JPH11283406A - Automatic tracking lighting system - Google Patents

Automatic tracking lighting system

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JPH11283406A
JPH11283406A JP10144931A JP14493198A JPH11283406A JP H11283406 A JPH11283406 A JP H11283406A JP 10144931 A JP10144931 A JP 10144931A JP 14493198 A JP14493198 A JP 14493198A JP H11283406 A JPH11283406 A JP H11283406A
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JP
Japan
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irradiation target
irradiation
illumination
tracking
pixel coordinates
Prior art date
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Application number
JP10144931A
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Japanese (ja)
Inventor
Juichi Kawashima
寿一 川島
Minoru Yoshida
稔 吉田
Kenichi Hagio
健一 萩尾
Eiichi Fukui
栄一 福井
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To deal with an increase in the number of targets for irradiation to be tracked without adding image pickup means and to reduce the processing time required for image processing at the start of tracking. SOLUTION: An automatic tracking lighting system has an illumination means 1 having directively and capable of changing its irradiating direction, a plurality of image pickup means 2 whereby images of the space illuminated by the illumination means are picked up from different directions, an image recognition means 3 for identifying targets for irradiation from the images picked up by plurality of image pickup means and for specifying the pixel coordinates of each image pickup means which picks up images of the targets for irradiation, and a position coordinate computing means 4 for computing the positions of the targets for irradiation within the illuminated space from the plurality of pixel coordinates specified by the image recognition means. When the tracking of the targets for irradiation is started, the targets for irradiation are identified only in the parts of the image corresponding to a predetermined range of the pixel coordinates on the basis of the computation results of the pixel coordinates computed by the position coordinated computing means.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、宴会場やホール及
び舞台等の会場において、出演者を投光しながら自動的
に追尾する自動追尾照明装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automatic tracking lighting device for automatically tracking performers while projecting light in venues such as banquet halls, halls and stages.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来より、人物等の移動する照射目標を
自動的に追尾して投光する自動追尾照明装置としては、
例えば、撮像方向を可変する駆動装置を具備した撮像カ
メラで照射目標を撮像し、撮像した映像を画像処理して
照射目標が常に撮像映像の中心にみえるように駆動装置
を制御して撮像カメラから照射目標への方向を特定し、
照射目標の座標を特定するものがある。また、複数台の
駆動装置付き撮像カメラで同一の照射目標を追尾するこ
とによって、その照射目標の３次元座標を特定するもの
もある。2. Description of the Related Art Conventionally, as an automatic tracking lighting device for automatically tracking and projecting a moving irradiation target of a person or the like,
For example, an imaging camera equipped with a driving device that changes the imaging direction captures an irradiation target, processes the captured image, and controls the driving device so that the irradiation target always appears at the center of the captured image. Identify the direction to the irradiation target,
Some of them specify the coordinates of the irradiation target. In some cases, the same irradiation target is tracked by a plurality of imaging cameras with a driving device to specify three-dimensional coordinates of the irradiation target.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の自動追尾照明装置においては、３次元での
座標特定を行うためには、個々の照射目標について最低
でも２台の撮像カメラが必要となるので、例えば、照射
目標がｎ個（ｎ≧２）の場合には最低でもｎ×２台の撮
像カメラを制御する必要がある。このように上述のよう
な従来の自動追尾照明装置においては、照射目標が増え
た場合に撮像カメラの台数が増えるとともに多数の撮像
カメラを制御しなければならないために制御が複雑にな
り、コストが高くなるという問題点があった。However, in the above-described conventional automatic tracking illumination apparatus, at least two imaging cameras are required for each irradiation target in order to specify the coordinates in three dimensions. Therefore, for example, when the number of irradiation targets is n (n ≧ 2), it is necessary to control at least n × 2 imaging cameras. As described above, in the conventional automatic tracking illumination device as described above, when the number of irradiation targets increases, the number of imaging cameras increases, and a large number of imaging cameras must be controlled. There was a problem that it became expensive.

【０００４】また、追尾を開始する際に照射目標を撮像
カメラの撮像映像内に捕捉する必要があるが、そのため
に撮像映像の一画面全体にわたって画像処理を行うと、
画像処理にかかる処理時間がかかり、さらに画像処理に
関するノイズ等によって照射目標を誤認識する場合も考
えられ、しかも撮像カメラを複数台使用していれば、全
ての撮像カメラの撮像映像について画像処理を終了する
までの総処理時間が長引くおそれがあった。[0004] When the tracking is started, it is necessary to capture the irradiation target in the image captured by the image capturing camera.
It may take a long time to process the image, and the irradiation target may be erroneously recognized due to noise related to the image processing.In addition, if a plurality of imaging cameras are used, the image processing is performed on the images captured by all the imaging cameras. There is a possibility that the total processing time until completion is prolonged.

【０００５】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、追尾
すべき照射目標の増加に対して撮像手段を追加せずに対
応が可能にすると共に、追尾を開始する際の画像処理に
かかる処理時間をおさえた自動追尾照明装置を提供する
ことにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to cope with an increase in irradiation targets to be tracked without adding imaging means. In addition, an object of the present invention is to provide an automatic tracking illumination device in which the processing time required for image processing when starting tracking is reduced.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明にあ
っては、指向性を有するとともに照射方向が可変可能な
照明手段と、前記照明手段による照明空間を各々異なる
方向から撮像する複数の撮像手段と、前記複数の撮像手
段の各映像から照射目標を識別するとともに該照射目標
を撮像している各撮像手段における画素座標を特定する
画像認識手段と、前記画像認識手段で特定された複数の
画素座標から前記照明空間内の照射目標の位置を演算す
る位置座標演算手段と、照明空間に対する前記照明手段
の位置および前記位置座標演算手段の演算結果に基づい
て前記照明手段の照射方向を照射目標に向けるように制
御するための制御値を演算する制御値演算手段と、前記
制御値に応じて前記照明手段の照射方向を可変制御する
制御手段とを備えたことを特徴とする。According to the first aspect of the present invention, there is provided an illuminating means having directivity and a variable irradiating direction, and a plurality of images for illuminating the illumination space of the illuminating means from different directions. An imaging unit; an image recognition unit that identifies an irradiation target from each image of the plurality of imaging units and specifies pixel coordinates in each imaging unit that is imaging the irradiation target; A position coordinate calculating means for calculating a position of an irradiation target in the lighting space from the pixel coordinates of the light source; and irradiating an irradiation direction of the lighting means based on a position of the lighting means with respect to the lighting space and a calculation result of the position coordinate calculating means. Control value calculating means for calculating a control value for controlling the light source toward a target, and control means for variably controlling the irradiation direction of the lighting means according to the control value are provided. It is characterized in.

【０００７】請求項２記載の発明にあっては、請求項１
記載の自動追尾照明装置において、照射目標の追尾を開
始する際に、照射目標のおよその位置をあらわす照射目
標認識補助情報と前記照明手段の照射方向とを基にし
て、照射目標の追尾を開始する画素座標を演算する開始
座標演算手段を有し、前記画像認識手段は、照射目標の
追尾を開始する際に、前記開始座標演算手段で求まる前
記画素座標の演算結果を基にして、前記画素座標の所定
の範囲の画像部分に限って照射目標を識別するものであ
ることを特徴とする。[0007] According to the second aspect of the present invention, the first aspect is provided.
In the automatic tracking illumination device according to the above description, when tracking of the irradiation target is started, the tracking of the irradiation target is started based on the irradiation target recognition auxiliary information indicating the approximate position of the irradiation target and the irradiation direction of the lighting unit. Starting coordinate calculating means for calculating pixel coordinates to be performed, the image recognizing means, when starting tracking of the irradiation target, based on the calculation result of the pixel coordinates obtained by the starting coordinate calculating means, the pixel The present invention is characterized in that an irradiation target is identified only in an image portion within a predetermined range of coordinates.

【０００８】請求項３記載の発明にあっては、請求項２
記載の自動追尾照明装置において、前記開始座標演算手
段は、照射目標が存在する被照射面を基準にした所定の
高さを、前記照射目標認識補助情報として演算に用いる
ことを特徴とする。[0008] According to the third aspect of the invention, a second aspect is provided.
In the automatic tracking illumination device described above, the start coordinate calculation means uses a predetermined height based on a surface to be irradiated on which an irradiation target is present as a reference as the irradiation target recognition auxiliary information.

【０００９】請求項４記載の発明にあっては、請求項１
記載の自動追尾照明装置において、前記照明手段は複数
設けられるものであり、前記開始座標演算手段は、照射
目標の追尾を開始する際に、前記複数の照明手段の各照
射方向の交点座標を基にして、照射目標の追尾を開始す
る画素座標を演算するものであり、前記画像認識手段
は、照射目標の追尾を開始する際に、前記開始座標演算
手段で求まる前記画素座標の演算結果を基にして、前記
画素座標の所定の範囲の画像部分に限って照射目標を識
別するものであることを特徴とする。According to the fourth aspect of the present invention, there is provided the first aspect.
In the automatic tracking illumination device described above, the illumination unit is provided in a plurality, and the start coordinate calculation unit is configured to start the tracking of the irradiation target based on intersection coordinates of the illumination directions of the plurality of illumination units. The image recognition means calculates the pixel coordinates at which the tracking of the irradiation target is started, and when the tracking of the irradiation target is started, based on the calculation result of the pixel coordinates obtained by the start coordinate calculation means. The irradiation target is identified only in an image portion within a predetermined range of the pixel coordinates.

【００１０】請求項５記載の発明にあっては、請求項１
乃至４記載の自動追尾照明装置において、前記位置座標
演算手段にて前記照明空間内の照射目標の位置を演算す
る場合に各撮像手段における画素座標によって特定する
照射目標の座標の補正を行う座標補正手段を備えたこと
を特徴とする。[0010] According to the fifth aspect of the present invention, a first aspect is provided.
In the automatic tracking illumination device according to any one of (1) to (4), when the position coordinate calculation means calculates the position of the irradiation target in the illumination space, coordinate correction for correcting the coordinates of the irradiation target specified by the pixel coordinates in each imaging means. Means are provided.

【００１１】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る自動追尾照明
装置の第１の実施の形態を図１乃至図７に基づいて、第
２の実施の形態を図８に基づいて、第３の実施の形態を
図９に基づいて、第４の実施の形態を図１０乃至図１３
に基づいてそれぞれ詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of an automatic tracking illumination device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7, and a second embodiment will be described with reference to FIG. The fourth embodiment is described with reference to FIGS.
Each will be described in detail with reference to FIG.

