン及びチルトさせて
追尾制御を行うと共に、画面上に被写体が存在するかど
うかを判断し、画面上に被写体が存在しなければ画角を
広げて追尾制御を行い、パン、チルトさせる手段が端点
付近に達しているかどうかを判断し、パン、チルトさせ
る手段が端点付近に達していなければ元の画角に戻して
追尾制御を行い、パン、チルトさせる手段が端点付近に
達していれば、画角を広げた状態に保持して追尾制御を
行うようにしたビデオカメラの追尾方法である。

【００１１】

【作用】被写体が画面から外れた場合には、ズームがワ
イド側に引かれ、画角が広げられる。これにより、被写
体が画面から外れた場合にも、追尾制御が行なえる。そ
して、被写体が画角内に入ったら、パニングモータ及び
チルティングモータがメカ端点付近にあるかどうかを判
断し、メカ端点付近になければズームを元に戻して追尾
制御を行い、メカ端点付近にあればズームをワイド側に
引いてまま追尾制御を行っている。このため、パニング
モータ及びチルティングモータがメカ端点付近にある場
合にも、ズームが振動を起こすことがない。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。図１は、この発明の一実施例を示すも
のである。図１において、１はレンズブロックである。
レンズブロック１は、レンズ２と、ズームレンズ３と、
アイリス４と、ＣＣＤ撮像素子５とから構成されてい
る。レンズブロック１に対して、パニングモータ６及び
チルティングモータ７が設けられている。レンズブロッ
ク１は、パニングモータ６及びチルティングモータ７に
より、パン及びチルト可能とされる。パン、チルとのメ
カ端点は、端点検出器８で検出される。端点検出器８の
出力が追従コントローラ１４に供給される。また、ズー
ムレンズ３は、ズームモータ８により移動可能とされ
る。ズーム位置は、ズーム位置検出器９で検出される。
ズーム位置検出器９の出力が追従コントローラ１４に供
給される。

【００１３】被写体からの撮像光は、レンズ２、ズーム
レンズ３、アイリス４を介して、ＣＣＤ撮像素子５上に
結像される。ＣＣＤ撮像素子５で撮像光に基づく撮像信
号が形成される。ＣＣＤ撮像素子５の出力がＡＧＣ及び
サンプルホールド回路１０に供給される。ＡＧＣ及びサ
ンプルホールド回路１０により、撮像信号がサンプルホ
ールドされると共に、利得が制御される。ＡＧＣ及びサ
ンプルホールド回路１０の出力がＡ／Ｄコンバータ１１
に供給される。Ａ／Ｄコンバータ１１で、撮像信号がデ
ィジタル化される。Ａ／Ｄコンバータ１１の出力がカメ
ラ信号処理回路１２に供給される。

【００１４】カメラ信号処理回路１２は、撮像信号から
輝度信号及びクロマ信号を形成し、ガンマ補正、アパー
チャ補正等のカメラ信号処理を行う。また、カメラ信号
処理回路１２の出力が被写体認識回路１３に供給され
る。被写体認識回路１３は、カメラ信号処理回路１２か
らの輝度信号Ｙ及び色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを用いて、
被写体の特徴値を抽出する。

【００１５】被写体認識回路１３は、例えば、図２に示
すように構成される。図２において、カメラ信号処理回
路１２からの輝度信号Ｙは、画像メモリ２１に記憶され
る。色差信号Ｒ−Ｙ及びＢ−Ｙは、飽和度／色相検出回
路２２に供給される。飽和度／色相検出回路２２で、色
相信号ＨＵＥ及び飽和度信号ＳＡＴが形成される。この
色相信号ＨＵＥ及び飽和度信号ＳＡＴは、輝度信号Ｙと
共に、画像メモリ２１に記憶される。

【００１６】画像メモリ２１には、アドレス発生回路２
３からアドレスが与えられる。アドレス発生回路２３に
は、追尾コントローラ１４からブロック指定信号ＳＢが
与えられる。図３に示すように、画像メモリ２１内に形
成されている表示画面ＰＩＣは、所定の大きさの小領域
ＡＲに分割されて処理される。画像メモリ２１の表示画
面ＰＩＣを構成する全画素データは、小領域ＡＲ毎に読
み出され、各小領域ＡＲ毎に１つのブロック画像情報と
して処理される。

【００１７】この実施例の場合、表示画面ＰＩＣは、ｘ
方向及びｙ方向の夫々１６個の処理領域に分割され。し
たがって、表示画面ＰＩＣは、１６×１６＝２５６個の
小領域ＡＲからなる。座標ｘ＝ｉ、ｙ＝ｊを指定するこ
とにより、指定された小領域ＡＲ内に含まれる画素から
得られた画像情報ｉ（ｘ＝ｉ，ｙ＝ｊ）が読み出され
る。