【００１２】［第１の実施の形態］図１は自動追尾照明
装置を説明するブロック図である。図２はスポットライ
トを設けた照明空間の平面図で、図３は側面図である。
図４は撮像カメラを設けた照明空間の平面図で、図５は
側面図である。図６は撮像カメラの映像画面で捉えた照
射目標の画素座標位置の説明図である。図７はスポット
ライトの取り付け段階から含めて自動追尾照明装置の一
連の制御の流れをあらわしたフローチャートである。FIG. 1 is a block diagram for explaining an automatic tracking illumination device. FIG. 2 is a plan view of an illumination space provided with a spotlight, and FIG. 3 is a side view.
FIG. 4 is a plan view of an illumination space provided with an imaging camera, and FIG. 5 is a side view. FIG. 6 is an explanatory diagram of the pixel coordinate position of the irradiation target captured on the video screen of the imaging camera. FIG. 7 is a flowchart showing a flow of a series of controls of the automatic tracking illumination device including the stage of mounting the spotlight.

【００１３】図１に示すように、本実施の形態の自動追
尾照明装置は、指向性を有するとともに照射方向が可変
可能な照明手段１と、照明手段１による照明空間Ｗを各
々異なる方向から撮像する複数の撮像手段２と、複数の
撮像手段２の各映像から照射目標ｑを識別するとともに
該照射目標ｑを撮像している各撮像手段２における画素
座標を特定する画像認識手段３と、画像認識手段３で特
定された画素座標から照明空間Ｗ内の照射目標ｑの位置
を演算する位置座標演算手段４と、照明空間Ｗに対する
照明手段１の位置および位置座標演算手段４の演算結果
に基づいて照明手段１の照射方向を照射目標ｑに向ける
ように制御するための制御値を演算する制御値演算手段
５と、制御値に応じて照明手段１の照射方向を可変制御
する制御手段６とを備えている。As shown in FIG. 1, the automatic tracking illumination apparatus according to the present embodiment has an illumination means 1 having directivity and a variable illumination direction, and an illumination space W by the illumination means 1 taken from different directions. A plurality of image capturing means 2 for performing image processing; an image recognizing means 3 for identifying an irradiation target q from each image of the plurality of image capturing means 2 and specifying pixel coordinates in each of the image capturing means 2 capturing the irradiation target q; A position coordinate calculating means 4 for calculating the position of the irradiation target q in the illumination space W from the pixel coordinates specified by the recognizing means 3, and a position of the lighting means 1 with respect to the lighting space W and a calculation result of the position coordinate calculating means 4. Control value calculating means 5 for calculating a control value for controlling the irradiation direction of the lighting means 1 to the irradiation target q, and control means 6 for variably controlling the irradiation direction of the lighting means 1 according to the control value. It is provided.

【００１４】また、自動追尾照明装置には、照射目標ｑ
のおよその位置をあらわす照射目標認識補助情報と照明
手段１の照射方向とを基にして、照射目標ｑの追尾を開
始する画素座標を、照射目標ｑの追尾を開始する際に演
算する開始座標演算手段７が備えられている。また、画
像認識手段３は、照射目標ｑの追尾を開始する際に、開
始座標演算手段７から画素座標の演算結果を受信して、
画素座標の所定の範囲の画像部分に限って照射目標を識
別するものである。In addition, the automatic tracking illumination device has an irradiation target q
Starting coordinate for calculating the pixel coordinates for starting the tracking of the irradiation target q based on the irradiation target recognition auxiliary information indicating the approximate position of the irradiation target 1 and the irradiation direction of the illumination means 1 when the tracking of the irradiation target q is started. Calculation means 7 is provided. Further, the image recognition means 3 receives the calculation result of the pixel coordinates from the start coordinate calculation means 7 when starting the tracking of the irradiation target q,
The irradiation target is identified only in an image portion within a predetermined range of pixel coordinates.

【００１５】照明手段１は、図２及び図３に示すよう
に、天井面等に取り付けられたブラケット１ａによって
水平方向並びに垂直方向に回動自在になるように固定さ
れ図示しない駆動機構により水平方向の回動（パン）と
垂直方向の回動（チルト）とが可能な、灯体の向きが照
射方向になるようなスポットライト１から成り、制御手
段６により上記駆動機構が駆動制御されて照射方向が可
変されるものである。なお、制御手段６は、後述するよ
うに制御値演算手段５から与えられる制御値に応じて上
記駆動機構を駆動制御するドライブ回路等を具備するも
のである。また、照明手段１は、パン、チルトの各軸別
に、回動用モータと、回動角度を電気信号に変換する例
えばポテンショメータなどの回動角センサとを備えてお
り、制御ルームに設置された調光装置（不図示）から遠
隔制御信号を受けた場合にも、遠隔制御信号に従ってパ
ン、チルトの２軸方向に回動する。As shown in FIGS. 2 and 3, the illuminating means 1 is fixed so as to be rotatable in the horizontal and vertical directions by a bracket 1a attached to a ceiling surface or the like, and is horizontally rotated by a driving mechanism (not shown). The light source comprises a spotlight 1 capable of rotating (panning) and rotating in a vertical direction (tilting), and in which the direction of the lamp body is the irradiation direction. The direction is variable. The control means 6 includes a drive circuit for controlling the drive mechanism according to a control value given from the control value calculation means 5 as described later. The illumination means 1 includes a rotation motor and a rotation angle sensor such as a potentiometer for converting the rotation angle into an electric signal for each of the pan and tilt axes. Even when a remote control signal is received from an optical device (not shown), the camera rotates in two directions of pan and tilt according to the remote control signal.

【００１６】また、複数（本実施例で２台）の撮像手段
２は、ＣＣＤカメラ２1 、２2 から成り、互いに同じ取
り付け状態にならないように、つまり図４及び図５に示
すように照明空間Ｗを異なる方向から撮像するように照
明空間Ｗの対角位置に固定配設され、照明空間Ｗの床面
イをくまなく撮像する。２台のＣＣＤカメラ２1 、２ 2
は、同じ仕様のものであって、ＣＣＤ撮像素子の寸法
が、図６に示すように２ＳＷ（横）×２ＳＨ（縦）［ｍ
ｍ］、レンズの焦点距離がｆ［ｍｍ］、画像認識におけ
る有効画素数が２ＤＷ（横）×２ＤＨ（縦）とする。A plurality (two in this embodiment) of image pickup means
2 is a CCD camera 21, 2TwoAnd have the same
4 and FIG.
So that the illumination space W is imaged from different directions.
The lighting space W is fixedly arranged at a diagonal position of the lighting space W, and the floor surface of the lighting space W
Take an image of the entire b. Two CCD cameras 21, 2 Two
Are the same specifications, and the dimensions of the CCD image sensor
However, as shown in FIG. 6, 2SW (horizontal) × 2SH (vertical) [m
m], the focal length of the lens is f [mm], and in image recognition
The effective pixel number is 2DW (horizontal) × 2DH (vertical).

【００１７】ここで、図４及び図５に示すように照明空
間Ｗの任意点（例えば、床面イの隅の一点）を原点とす
る３次元直交座標系を想定する。このとき、ＣＣＤカメ
ラ２ 1 、２2 の取付位置の座標を各々ＣＰ１（Ｘｃ1 ，
Ｙｃ1 ，Ｚｃ1 ）、ＣＰ２（Ｘｃ2 ，Ｙｃ2 ，Ｚｃ2 ）
とし、取付方向（ＣＣＤカメラ２1 、２2 の各光軸ロの
方向）を各々ＣＤ１（Ｐｃ1 ，Ｔｃ1 ）、ＣＤ２（Ｐｃ
2 ，Ｔｃ2 ）とする。但し、Ｐｃ1 、Ｐｃ2 はそれぞれ
ＣＣＤカメラ２1 、２2 の光軸ロと水平面（ＸＹ平面）
とのなす角と定義する。これらＣＰ１、ＣＰ２、ＣＤ
１、ＣＤ２の値は別途測定するなどして特定しておき、
予め、ＣＣＤカメラ２1 、２2 に関するパラメータ情報
として位置座標演算手段４に記憶させておく。Here, as shown in FIG. 4 and FIG.
An arbitrary point of the space W (for example, one point of the corner of the floor a) is set as the origin.
A three-dimensional orthogonal coordinate system is assumed. At this time, the CCD camera
La 2 1, 2TwoThe coordinates of the mounting position of each are CP1 (Xc1,
Yc1, Zc1), CP2 (XcTwo, YcTwo, ZcTwo)
And the mounting direction (CCD camera 21, 2TwoOf each optical axis
Direction) for each CD1 (Pc1, Tc1), CD2 (Pc
Two, TcTwo). However, Pc1, PcTwoAre each
CCD camera 21, 2TwoOptical axis b and horizontal plane (XY plane)
Is defined as the angle between These CP1, CP2, CD
1. The value of CD2 is specified by measuring it separately.
In advance, CCD camera 21, 2TwoParameter information about
And stored in the position coordinate calculation means 4.

【００１８】画像認識手段３、位置座標演算手段４、制
御値演算手段５並びに開始座標演算手段７は、例えばＭ
ＰＵを主構成要素とするコンピュータ装置および該コン
ピュータ装置に搭載されたソフトウェアを以って構成可
能である。また、画像認識手段３、位置座標演算手段
４、制御値演算手段５並びに開始座標演算手段７は、そ
れぞれ単体のハードウェアであってもかまわない。The image recognizing means 3, the position coordinate calculating means 4, the control value calculating means 5, and the starting coordinate calculating means 7 are, for example, M
It can be configured with a computer device having a PU as a main component and software installed in the computer device. Further, the image recognition means 3, the position coordinate calculation means 4, the control value calculation means 5, and the start coordinate calculation means 7 may each be a single piece of hardware.

【００１９】開始座標演算手段７は、具体的には次のよ
うな演算を行って、照射目標ｑの追尾を開始する画素座
標を、算出する。まず、照明手段１が、制御ルームに設
置された調光装置から遠隔制御信号を受けて、照射方向
の初期値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（０，０，−１）からパン、
チルトの２軸方向に回動し、結果として照射目標ｑを照
射しているとする。The start coordinate calculating means 7 calculates the pixel coordinates at which the tracking of the irradiation target q is started by specifically performing the following calculation. First, the illuminating means 1 receives a remote control signal from the dimmer installed in the control room, and pans from the initial value (X, Y, Z) = (0, 0, -1) of the irradiation direction.
It is assumed that the irradiation target q is radiated as a result of rotation in two tilt directions.

【００２０】この状態での照明手段１から照射目標ｑへ
向けた方向余弦を（ｌsj，ｍsj，ｎ sj）としてあらわす
と、方向余弦（ｌsj，ｍsj，ｎsj）は、次式（１）で算
出できる。In this state, the illumination means 1 moves to the irradiation target q.
The direction cosine of (lsj, Msj, N sj)
And the direction cosine (lsj, Msj, Nsj) Is calculated by the following equation (1).
I can get out.

【００２１】[0021]

【数１】 (Equation 1)

【００２２】ここで、パン方向駆動行列［Ｐsj］は、Ｘ
ＹＺ直交座標系における物体を、Ｚ軸まわりに角度Ｐsj
だけ回転させる作用をあらわす行列であり、照明手段１
がパン方向に回動した結果の照射方向を与える。また、
チルト方向駆動行列［Ｔsj］は、ＸＹＺ直交座標系にお
ける物体を、Ｘ軸まわりに角度Ｔsjだけ回転させる作用
をあらわす行列であり、照明手段１がチルト方向に回動
した結果の照射方向を与える。さらに、取り付けずれ行
列［Ｐsj０］は、照明手段１の取り付け状態がＹ軸まわ
りにどれだけ傾いて取り付いているかをあらわす行列で
あり、照明手段１を別途測定して得た取り付け傾きによ
って、照明手段１がＹ軸まわりに回動していると同様の
回転作用を与える。パン方向駆動行列［Ｐsj］は、
（２）式であらわすことができ、チルト方向駆動行列
［Ｔsj］は、（３）式であらわすことができる。取り付
けずれ行列［Ｐsj０］は、（４）式であらわすことがで
きる。Here, the pan direction driving matrix [P sj ] is X
An object in the YZ rectangular coordinate system is set at an angle P sj about the Z axis.
Is a matrix representing the action of rotating only
Gives the irradiation direction as a result of rotating in the pan direction. Also,
The tilt direction drive matrix [T sj ] is a matrix representing an operation of rotating an object in the XYZ orthogonal coordinate system by an angle T sj around the X axis. The illumination direction as a result of the rotation of the illumination unit 1 in the tilt direction is described. give. Further, the mounting misalignment matrix [P sj 0] is a matrix representing how much the mounting state of the lighting unit 1 is attached around the Y axis while being attached. The mounting inclination obtained by separately measuring the lighting unit 1 is The illuminating means 1 provides the same rotating action as rotating around the Y axis. The pan direction driving matrix [P sj ] is
The tilt driving matrix [T sj ] can be expressed by the equation (2), and the tilt direction driving matrix [T sj ] can be expressed by the equation (3). The attachment displacement matrix [P sj 0] can be expressed by equation (4).

【００２３】[0023]

【数２】 (Equation 2)

【００２４】[0024]

【数３】 (Equation 3)

【００２５】[0025]

【数４】 (Equation 4)

【００２６】式（１）で算出された方向余弦（ｌsj，ｍ
sj，ｎsj）と、ＸＹＺ直交座標系における照明手段１の
取り付け位置（Ｘsj，Ｙsj，Ｚsj）とを基にして、照明
手段１から照射目標ｑへの照射方向を通る直線Ｌj を、
（５）式であらわすことができる。ここで、ｔj は
（５）式内で共通な媒介変数であり、ｔj の値が１つに
決まると直線Ｌj 上の１点（Ｘj ，Ｙj ，Ｚj ）を決め
ることができる。The direction cosine (l sj , m) calculated by equation (1)
sj , n sj ) and the mounting position (X sj , Y sj , Z sj ) of the illuminating means 1 in the XYZ orthogonal coordinate system, a straight line L j passing through the irradiation direction from the illuminating means 1 to the irradiation target q. To
It can be expressed by equation (5). Here, t j is a common parameter in the equation (5), and when the value of t j is determined to be one, one point (X j , Y j , Z j ) on the straight line L j can be determined. it can.

【００２７】[0027]

【数５】 (Equation 5)

【００２８】ここで、開始座標演算手段７には、照射目
標認識補助情報として、照射目標ｑが存在する被照射面
（床面イ）を基準にした所定の高さＺ＝Ｚｑ（図３参
照）が、記憶されている。そこで、（５）式にＺ＝Ｚｑ
を代入すると、媒介変数ｔj の値が１つに決まり、直線
Ｌj 上の１点（Ｘj ，Ｙj ，Ｚj ）を決めることができ
る。所定の高さＺｑは、照射目標ｑが演技者などの人体
である場合には、頭部の高さとしておけばよい。所定の
高さＺｑを（５）式と併用するため、照明手段１はひと
つで済むのである。Here, the starting coordinate calculating means 7 has, as the irradiation target recognition auxiliary information, a predetermined height Z = Zq (see FIG. 3) based on the irradiated surface (floor A) on which the irradiation target q exists. ) Is stored. Therefore, Z = Zq in equation (5)
Is substituted, the value of the parameter t j is determined to be one, and one point (X j , Y j , Z j ) on the straight line L j can be determined. The predetermined height Zq may be the height of the head when the irradiation target q is a human body such as an actor. Since the predetermined height Zq is used in combination with the expression (5), only one illumination means 1 is required.

【００２９】以上のようにして、開始座標演算手段７
は、照射目標ｑの追尾を開始する画素座標を、算出す
る。このように開始座標演算手段７を一連の処理に介入
させることによって、照射目標ｑを最初に捕捉するため
の画像処理を、照射目標ｑの写っている画像領域の周辺
に限定できるようになり、照射目標ｑの写っていない余
計な画像領域まで画像処理する必要がなくなるのであ
る。つまり、画像認識手段３は、開始座標演算手段７か
ら直線Ｌj 上の１点（Ｘj ，Ｙj ，Ｚj ）を入力され
て、（Ｘj ，Ｙj ，Ｚj ）の付近の所定画像部分だけを
画像処理することによって、画像中の照射目標ｑの抽出
にかかる処理時間を短縮できるのである。As described above, the start coordinate calculating means 7
Calculates the pixel coordinates at which the tracking of the irradiation target q is started. By interposing the start coordinate calculating means 7 in a series of processes in this manner, image processing for first capturing the irradiation target q can be limited to the periphery of the image area where the irradiation target q is captured, This eliminates the need to perform image processing on an extra image area where the irradiation target q is not shown. That is, the image recognizing means 3 receives one point (X j , Y j , Z j ) on the straight line L j from the start coordinate calculating means 7, and receives a predetermined point near (X j , Y j , Z j ). By processing only the image portion, the processing time required for extracting the irradiation target q in the image can be reduced.

【００３０】すなわち、画像認識手段３は、従来周知の
画像処理技術を用いてＣＣＤカメラ２1 、２2 の撮像映
像を画像処理し、２次元直交座標系（Ｘd ，Ｙd ）にお
ける照射目標ｑの座標（この座標を「画素座標」とよ
ぶ。）を、直線Ｌj 上の１点（Ｘj ，Ｙj ，Ｚj ）の近
傍に限って求める。２次元直交座標系（Ｘd ，Ｙd ）と
は、図６に示すようにＣＣＤカメラ２1 、２2 が具備す
るＣＣＤ撮像素子の中心を原点（０，０）として想定さ
れる２次元直交座標系である。照射目標ｑの画素座標を
求める手法としては、例えば、パターンマッチングやカ
ラーマッチングのほか、照射目標ｑが存在しないときの
照明空間Ｗの映像を原画像としてメモリに記憶してお
き、ＣＣＤカメラ２1 、２2 で撮像した映像を上記原画
像と比較することにより、照射目標ｑを抽出してその画
素座標を求めるというような手法が適用できる。また、
このような手法によって、複数の照射目標ｑ1 、ｑ2 、
・・・の抽出並びに画素座標の算出が可能となる。[0030] That is, the image recognition unit 3, image processing CCD camera 2 1, 2 2 of the imaging image using well-known image processing techniques, two-dimensional orthogonal coordinate system (X d, Y d) the irradiation target in The coordinates of q (this coordinates are referred to as “pixel coordinates”) are obtained only in the vicinity of one point (X j , Y j , Z j ) on the straight line L j . Two-dimensional orthogonal coordinate system (X d, Y d) and the two-dimensional orthogonal envisaged the center of the CCD image sensor CCD camera 2 1, 2 2 are provided as shown in FIG. 6 as the origin (0, 0) It is a coordinate system. The method of obtaining the pixel coordinates of the irradiation target q, for example, other pattern matching or color matching, the image of the illumination space W when the irradiation target q does not exist is stored in the memory as an original image, CCD camera 2 1 by the video imaged by 2 2 compared with the original image, it can be applied techniques such as that determine its pixel coordinates and extracts irradiation target q. Also,
By such a method, a plurality of irradiation targets q 1 , q 2 ,
.. And the pixel coordinates can be calculated.

【００３１】このように照射目標ｑを一度捕捉すると、
照射目標ｑが移動しても、照射目標ｑの移動速度すなわ
ち人体の歩行速度は大方決まっていて同歩行速度に応じ
て照射目標ｑの移動後のおよその位置は見当がつくの
で、画像認識手段３は、照射目標ｑの移動後のおよその
位置を予測して、ＣＣＤカメラ２1 、２2 で撮影された
新たな撮像映像を画像処理する。照射目標ｑの画素座標
は、以下では位置座標演算手段４で算出される。As described above, once the irradiation target q is captured,
Even if the irradiation target q moves, the moving speed of the irradiation target q, that is, the walking speed of the human body is largely determined, and the approximate position after the movement of the irradiation target q can be determined according to the walking speed. 3 predicts the approximate position after the movement of the irradiation target q, image processing of a new captured image taken by the CCD camera 2 1, 2 2. The pixel coordinates of the irradiation target q are calculated by the position coordinate calculation means 4 below.