【００１８】このようにして画像メモリ２１から小領域
ＡＲ毎に読み出される。この画像情報Ｉ（ｘ＝ｉ，ｙ＝
ｊ）のうち、色相信号ＨＵＥ成分がゲート回路２４を通
って色相ヒストグラム発生回路２５に供給され、輝度信
号Ｙ成分が直接輝度信号ヒストグラム発生回路２６に供
給される。

【００１９】色相ヒストグラム発生回路２５は、図４に
示すように、色相角０度〜３５９度について各色相角を
持つ画素の画素数の分布（即ち頻度分布）を表す色相頻
度特性を求めることにより、色相特徴パターンを成形す
る。この色相ヒストグラム発生回路２５の出力が追従コ
ントローラ１２に供給される。

【００２０】輝度ヒストグラム発生回路２６は、図５に
示すように、輝度レベル０〜２５５について各輝度レベ
ルを持つ画素の画素数の分布（即ち頻度分布）を表す輝
度頻度特性を求めることにより、輝度特徴パターンを成
形する。この輝度ヒストグラム発生回路の出力が追従コ
ントローラ１２に供給される。

【００２１】なお、コンパレータ２７が設けられ、画像
メモリ２１から各画素毎に読み出される飽和度信号ＳＡ
Ｔと追従コントローラ１２から送出されるノイズ判定信
号ｒｅｆとが比較される。このコンパレータ２７の出力
により、飽和度信号ＳＡＴが所定レベル以下のとき、ゲ
ート回路２４を閉じられる。

【００２２】このように、被写体認識回路１３は、色相
特徴パターンと輝度特徴パターンとを求めている。色相
特徴パターンと、輝度特徴パターンとを用いれば、人間
の視覚に合致した特徴抽出が行なえることになる。

【００２３】つまり、人間が知覚できる視覚刺激は、図
６に示すように、Ｌ軸とこれに直交するＳＨ平面有する
所謂ＨＬＳ系と呼ばれる色座標系によって表現される。
Ｌは明るさを表し、輝度信号Ｙに相当する。ＳＨ平面
は、Ｌ軸に直交する極座標で表現される。ＳＨ平面にお
いて、Ｓは飽和度を表し、Ｌ軸からの距離によって表現
される。また、Ｈは色相を表し、色差信号Ｒ−Ｙの方向
の０度としてときの角度によって表現される。

【００２４】このＨＬＳ系の立体は、光源が明るくなる
と、色座標即ちＳＨ平面がＬ軸に沿って上方向に行くと
共に全ての色が白になり、光源が暗くなると、色座標即
ちＳＨ平面がＬ軸に沿って下方向に行くと共に全ての色
が黒になる。このとき、同時に飽和度も減少していく。
したがって、飽和度Ｓ及び輝度Ｙは、光源の明るさの影
響を受け易い。

【００２５】これに対して、色相Ｈは、被写体固有の特
徴量を表現するもので、光源の影響を受け難い。しか
し、被写体の色がＬ軸上の近傍にあるような場合、すな
わち、白、黒、又は灰色の場合は、色相Ｈの信号が情報
として意味を持たなくなる。このことから、色相特徴パ
ターンと、輝度特徴パターンとを用いれば、人間の視覚
に合致した特徴抽出が行なえることになる。

【００２６】図１において、この被写体認識回路１３で
求められた特徴値が追尾コントローラ１４に供給され
る。追尾コントローラ１４は、被写体の特徴値の変化に
追従するように、パニングモータ６及びチルティングモ
ータ７を制御する。すなわち、被写体の特徴値から、被
写体の画面中心からの位置ずれ量が検出される。この被
写体の画面の中心からの位置ずれ量に対して反対の方向
に、ドライバ１５及び１６を介して、パニングモータ６
及びチルティングモータ７に制御信号が与えられる。こ
のように、特徴の変化に追従するようにパニング及びチ
ルティングを行うことで、被写体の動きに適応してカメ
ラの位置が動かされ、被写体が常時画面の中央位置に映
出される。

【００２７】更に、追尾コントローラ１４の出力は、ド
ライバ１７を介して、ズームモータ８に供給される。被
写体が画面から外れたように場合には、ズームモータ８
により、ズームレンズ３がワイド側に動かされ、画角が
広げられる。ズームがワイド側に引かれると、画角が広
がるので、被写体が見つかる可能性が上がる。被写体が
見つかれば、追尾が可能になる。

【００２８】そして、この発明の一実施例では、ズーム
がワイド側に引かれ、被写体が見つかったら、パニング
モータ６及びチルティングモータ７がメカ端点にあるか
どうかが判断される。パニングモータ６及びチルティン
グモータ７がメカ端点にあれば、ズームレンズ３は、ワ
イド側の位置に保持される。パニングモータ６及びチル
ティングモータ７がメカ端点になければ、ズームレンズ
３は元の位置に戻される。