【００３２】位置座標演算手段４は、２台のＣＣＤカメ
ラ２1 、２2 の撮像映像から画像認識手段３で得られた
照射目標ｑの画素座標を、各々（Ｘd1，Ｙd1）、
（Ｘd2，Ｙ d2）とする。また、ＣＣＤカメラ２1 、２2
の座標系における基準ベクトル（方向余弦）を（Ｘ，
Ｙ，Ｚ）＝（０，１，０）とおくと、位置座標演算手段
４は、図６に示すように、基準ベクトル（０，１，０）
に対してＣＣＤ撮像素子の中心（原点）（０，０）から
照射目標ｑの像までの方向ベクトル（Ｘe1，Ｙe1，
Ｚe1）を、次の（６）式で求める（但しＣＣＤカメラ２
1 の映像についてのみ記す。）。The position coordinate calculating means 4 comprises two CCD cameras.
La 21, 2TwoObtained by the image recognition means 3 from the captured video of
The pixel coordinates of the irradiation target q are represented by (Xd1, Yd1),
(Xd2, Y d2). In addition, CCD camera 21, 2Two
The reference vector (direction cosine) in the coordinate system of (X,
Y, Z) = (0, 1, 0), the position coordinate calculation means
4 is a reference vector (0, 1, 0) as shown in FIG.
From the center (origin) (0,0) of the CCD image sensor
Direction vector (Xe1, Ye1,
Ze1) Is calculated by the following equation (6) (however, the CCD camera 2
1Only the video of this is described. ).

【００３３】[0033]

【数６】 (Equation 6)

【００３４】また、ここでの基準ベクトル（０，１，
０）は、実際の照明空間ＷにおけるＸＹＺ直交座標系で
はＣＣＤカメラ２1 の取付状態の分だけ回転してしまっ
ていることになる。従って、位置座標演算手段４は、実
際の照明空間ＷにおけるＣＣＤカメラ２1 から照射目標
ｑまでの方向ベクトル（ｌ1 ，ｍ1 ，ｎ1 ）を、次の
（６）式で求める。The reference vector (0, 1,
0) it would have gone rotated by the amount of the attachment state of the CCD camera 2 1 in the actual XYZ orthogonal coordinate system in the illumination space W of. Therefore, the position coordinate calculating means 4, the direction vector from the CCD camera 2 1 to the irradiation target q in the actual lighting space W (l 1, m 1, n 1), calculated by the following equation (6).

【００３５】[0035]

【数７】 (Equation 7)

【００３６】一方、ＣＣＤカメラ２1 から照射目標ｑま
での方向と、ＣＣＤカメラ２1 の取付座標が予め特定さ
れているので、これらの値を基にして、位置座標演算手
段４は、ＣＣＤカメラ２1 と照射目標ｑとを結ぶ直線Ｌ
1 を、（８）式で求めることができる。ここで、ｔ1 は
直線Ｌ1 内における媒介変数である。On the other hand, the direction from the CCD camera 2 1 to the irradiation target q, since the CCD camera 2 1 mounting coordinates are specified in advance, based on these values, the position coordinate calculating means 4, the CCD camera straight line L 2 1 and connecting the irradiation target q
1 can be obtained by equation (8). Here, t 1 is a parameter in the straight line L 1 .

【００３７】[0037]

【数８】 (Equation 8)

【００３８】また、同様にＣＣＤカメラ２2 と照射目標
ｑとの間について、位置座標演算手段４は、ＣＣＤカメ
ラ２2 と照射目標ｑとを結ぶ直線Ｌ2 を、（９）式で求
めることができる。ここで、（ｌ2 ，ｍ2 ，ｎ2 ）は直
線Ｌ2 の方向ベクトルであり、ｔ2 は直線Ｌ2 内におけ
る媒介変数である。[0038] Similarly, for between CCD camera 2 2 and the irradiation target q, the position coordinate calculating means 4, the straight line L 2 connecting the CCD camera 2 2 and the irradiation target q, be determined by the equation (9) Can be. Here, (l 2 , m 2 , n 2 ) is a direction vector of the straight line L 2 , and t 2 is a parameter in the straight line L 2 .

【００３９】[0039]

【数９】 (Equation 9)

【００４０】ここで、照射目標ｑは２つの直線Ｌ1 、Ｌ
2 の交点に存在しているはずであり、２つの直線Ｌ1 、
Ｌ2 を算出することにする。（８）式と（９）式とを等
しいとして、次の（１０）式と（１１）式と（１２）式
とを連立方程式として解いたｔ1 、ｔ2 の各値を、（１
０）式と（１１）式と（１２）式とのいずれかに代入す
れば、ＸＹＺ直交座標系における照射目標ｑの座標が算
出される。Here, the irradiation target q is represented by two straight lines L 1 , L
2 must be present at the intersection of two straight lines L 1 ,
It will be to calculate the L 2. Assuming that equations (8) and (9) are equal, the values of t 1 and t 2 obtained by solving the following equations (10), (11) and (12) as simultaneous equations are represented by (1)
By substituting into any of the equations (0), (11) and (12), the coordinates of the irradiation target q in the XYZ orthogonal coordinate system are calculated.

【００４１】[0041]

【数１０】 (Equation 10)

【００４２】[0042]

【数１１】 [Equation 11]

【００４３】[0043]

【数１２】 (Equation 12)

【００４４】位置座標演算手段４は、上記アルゴリズム
にて照射目標ｑの座標を算出する。以下では、照射目標
ｑの座標を（Ｘｑ，Ｙｑ，Ｚｑ）としてあらわす。The position coordinate calculation means 4 calculates the coordinates of the irradiation target q by the above algorithm. Hereinafter, the coordinates of the irradiation target q are represented as (Xq, Yq, Zq).

【００４５】次に、制御値演算手段５が上記照射目標ｑ
の座標（Ｘｑ，Ｙｑ，Ｚｑ）から制御手段６に与える制
御値（パン及びチルトの角度）を求める手順について説
明する。照明手段１であるスポットライトのパンの回動
軸がＺ軸に平行であり、チルトの回動軸がＸＹ平面に平
行である。また、図２及び図３に示すような追尾照射に
用いる照明手段１が複数使用されるとして、各照明手段
１の取付位置を（Ｘsj，Ｙsj，Ｚsj）（ｊは照明手段の
ナンバーをあらわす。ｊ＝１，２，・・・）と表現す
る。任意の照明手段１から照射目標ｑまでの方向余弦
（ｌsj，ｍsj，ｎsj）を、次式（１３）のようにあらわ
すことができる。ここで、｜Ｂ｜は、ベクトルＢ（Ｘｑ
−Ｘsj，Ｙｑ−Ｙsj，Ｚｑ−Ｚsj）の大きさ（絶対値）
とする。Next, the control value calculating means 5 calculates the irradiation target q
A procedure for obtaining a control value (pan and tilt angles) to be given to the control means 6 from the coordinates (Xq, Yq, Zq) of the control will be described. The rotation axis of the pan of the spotlight as the illumination means 1 is parallel to the Z axis, and the rotation axis of the tilt is parallel to the XY plane. Further, assuming that a plurality of lighting means 1 used for tracking irradiation as shown in FIGS. 2 and 3 are used, the mounting position of each lighting means 1 is set to ( Xsj , Ysj , Zsj ) (j is the number of the lighting means). . J = 1, 2,...). The direction cosine (l sj , m sj , n sj ) from any illumination means 1 to the irradiation target q can be represented by the following equation (13). Here, | B | is a vector B (Xq
−X sj , Yq−Y sj , Zq−Z sj ) (absolute value)
And

【００４６】[0046]

【数１３】 (Equation 13)

【００４７】次に、回転に関するマトリクス（行列）を
考える。照明空間Ｗにおける基準の方向（以下では基準
の方向を（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（０，１，０）とする）を前
提にして、任意の照明手段１について、初期状態として
照射方向が（０，０，−１）を向いているとして、パン
の回動角Ｐsjは上記（２）式に相当して式（１４）で表
現され、チルトの回動角Ｔsjは上記（３）式に相当して
式（１５）で表現され、上記（４）式に相当する取り付
けずれ行列［Ｐsj０］は式（１６）で表現される。な
お、パンの回動角Ｐsjは図２に示すように照明手段１の
取付時の基準方向ハを０（基準）とする。Next, consider a matrix related to rotation. Assuming that the reference direction in the illumination space W (hereinafter, the reference direction is (X, Y, Z) = (0, 1, 0)), the illumination direction is set as an initial state for an arbitrary illumination unit 1. Assuming that the pan is oriented at (0, 0, -1), the pan rotation angle P sj is expressed by equation (14) corresponding to the above equation (2), and the tilt rotation angle T sj is calculated by the equation (3). ) Is represented by Expression (15), and the attachment displacement matrix [P sj 0] corresponding to Expression (4) is represented by Expression (16). As shown in FIG. 2, the pan rotation angle P sj is 0 (reference) when the reference direction c when the lighting means 1 is attached.

【００４８】[0048]

【数１４】 [Equation 14]

【００４９】[0049]

【数１５】 (Equation 15)

【００５０】[0050]

【数１６】 (Equation 16)

【００５１】これらをまとめると、次式（１７）のよう
にあらわされる。These are summarized as in the following equation (17).

【００５２】[0052]

【数１７】 [Equation 17]

【００５３】式（１７）を変形して、次式（１８）を得
る。［Ｐsj０］-1は取り付けずれ行列［Ｐsj０］の逆行
列をあらわす。By transforming equation (17), the following equation (18) is obtained. [P sj 0] −1 represents an inverse matrix of the attachment displacement matrix [P sj 0].

【００５４】[0054]

【数１８】 (Equation 18)

【００５５】式（１８）は右辺が定数で左辺が変数とし
て分離されるため、容易に解くことができる。従って、
制御値演算手段５は、パンの回動角Ｐsj、チルトの回動
角Ｔ sjを算出できる。制御値演算手段５は、パンの回動
角Ｐsj、チルトの回動角Ｔsjをそれぞれ、実際の制御を
行うための角度値などの制御値に変換し、制御手段６へ
送信する。制御手段６は、制御値演算手段５から送信さ
れる制御値によって駆動する、モータなどを含む駆動機
構であり、制御値に従って、照明手段１の照射方向を照
射目標ｑに向けるのである。In equation (18), the right side is a constant and the left side is a variable.
And can be easily unraveled. Therefore,
The control value calculation means 5 calculates the rotation angle P of the pan.sj, Tilt rotation
Angle T sjCan be calculated. The control value calculation means 5 controls the rotation of the pan.
Angle Psj, Tilt rotation angle TsjThe actual control
To a control value such as an angle value for performing
Send. The control means 6 receives the data transmitted from the control value calculation means 5.
Driving machine including motor, etc., driven by control value
The illumination direction of the illumination means 1 is illuminated according to the control value.
It is aimed at the shooting target q.

【００５６】以上の一連の処理を、画像認識の段階から
連続的に繰り返すことによって、照明手段１のスポット
光を自動的に照射目標ｑへ向ける照射向き制御が、行え
るのである。図７は、上述の一連の制御を説明する概略
のフローチャートである。以上説明した照射向き制御の
一連の流れを、図７を用いて、簡単に説明する。By repeating the above series of processes continuously from the image recognition stage, the irradiation direction control for automatically directing the spot light of the illumination means 1 to the irradiation target q can be performed. FIG. 7 is a schematic flowchart for explaining the above-described series of controls. A series of flows of the irradiation direction control described above will be briefly described with reference to FIG.

【００５７】まず、開始座標演算手段７は、照明手段１
の取り付け位置（Ｘsj，Ｙsj，Ｚsj）と、所定の高さＺ
ｑとを、予め入力されて記憶している（ステップ１０
０）。次に、開始座標演算手段７は、照明手段１が天井
面等に取り付けられた後、照明手段１の取り付けずれ行
列［Ｐsj０］の測定値を入力されて記憶する（ステップ
１１０）。First, the start coordinate calculating means 7 is provided with the lighting means 1.
Mounting position (X sj , Y sj , Z sj ) and a predetermined height Z
and q are input and stored in advance (step 10).
0). Next, after the lighting means 1 is mounted on a ceiling surface or the like, the start coordinate calculating means 7 receives and stores the measured value of the mounting displacement matrix [P sj 0] of the lighting means 1 (step 110).

【００５８】制御手段６は、調光装置から遠隔制御信号
を受けると（ステップ１２０）、遠隔制御信号に従って
パン、チルトの２軸方向に照射方向を回動し、開始座標
演算手段７へ、照射目標の追尾を開始する旨の信号を、
送信する（ステップ１３０）。Upon receiving the remote control signal from the dimmer (step 120), the control means 6 rotates the irradiation direction in two directions of pan and tilt according to the remote control signal, and irradiates the start coordinate calculation means 7 with the light. A signal to start tracking the target
Send it (step 130).

【００５９】開始座標演算手段７は、上記ステップ１３
０の結果、パン方向駆動行列［Ｐsj］と、チルト方向駆
動行列［Ｔsj］とを得て、方向余弦（ｌsj，ｍsj，
ｎsj）と、照明手段１の取り付け位置（Ｘsj，Ｙsj，Ｚ
sj）と、所定の高さＺｑとを基にして、直線Ｌj 上の１
点（Ｘj ，Ｙj ，Ｚj ）を決める（ステップ１４０、ス
テップ１５０）。以上が、開始座標演算手段７を使用す
るステップであり、追尾目標である照射目標ｑを先ず捕
捉する段階であり、開始座標演算手段７は、照射目標ｑ
の追尾を開始する画素座標を演算して画像認識手段３へ
出力する。The start coordinate calculating means 7 executes the processing in step 13
As a result of 0, a pan direction driving matrix [P sj ] and a tilt direction driving matrix [T sj ] are obtained, and the direction cosine (l sj , m sj ,
n sj ) and the mounting position (X sj , Y sj , Z
and sj), based on the predetermined height Zq, 1 on the straight line L j
The point (X j , Y j , Z j ) is determined (step 140, step 150). The above is the step of using the start coordinate calculating means 7 and the step of first capturing the irradiation target q which is a tracking target.
The pixel coordinates for starting the tracking of are calculated and output to the image recognition means 3.

【００６０】画像認識手段３は、定期的に撮像画像のサ
ンプリングを行い、画像処理を行う（ステップ１６
０）。位置座標演算手段４は、直線Ｌ1 と直線Ｌ2 との
交点座標を求め、照射目標ｑの位置座標の記憶値を更新
し（ステップ１７０）、照射目標ｑの位置座標の記憶値
を、制御値演算手段５へ送信する。制御値演算手段５
は、パン、チルトの制御値を算出し、該制御値を制御手
段６へ送信する。制御手段６は、該制御値に従って、照
射目標ｑの移動に伴い、照明手段１の照射方向を照射目
標ｑに向け（ステップ１８０）、位置座標演算手段４
に、照射目標ｑの位置座標の算出を促す。すなわち、制
御の段階は上記ステップ１６０の直前に戻る。上記ステ
ップ１６０から上記ステップ１８０までが繰り返される
ことによって、照射目標ｑの追尾を行う。The image recognizing means 3 periodically samples the taken image and performs image processing (step 16).
0). Position coordinate calculating means 4 calculates the intersection coordinates of the lines L 1 and the straight line L 2, and updates the stored values of the position coordinates of the irradiation target q (step 170), the stored value of the position coordinates of the irradiation target q, control It is transmitted to the value calculation means 5. Control value calculation means 5
Calculates the pan and tilt control values and transmits the control values to the control means 6. The control means 6 directs the irradiation direction of the illuminating means 1 to the irradiation target q in accordance with the movement of the irradiation target q in accordance with the control value (step 180).
Prompts the user to calculate the position coordinates of the irradiation target q. That is, the control stage returns immediately before step 160. The tracking of the irradiation target q is performed by repeating the steps 160 to 180.

【００６１】従って、自動追尾照明装置は、指向性を有
するとともに照射方向が可変可能な照明手段１と、照明
手段１による照明空間Ｗを各々異なる方向から撮像する
複数の撮像手段２と、複数の撮像手段２の各映像から照
射目標ｑを識別するとともに該照射目標ｑを撮像してい
る各撮像手段２における画素座標を特定する画像認識手
段３と、画像認識手段３で特定された画素座標から照明
空間Ｗ内の照射目標ｑの位置を演算する位置座標演算手
段４と、照明空間Ｗに対する照明手段１の位置および位
置座標演算手段４の演算結果に基づいて照明手段１の照
射方向を照射目標ｑに向けるように制御するための制御
値を演算する制御値演算手段５と、制御値に応じて照明
手段１の照射方向を可変制御する制御手段６とを備える
ため、固定された複数の撮像手段２で得た画像から、１
乃至複数の照射目標ｑの位置座標を特定でき、照射目標
ｑが増えた場合においても、撮像手段２を追加すること
なく対応することが可能である。しかも、撮像カメラの
台数が増えず、撮像手段２の撮影方向を変えるための駆
動手段が不用であるので、コストが高くなることもな
い。また、多数の撮像カメラを制御することもないの
で、制御が複雑になることもない。Accordingly, the automatic tracking illumination device has an illumination means 1 having directivity and a variable illumination direction, a plurality of imaging means 2 for imaging the illumination space W of the illumination means 1 from different directions, and a plurality of imaging means. An image recognition unit 3 that identifies an irradiation target q from each image of the imaging unit 2 and specifies pixel coordinates in each imaging unit 2 that is capturing the irradiation target q, and a pixel coordinate specified by the image recognition unit 3. A position coordinate calculating means 4 for calculating the position of the irradiation target q in the lighting space W; and a position of the lighting means 1 with respect to the lighting space W and an irradiation direction of the lighting means 1 based on the calculation result of the position coordinate calculating means 4. The control value calculating means 5 for calculating a control value for controlling the light source toward q and the control means 6 for variably controlling the irradiation direction of the lighting means 1 according to the control value are fixed. From the image obtained by the number of imaging means 2, 1
In addition, the position coordinates of the plurality of irradiation targets q can be specified, and even when the number of irradiation targets q increases, it is possible to cope without adding the imaging unit 2. Moreover, the number of imaging cameras does not increase, and a driving unit for changing the imaging direction of the imaging unit 2 is unnecessary, so that the cost does not increase. Further, since a large number of imaging cameras are not controlled, the control does not become complicated.

【００６２】また、自動追尾照明装置には、照射目標ｑ
のおよその位置をあらわす照射目標認識補助情報と照明
手段１の照射方向とを基にして、照射目標ｑの追尾を開
始する画素座標を、照射目標ｑの追尾を開始する際に演
算する開始座標演算手段７が備えられており、画像認識
手段３は、照射目標ｑの追尾を開始する際に、開始座標
演算手段７から画素座標の演算結果を受信して、画素座
標の所定の範囲の画像部分に限って照射目標を識別する
ものであるため、照射目標ｑの追尾を開始する際に、撮
像映像の一画面全体にわたって画像処理を行う必要が無
く、画像処理にかかる処理時間を抑えることができ、さ
らに画像処理に関するノイズ等によって照射目標を誤認
識するおそれも抑えることができ、撮像カメラを複数台
使用する場合でも、全ての撮像カメラの撮像映像につい
て画像処理を終了するまでの総処理時間が長引くのを抑
えることができる。In addition, the automatic tracking illumination device has an irradiation target q
Starting coordinate for calculating the pixel coordinates for starting the tracking of the irradiation target q based on the irradiation target recognition auxiliary information indicating the approximate position of the irradiation target 1 and the irradiation direction of the illumination means 1 when the tracking of the irradiation target q is started. When the tracking of the irradiation target q is started, the image recognizing unit 3 receives the calculation result of the pixel coordinates from the start coordinate calculating unit 7 and sets the image in a predetermined range of the pixel coordinates. Since the irradiation target is identified only for the part, when tracking the irradiation target q is started, it is not necessary to perform the image processing over the entire screen of the captured image, and the processing time required for the image processing can be suppressed. It is also possible to suppress the possibility of erroneously recognizing the irradiation target due to noise or the like relating to image processing. Even when using a plurality of imaging cameras, the image processing is completed for the images captured by all the imaging cameras. It is possible to suppress the up of the total processing time is prolonged that.

【００６３】［第２の実施の形態］図８はミラースキャ
ンタイプのスポットライトの説明図で、（ａ）は正面
図、（ｂ）は側面図である。なお、前述の第１の実施の
形態と同一の箇所には同じ符号を付し、同一の箇所の詳
細な説明は省略する。この第２の実施の形態の自動追尾
照明装置が前述の第１の実施の自動追尾照明装置と異な
り特徴となる構成は、照明手段１が、灯体の向きが照射
方向になるようなものではなく、ミラースキャンタイプ
のものである点である。この場合、下記に記すように、
一部のマトリクス（行列）の変更が必要になる。[Second Embodiment] FIGS. 8A and 8B are explanatory views of a mirror scan type spotlight, wherein FIG. 8A is a front view and FIG. 8B is a side view. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the same parts will be omitted. The configuration in which the automatic tracking illumination device of the second embodiment is different from the automatic tracking illumination device of the first embodiment described above is characterized in that the illumination unit 1 is such that the direction of the lamp body is the irradiation direction. Rather, it is of the mirror scan type. In this case, as described below,
Some matrix changes are required.