【００２９】つまり、図７でフローチャートで示すよう
に、パニングモータ６及びチルティングモータ７が駆動
され、被写体が画面の中心となるように、追尾制御が行
われ（ステップＳＴ１）、被写体が存在しているかどう
かが判断され（ステップＳＴ２）、被写体が存在してい
れば、追尾制御が続けられる。被写体が存在していなけ
れば、現在のズーム位置が記憶される（ステップＳＴ
３）。そして、ズームがワイド側に引かれ（ステップＳ
Ｔ４）、被写体が発見されたかどうかが判断される（ス
テップＳＴ５）。被写体が発見されたら、パニングモー
タ６及びチルティングモータ７が駆動され、被写体が画
面の中心となるように、追尾制御が行われる（ステップ
ＳＴ６）。そして、パニングモータ６及びチルティング
モータ７がメカ端点にあるかどうかが判断される（ステ
ップＳＴ７）。ステップＳＴ７で、パニングモータ６及
びチルティングモータ７がメカ端点にないと判断された
ら、ズームが元の位置に復帰され（ステップＳＴ８）、
ステップＳＴ１戻され、元のズーム位置に戻した状態で
追尾制御が行われる。ステップＳＴ７で、パニングモー
タ６及びチルティングモータ７がメカ端点にあると判断
されたら、ステップＳＴ５に戻され、ズームをワイド側
に引いたままの状態で、追尾制御が行われる。

【００３０】

【発明の効果】この発明によれば、被写体が画面から外
れた場合には、ズームがワイド側に引かれ、画角が広げ
られる。これにより、被写体が画面から外れた場合に
も、追尾制御が行なえる。そして、被写体が画角内に入
ったら、パニングモータ及びチルティングモータがメカ
端点にあるかどうかを判断し、メカ端点になければズー
ムを元に戻して追尾制御を行い、メカ端点付近にあれば
ズームをワイド側に引いてまま追尾制御を行っている。
このため、パニングモータ及びチルティングモータがメ
カ端点付近にある場合にも、ズームが振動を起こすこと
がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例のブロック図である。

【図２】この発明の一実施例における被写体認識回路の
一例のブロック図である。

【図３】この発明の一実施例の説明に用いる略線図であ
る。

【図４】この発明の一実施例の説明に用いるグラフであ
る。

【図５】この発明の一実施例の説明に用いるグラフであ
る。

【図６】この発明の一実施例の説明に用いる略線図であ
る。

【図７】この発明の一実施例の説明に用いるフローチャ
ートである。

【図８】従来の追尾装置の説明に用いるグラフである。

【図９】従来の追尾装置の説明に用いる略線図である。

【図１０】従来の追尾装置の説明に用いる略線図であ
る。

【符号の説明】

１ レンズブロック ３ ズームレンズ ５ ＣＣＤ撮像素子 １３ 被写体認識回路 １４ 追尾コントローラ １８ 端点検出器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カメラをパン及びチルトさせる手段と、 画面上での被写体の位置と所定の位置とのずれ量を検出
   する手段と、 上記画面上での被写体の位置と所定の位置とのずれ量に
   応じてパン及びチルトさせて追尾制御を行う手段と、 上記パン及びチルトさせる手段が端点付近まで達したか
   どうかを検出する手段と、 画角を変化させる手段と、 上記画面上に被写体が存在するかどうかを判断し、上記
   画面上に上記被写体が存在しなければ上記画角を広げ、
   上記パン、チルトさせる手段が端点付近に達しているか
   どうかを判断し、上記パン、チルトさせる手段が端点付
   近に達していなければ元の画角に戻し、上記パン、チル
   トさせる手段が端点付近に達していれば、上記画角を広
   げた状態に保持するように制御する手段とを備えるよう
   にしたビデオカメラの被写体追尾装置。
2. 【請求項２】 画面上での被写体の位置と所定の位置と
   のずれ量を検出し、上記画面上での被写体の位置と所定
   の位置とのずれ量に応じてパン及びチルトさせて追尾制
   御を行うと共に、上記画面上に被写体が存在するかどう
   かを判断し、 上記画面上に上記被写体が存在しなければ、 画角を広げて上記追尾制御を行い、 パン、チルトさせる手段が端点付近に達しているかどう
   かを判断し、 上記パン、チルトさせる手段が端点付近に達していなけ
   れば元の画角に戻して上記追尾制御を行い、 上記パン、チルトさせる手段が端点付近に達していれ
   ば、上記画角を広げた状態に保持して上記追尾制御を行
   うようにしたビデオカメラの追尾方法。