【００６４】ミラースキャンタイプのスポットライト１
は、図８に示すように、筒状の本体１０ａ内部の一端側
に光源１０ｂを具備し、本体１０ａ内部の他端側に図示
しない駆動部により回動自在に配設された反射鏡（ミラ
ー）１０ｃに光源１０ｂの光を反射させ、本体１０ａの
ミラー１０ｃ側の端部に設けた開口部１０ｄから照明空
間Ｗへ反射光を照射する。Mirror scan type spotlight 1
As shown in FIG. 8, a reflecting mirror (mirror) provided with a light source 10b at one end inside a cylindrical main body 10a and rotatably arranged at the other end inside the main body 10a by a driving unit (not shown). ) The light from the light source 10b is reflected by 10c, and the reflected light is applied to the illumination space W from an opening 10d provided at the end of the main body 10a on the side of the mirror 10c.

【００６５】スポットライト１は、当初、ＸＹ平面内で
Ｙ軸から測った光軸のずれ角がａsj、ＹＺ平面内でＹ軸
から測った光軸のずれ角がｂsj、ＺＸ平面内でＸ軸から
測った光軸のずれ角がｃsj、のそれぞれの向きをもって
いる状態であるとする。また、スポットライト１は、実
施形態１と同様に当初、光軸の向きが（０、０、−１）
である。ミラー１０ｃは、図８（ａ）に示すようにＺＸ
平面内で時計回りを正の回転方向としてパン回転するも
のとし、図８（ｂ）に示すようにＹＺ平面内で反時計回
りを正の回転方向としてチルト回転するものとする。The spotlight 1 initially has a deviation angle of the optical axis measured from the Y axis in the XY plane as sj , a deviation angle of the optical axis measured in the YZ plane from the Y axis is b sj , and It is assumed that the deviation angle of the optical axis measured from the X axis has a direction of c sj . The spotlight 1 initially has the optical axis direction (0, 0, -1) as in the first embodiment.
It is. The mirror 10c is, as shown in FIG.
It is assumed that pan rotation is performed with the clockwise rotation as the positive rotation direction in the plane, and tilt rotation is performed with the counterclockwise rotation as the positive rotation direction in the YZ plane as shown in FIG. 8B.

【００６６】実施形態１と同様にマトリクス（行列）を
考える。スポットライト１の向きは、式（１９）のパン
の回動角行列［Ｐsj］と、式（２０）のチルトの回動角
行列［Ｔsj］と、基準の方向からの取り付けのずれ［ａ
sj］（式（２１））および［ｂsj］（式（２２））およ
び［ｃsj］（式（２３））とを以て、式（２４）のよう
に表現できる。A matrix is considered as in the first embodiment. The orientation of the spotlight 1 is determined by the pan rotation angle matrix [P sj ] in equation (19), the tilt rotation angle matrix [T sj ] in equation (20), and the displacement of the mounting from the reference direction [ a
[sj ] (Equation (21)), [b sj ] (Equation (22)) and [c sj ] (Equation (23)) can be expressed as in Equation (24).

【００６７】[0067]

【数１９】 [Equation 19]

【００６８】[0068]

【数２０】 (Equation 20)

【００６９】[0069]

【数２１】 (Equation 21)

【００７０】[0070]

【数２２】 (Equation 22)

【００７１】[0071]

【数２３】 (Equation 23)

【００７２】[0072]

【数２４】 (Equation 24)

【００７３】式（２４）を変形して、式（２５）を得
る。By transforming equation (24), equation (25) is obtained.

【００７４】[0074]

【数２５】 (Equation 25)

【００７５】式（２５）は式（１８）と同様に、右辺が
定数で左辺が未知数に分離されて容易に解くことがで
き、パンの回動角Ｐsj、チルトの回動角Ｔsjを算出でき
る。これらパンの回動角Ｐsj、チルトの回動角Ｔsjを制
御値演算手段５で実際の制御値に変換して、制御手段６
に入力すれば、制御手段６が駆動機構を駆動制御して、
ミラー１０ｃの向きを変更でき、スポットライト１の照
射方向を照射目標ｑの位置座標に向けるのである。Equation (25) can be easily solved by solving the right-hand side constant and the left-hand side unknown as in equation (18). The pan rotation angle P sj and tilt rotation angle T sj can be calculated as follows. Can be calculated. The control unit 6 converts the pan rotation angle P sj and the tilt rotation angle T sj into actual control values by the control value calculation unit 5,
, The control means 6 controls the driving of the driving mechanism,
The direction of the mirror 10c can be changed, and the irradiation direction of the spotlight 1 is directed to the position coordinates of the irradiation target q.

【００７６】このようにしても、上記第１の実施の形態
と略同様の効果を奏する。 ［第３の実施の形態］図９は照明手段１の取り付け段階
から含めて自動追尾照明装置の一連の制御の流れをあら
わしたフローチャートである。なお、前述の第１の実施
の形態と同一の箇所には同じ符号を付し、同一の箇所の
詳細な説明は省略する。In this case, substantially the same effects as in the first embodiment can be obtained. [Third Embodiment] FIG. 9 is a flowchart showing a flow of a series of controls of the automatic tracking illuminating device including the mounting stage of the illuminating means 1. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the same parts will be omitted.

【００７７】この第３の実施の形態の自動追尾照明装置
が前述の第１の実施の自動追尾照明装置と異なり特徴と
なる構成は、照明手段１を１台追加して２台とし、２台
の照明手段１の照射方向の交点を以て所定の高さＺｑを
算出するようにした点である。以下では各記号の添え字
ｋ（小文字）は、追加した照明手段１に関する記号をあ
らわすものとする。The configuration of the automatic tracking illuminator of the third embodiment, which is different from the automatic tracking illuminator of the above-described first embodiment, is characterized in that one illumination means 1 is added and two illumination units are added. The predetermined height Zq is calculated based on the intersection point of the illumination direction of the illumination means 1. Hereinafter, the suffix k (small letter) of each symbol indicates a symbol relating to the added lighting means 1.

【００７８】２台の照明手段１のそれぞれの取り付け位
置を（Ｘsj，Ｙsj，Ｚsj）、（Ｘkj，Ｙkj，Ｚkj）と表
現する。取り付け位置（Ｘkj，Ｙkj，Ｚkj）の照明手段
１から照射目標ｑへの照射方向を通る直線Ｌk と、直線
Ｌj との交点が、照射目標ｑの位置座標である。すなわ
ち、（５）式によって直線Ｌj を求める一方、（２６）
式を用いて直線Ｌk を求めればよい。直線Ｌk は、（２
６）式で表現される。ここで、（ｌkj，ｍkj，ｎkj）
は、直線Ｌk の方向余弦（方向ベクトル）である。つま
り、開始座標演算手段７は、直線Ｌk と直線Ｌj との交
点を算出して、照射目標ｑの位置座標とする。The mounting positions of the two illumination means 1 are expressed as ( Xsj , Ysj , Zsj ) and ( Xkj , Ykj , Zkj ). Mounting position (X kj, Y kj, Z kj) and the straight line L k through the irradiation direction from the illumination means 1 to the irradiation target q, the intersection of the straight line L j, the position coordinates of the irradiation target q. That is, while the straight line Lj is obtained by the equation (5), the equation (26)
It may be obtained a line L k using equation. The straight line L k is (2
6) It is expressed by the equation. Here, (l kj , m kj , n kj )
Is the direction cosine of the straight line L k (direction vector). That is, the start coordinate computing means 7 calculates the intersection of the straight line L k and the straight line L j, the position coordinates of the irradiation target q.

【００７９】[0079]

【数２６】 (Equation 26)

【００８０】以下に、自動追尾照明装置の一連の処理
を、図７のフローチャートを基にした図９を用いて、簡
単に説明する。Hereinafter, a series of processes of the automatic tracking illumination device will be briefly described with reference to FIG. 9 based on the flowchart of FIG.

【００８１】開始座標演算手段７は、上記ステップ１０
０の処理のかわりに、２台の照明手段１のそれぞれの取
り付け位置（Ｘsj，Ｙsj，Ｚsj）、（Ｘkj，Ｙkj，
Ｚkj）を予め入力されて記憶している（ステップ１０
１）。次に、開始座標演算手段７は、２台の照明手段１
が天井面等に取り付けられた後、２台の照明手段１の取
り付けずれ行列［Ｐsj０］、［Ｐkj０］の測定値を入力
されて記憶する（ステップ１１１）。The start coordinate calculating means 7 performs the processing in step 10
0, the mounting positions (X sj , Y sj , Z sj ), (X kj , Y kj ,
Z kj ) is previously input and stored (step 10).
1). Next, the start coordinate calculating means 7 includes two lighting means 1
Are attached to the ceiling surface or the like, the measured values of the displacement matrices [P sj 0] and [P kj 0] of the two lighting means 1 are input and stored (step 111).

【００８２】各照明手段１の制御手段６は、調光装置か
ら遠隔制御信号を受けると（ステップ１２１）、遠隔制
御信号に従って各パン、各チルトの２軸方向に照射方向
を回動し、各開始座標演算手段７へ、照射目標の追尾を
開始する旨の信号を、送信する（ステップ１３１）。Upon receiving the remote control signal from the light control device (step 121), the control means 6 of each lighting means 1 rotates the irradiation direction in two directions of each pan and each tilt in accordance with the remote control signal. A signal to start tracking of the irradiation target is transmitted to the start coordinate calculating means 7 (step 131).

【００８３】各照明手段１の開始座標演算手段７は、上
記ステップ１３０の結果、自機に関して、パン方向駆動
行列［Ｐsj］、［Ｐkj］と、チルト方向駆動行列
［Ｔsj］、［Ｔkj］とを得て、方向余弦（ｌsj，ｍsj，
ｎsj）、（ｌkj，ｍkj，ｎkj）と、照明手段１の取り付
け位置（Ｘsj，Ｙsj，Ｚsj）、（Ｘkj，Ｙkj，Ｚkj）と
を基にして、直線Ｌj 上且つ直線Ｌj 上に位置する１点
（Ｘj ，Ｙj ，Ｚj ）を決める（ステップ１４１、ステ
ップ１５１）。以上が、各開始座標演算手段７を使用す
るステップであり、追尾目標である照射目標ｑを先ず捕
捉する段階であり、各開始座標演算手段７は、照射目標
ｑの追尾を開始する画素座標を演算して画像認識手段３
へ出力する。As a result of step 130, the start coordinate calculating means 7 of each lighting means 1 determines the pan direction driving matrices [P sj ] and [P kj ] and the tilt direction driving matrices [T sj ] and [T sj ] of the self apparatus. T kj ] to obtain the direction cosine (l sj , m sj ,
n sj), (l kj, m kj, and n kj), the mounting position of the illumination means 1 (X sj, Y sj, Z sj), based on (X kj, Y kj, the Z kj) and the straight line L j on and point located on the straight line L j (X j, Y j , Z j) deciding (step 141, step 151). The above is the step of using each start coordinate calculating means 7 and the step of first capturing the irradiation target q which is the tracking target. Each start coordinate calculating means 7 calculates the pixel coordinates at which the tracking of the irradiation target q is started. Calculation and image recognition means 3
Output to

【００８４】画像認識手段３は、定期的に撮像画像のサ
ンプリングを行い、画像処理を行う（ステップ１６
０）。位置座標演算手段４は、直線Ｌ1 と直線Ｌ2 との
交点座標を求め、照射目標ｑの位置座標の記憶値を更新
し（ステップ１７０）、照射目標ｑの位置座標の記憶値
を、制御値演算手段５へ送信する。制御値演算手段５
は、パン、チルトの制御値を算出し、該制御値を制御手
段６へ送信する。制御手段６は、該制御値に従って、照
射目標ｑの移動に伴い、照明手段１の照射方向を照射目
標ｑに向け（ステップ１８０）、位置座標演算手段４
に、照射目標ｑの位置座標の算出を促す。すなわち、制
御の段階は上記ステップ１６０の直前に戻る。上記ステ
ップ１６０から上記ステップ１８０までが繰り返される
ことによって、照射目標ｑの追尾を行う。The image recognizing means 3 periodically samples the taken image and performs image processing (step 16).
0). Position coordinate calculating means 4 calculates the intersection coordinates of the lines L 1 and the straight line L 2, and updates the stored values of the position coordinates of the irradiation target q (step 170), the stored value of the position coordinates of the irradiation target q, control It is transmitted to the value calculation means 5. Control value calculation means 5
Calculates the pan and tilt control values and transmits the control values to the control means 6. The control means 6 directs the irradiation direction of the illuminating means 1 to the irradiation target q in accordance with the movement of the irradiation target q in accordance with the control value (step 180).
Prompts the user to calculate the position coordinates of the irradiation target q. That is, the control stage returns immediately before step 160. The tracking of the irradiation target q is performed by repeating the steps 160 to 180.

【００８５】従って、自動追尾照明装置は、指向性を有
するとともに照射方向が可変可能な照明手段１と、照明
手段１による照明空間Ｗを各々異なる方向から撮像する
複数の撮像手段２と、複数の撮像手段２の各映像から照
射目標ｑを識別するとともに該照射目標ｑを撮像してい
る各撮像手段２における画素座標を特定する画像認識手
段３と、画像認識手段３で特定された画素座標から照明
空間Ｗ内の照射目標ｑの位置を演算する位置座標演算手
段４と、照明空間Ｗに対する照明手段１の位置および位
置座標演算手段４の演算結果に基づいて照明手段１の照
射方向を照射目標ｑに向けるように制御するための制御
値を演算する制御値演算手段５と、制御値に応じて照明
手段１の照射方向を可変制御する制御手段６とを備える
ため、固定された複数の撮像手段２で得た画像から、１
乃至複数の照射目標ｑの位置座標を特定でき、照射目標
ｑが増えた場合においても、撮像手段２を追加すること
なく対応することが可能である。しかも、撮像カメラの
台数が増えず、撮像手段２の撮影方向を変えるための駆
動手段が不用であるので、コストが高くなることもな
い。また、多数の撮像カメラを制御することもないの
で、制御が複雑になることもない。Accordingly, the automatic tracking illumination device comprises: an illumination means 1 having directivity and a variable irradiation direction; a plurality of imaging means 2 for imaging the illumination space W of the illumination means 1 from different directions; An image recognition unit 3 that identifies an irradiation target q from each image of the imaging unit 2 and specifies pixel coordinates in each imaging unit 2 that is capturing the irradiation target q, and a pixel coordinate specified by the image recognition unit 3. A position coordinate calculating means 4 for calculating the position of the irradiation target q in the lighting space W; and a position of the lighting means 1 with respect to the lighting space W and an irradiation direction of the lighting means 1 based on the calculation result of the position coordinate calculating means 4. The control value calculating means 5 for calculating a control value for controlling the light source toward q and the control means 6 for variably controlling the irradiation direction of the lighting means 1 according to the control value are fixed. From the image obtained by the number of imaging means 2, 1
In addition, the position coordinates of the plurality of irradiation targets q can be specified, and even when the number of irradiation targets q increases, it is possible to cope without adding the imaging unit 2. Moreover, the number of imaging cameras does not increase, and a driving unit for changing the imaging direction of the imaging unit 2 is unnecessary, so that the cost does not increase. Further, since a large number of imaging cameras are not controlled, the control does not become complicated.

【００８６】また、前記第１の実施の形態と比較して、
所定の高さＺｑを設定入力する手間が省け、床面など基
準面が平坦でなく所定の高さＺｑを測定しにくい場合で
も対応がしやすくなる。Further, as compared with the first embodiment,
This eliminates the need for setting and inputting the predetermined height Zq, and makes it easier to cope with the case where the reference height such as the floor surface is not flat and it is difficult to measure the predetermined height Zq.

【００８７】［第４の実施の形態］図１０は自動追尾照
明装置を説明するブロック図である。図１１は撮像カメ
ラが被撮像面に正対していない場合の分解能の不均一発
生なる不具合を説明する模式図、図１２は撮像カメラが
被撮像面に正対している場合の分解能の均一なる状態を
説明する模式図である。図１３は照射目標の位置を近似
する考え方を説明する模式図で、(a) は２つの撮像カメ
ラの撮像方向をあらわす２つの直線がねじれの位置の関
係にある場合を説明した模式図、(b) は(a) の２つの直
線間の最短距離上に照射目標が位置するとみなす考え方
を説明する模式図である。[Fourth Embodiment] FIG. 10 is a block diagram illustrating an automatic tracking illumination device. FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a problem of non-uniform resolution when the imaging camera is not directly facing the imaging surface, and FIG. 12 is a state in which the resolution is uniform when the imaging camera is directly facing the imaging surface. FIG. FIG. 13 is a schematic diagram for explaining the concept of approximating the position of the irradiation target, and FIG. 13A is a schematic diagram for explaining a case where two straight lines representing the imaging directions of the two imaging cameras are in a relationship of the twist position. (b) is a schematic diagram for explaining the idea of assuming that the irradiation target is located on the shortest distance between two straight lines in (a).

【００８８】なお、前述の第１の実施の形態と同一の箇
所には同じ符号を付し、同一の箇所の詳細な説明は省略
する。The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the same parts will be omitted.

【００８９】この第３の実施の形態の自動追尾照明装置
が前述の第１の実施の自動追尾照明装置と異なり特徴と
なる構成は、上記ステップ１５０の位置座標演算手段４
にて照射目標ｑの位置座標を算出する際に各撮像手段２
の照射目標ｑの位置座標に補正を施す、座標補正手段を
設けた点である。The automatic tracking illuminating device of the third embodiment is different from the automatic tracking illuminating device of the first embodiment in that the characteristic feature is that the position coordinate calculating means 4 in the step 150 is used.
When calculating the position coordinates of the irradiation target q in
Is provided with coordinate correction means for correcting the position coordinates of the irradiation target q.

【００９０】前述の第１の実施の形態においては、撮像
手段２であるＣＣＤカメラ２1 、２ 2 は固定されている
ので、殆どの場合照射目標ｑは撮像映像の座標の中心に
写ることはない。そこで、ＣＣＤカメラ２1 、２2 に広
角レンズを用いた場合に次のようなことが問題となる。
すなわち、図１１および図１２に示すように、光学レン
ズを具備したＣＣＤカメラ２1 、２2 の撮像面上では等
距離である距離Ｓt1、Ｓt2、 Ｓt3、 ・・が、実際の照明
空間Ｗにおける床面イ上では各２点間の距離が異なって
しまう（図１１ではＳt1＜Ｓt2＜Ｓt3＜・・、図１２で
はＳp1＝Ｓp2＝Ｓp3＝・・）。In the first embodiment described above,
CCD camera 2 as means 21, 2 TwoIs fixed
Therefore, in most cases, the irradiation target q is located at the center of the coordinates of the captured image.
There is no picture. So, CCD camera 21, 2TwoNihiro
The following problems arise when a square lens is used.
That is, as shown in FIG. 11 and FIG.
CCD camera 2 equipped with1, 2TwoEtc. on the imaging surface of
Distance S, which is the distancet1,St2,St3,.. but actual lighting
On the floor a in the space W, the distance between each two points is different.
(S in FIG. 11t1<St2<St3<・ ・ 、 In FIG.
Is Sp1= Sp2= Sp3= ・ ・).

【００９１】このような事情を受け、前述の第１の実施
の形態においては、位置座標演算手段４にて直線Ｌ1 と
直線Ｌ2 とは厳密には解を持たず、ねじれの位置の関係
にあることが多い。この場合、図１３に示すように、直
線Ｌ1 と直線Ｌ2 との間の最短距離となる線分Ｖ１−Ｖ
２上に照射目標ｑが存在するとみなす。Under such circumstances, in the above-described first embodiment, the position coordinate calculating means 4 does not have a strict solution between the straight line L 1 and the straight line L 2 , There are many. In this case, as shown in FIG. 13, the shortest distance between the lines L 1 and the straight line L 2 segment V1-V
It is assumed that the irradiation target q exists on 2.

【００９２】座標補正手段８は、位置座標演算手段４と
制御値演算手段５とに接続しており、位置座標演算手段
４にて照明空間Ｗ内の照射目標ｑの位置座標を演算する
場合に、各撮像手段２における画素座標によって特定す
る照射目標ｑの座標の補正を行ってから、照射目標ｑの
座標の補正値を、制御値演算手段５へ送信する。The coordinate correcting means 8 is connected to the position coordinate calculating means 4 and the control value calculating means 5, and is used when the position coordinate calculating means 4 calculates the position coordinates of the irradiation target q in the illumination space W. Then, after correcting the coordinates of the irradiation target q specified by the pixel coordinates in each imaging unit 2, the correction value of the coordinates of the irradiation target q is transmitted to the control value calculation unit 5.

【００９３】座標補正手段８における、照射目標ｑの座
標の補正値の算出の考え方は、以下のとおりである。直
線Ｌ1 上の点Ｖ１（Ｘv1，Ｙv1，Ｚv1）と、直線Ｌ2 上
の点Ｖ２（Ｘv2，Ｙv2，Ｚv2）とは、次のように求めら
れる。すなわち、線分Ｖ１−Ｖ２が直線Ｌ1 と直線Ｌ2
とのいずれにも直交するため、直線Ｌ1 の方向ベクトル
と線分Ｖ１−Ｖ２の方向ベクトルとの内積が０であり、
式（２７）が成り立ち、且つ直線Ｌ2 の方向ベクトルと
線分Ｖ１−Ｖ２の方向ベクトルとの内積が０であり、式
（２８）が成り立つ。The concept of calculating the correction value of the coordinates of the irradiation target q in the coordinate correction means 8 is as follows. A point on the line L 1 V1 (X v1, Y v1, Z v1), and the point on the straight line L 2 V2 (X v2, Y v2, Z v2), is determined as follows. That is, the line segment V1-V2 is a straight line L 1 and the straight line L 2
To perpendicular to both the inner product of the direction vector of the direction vector and a line segment V1-V2 of the straight line L 1 is 0,
Equation is true (27), and the inner product of the direction vector of the direction vector of the straight line L 2 and the segment V1-V2 is 0, the formula (28) holds.

【００９４】[0094]

【数２７】 [Equation 27]

【００９５】[0095]

【数２８】 [Equation 28]

【００９６】式（２７）、式（２８）に、式（８）、式
（９）を代入してまとめると、式（２９）、式（３０）
が成り立つ。ここで、Ｅ11、Ｅ12、Ｅ22、Ｆ1 、Ｆ
2 は、式（３１）であらわされる定数である。By substituting Equations (8) and (9) into Equations (27) and (28), Equations (29) and (30) are obtained.
Holds. Here, E 11 , E 12 , E 22 , F 1 , F
2 is a constant represented by Expression (31).

【００９７】[0097]

【数２９】 (Equation 29)

【００９８】[0098]

【数３０】 [Equation 30]

【００９９】[0099]

【数３１】 (Equation 31)

【０１００】式（２９）、式（３０）の媒介変数ｔ1 、
ｔ2 を求めると、式（３２）が得られる。式（３２）で
得た媒介変数ｔ1 、ｔ2 を式（８）、式（９）に代入し
てまとめると、点Ｖ１（Ｘv1，Ｙv2，Ｚv3）と点Ｖ２
（Ｘv2，Ｙv2，Ｚv2）とが決まる。In the equations (29) and (30), the parameters t 1 ,
When t 2 is obtained, Expression (32) is obtained. Equation (32) the parametric t 1, t 2 obtained by the equation (8), summary into Equation (9), the point V1 (X v1, Y v2, Z v3) and the point V2
(X v2 , Y v2 , Z v2 ) are determined.

【０１０１】[0101]

【数３２】 (Equation 32)

【０１０２】ここで、線分Ｖ１−Ｖ２をｉ１：ｉ２に内
分割する点を、照射目標ｑの座標の補正点とする。照射
目標ｑの座標の補正点は、（Ｘｑ，Ｙｑ，Ｚｑ）であら
わすとして、式（３３）のようになる。Here, a point at which the line segment V1-V2 is internally divided into i1: i2 is a correction point of the coordinates of the irradiation target q. The correction point of the coordinates of the irradiation target q is represented by (Xq, Yq, Zq), as shown in Expression (33).

【０１０３】[0103]

【数３３】 [Equation 33]

【０１０４】なお、ｉ１、ｉ２はそれぞれ点Ｖ２、点Ｖ
１が照射目標ｑの位置座標にどれだけ近いかをあらわす
確かさで、その値が大きいほど確かであるとする。い
ま、画像処理の画素座標系は、２ＤＷ（Ｘ軸方向）×２
ＤＨ（Ｙ軸方向）の分解能があり、Ｘ軸方向は補正の必
要がなく、Ｙ軸方向の座標を補正する必要があるとす
る。実際に画像処理で求められる補正結果は−ＤＨ≦Ｙ
dk＜ＤＨとなる。Note that i1 and i2 are points V2 and V, respectively.
1 is a certainty indicating how close to the position coordinates of the irradiation target q, and the larger the value is, the more certain it is. Now, the pixel coordinate system of the image processing is 2DW (X-axis direction) × 2
It is assumed that there is a resolution of DH (Y-axis direction), no correction is required in the X-axis direction, and it is necessary to correct the coordinates in the Y-axis direction. The correction result actually obtained by the image processing is -DH ≦ Y
dk <DH.

【０１０５】一方、点Ｖ１（Ｘv1，Ｙv1，Ｚv1）の確か
さｉ２と、点Ｖ２（Ｘv2，Ｙv2，Ｚ v2）の確かさｉ１と
は、ＣＣＤ撮像素子のＹ座標を用いて式（３４）のよう
に算出される。On the other hand, the point V1 (Xv1, Yv1, Zv1) Sure
I2 and the point V2 (Xv2, Yv2, Z v2) And i1
Is expressed by the equation (34) using the Y coordinate of the CCD image sensor.
Is calculated.

【０１０６】[0106]

【数３４】 (Equation 34)

【０１０７】実際は、距離Ｓt1、 Ｓt2、 Ｓt3、 ・・であ
らわされる床面イ上の距離と、画素座標との関係は、単
純ではない。つまり、確かさｉ１、ｉ２が式（３４）の
ように算出可能な場合のみではない。そこで、式（３
４）のように算出する以外の方法として、画素座標と床
面イ上の距離との関係を、関数化したり、データテーブ
ルに予め対応付けたりしておき、確かさｉ１、ｉ２を求
めることでも対応可能である。[0107] In practice, the distance S t1, S t2, S t3 , the distance on the floor Lee represented by ..., the relationship between the pixel coordinates, not simple. In other words, this is not limited to the case where the certainties i1 and i2 can be calculated as in Expression (34). Therefore, equation (3)
As a method other than the calculation as in 4), the relationship between the pixel coordinates and the distance on the floor surface a may be converted into a function or associated with a data table in advance to obtain the certainty i1 and i2. Available.

【０１０８】従って、本実施の形態においては、位置座
標演算手段４にて照明空間Ｗ内の照射目標ｑの位置を演
算する場合に各撮像手段２における画素座標によって特
定する照射目標ｑの座標の補正を行う座標補正手段８を
備えたため、各撮像手段２の撮像範囲を広くするために
広角レンズを使用した場合でも、照射目標ｑの位置座標
特定の分解能の低下に対応できる。Therefore, in the present embodiment, when the position coordinate calculating means 4 calculates the position of the irradiation target q in the illumination space W, the coordinates of the irradiation target q specified by the pixel coordinates in each imaging means 2 are used. Since the coordinate correction means 8 for performing the correction is provided, even if a wide-angle lens is used to widen the imaging range of each imaging means 2, it is possible to cope with a decrease in the resolution for specifying the position coordinates of the irradiation target q.

【０１０９】また、上記各実施の形態においては、照明
手段１の駆動角度検出は、ポテンショメータによって角
度検出を行うものを例示したが、本発明はこれに限ら
ず、ポテンショメータのかわりにエンコーダを用いても
よい。In each of the above embodiments, the drive angle of the illuminating means 1 is detected by a potentiometer. However, the present invention is not limited to this, and an encoder may be used instead of a potentiometer. Is also good.

【０１１０】[0110]

【発明の効果】請求項１記載の発明にあっては、指向性
を有するとともに照射方向が可変可能な照明手段と、照
明手段による照明空間を各々異なる方向から撮像する複
数の撮像手段と、複数の撮像手段の各映像から照射目標
を識別するとともに該照射目標を撮像している各撮像手
段における画素座標を特定する画像認識手段と、画像認
識手段で特定された複数の画素座標から照明空間内の照
射目標の位置を演算する位置座標演算手段と、照明空間
に対する照明手段の位置および位置座標演算手段の演算
結果に基づいて照明手段の照射方向を照射目標に向ける
ように制御するための制御値を演算する制御値演算手段
と、制御値に応じて照明手段の照射方向を可変制御する
制御手段とを備えたため、固定された複数の撮像手段で
得た画像から、１乃至複数の照射目標の位置座標を特定
でき、照射目標が増えた場合においても、撮像手段を追
加することなく対応することが可能である。しかも、撮
像手段の数が増えず、撮像手段の撮影方向を変えるため
の駆動手段等が不用であるので、コストが高くなること
もない。また、多数の撮像手段を制御することもないの
で、制御が複雑になることもない。According to the first aspect of the present invention, there is provided an illuminating means having directivity and a variable irradiating direction, a plurality of imaging means for imaging an illumination space by the illuminating means from different directions, and An image recognition unit that identifies an irradiation target from each image of the imaging unit and specifies pixel coordinates in each imaging unit that is imaging the irradiation target; and a plurality of pixel coordinates specified by the image recognition unit in an illumination space. Position coordinate calculating means for calculating the position of the irradiation target, and a control value for controlling the irradiation direction of the lighting means to the irradiation target based on the position of the lighting means with respect to the illumination space and the calculation result of the position coordinate calculating means. , And control means for variably controlling the irradiation direction of the illumination means in accordance with the control value. You can identify the optimal multiple position coordinates of the irradiation target, in the case of increasing the irradiation target also, it is possible to cope with without adding imaging means. In addition, since the number of imaging means does not increase and a driving means for changing the imaging direction of the imaging means is unnecessary, the cost does not increase. In addition, since there is no need to control a large number of imaging units, the control does not become complicated.

【０１１１】請求項２記載の発明にあっては、請求項１
記載の発明の効果に加えて、照射目標の追尾を開始する
際に、照射目標のおよその位置をあらわす照射目標認識
補助情報と照明手段の照射方向とを基にして、照射目標
の追尾を開始する画素座標を演算する開始座標演算手段
を有し、画像認識手段は、照射目標の追尾を開始する際
に、開始座標演算手段で求まる画素座標の演算結果を基
にして、画素座標の所定の範囲の画像部分に限って照射
目標を識別するものであるため、照射目標の追尾を開始
する際に、撮像映像の一画面全体にわたって画像処理を
行う必要が無く、画像処理にかかる処理時間を抑えるこ
とができ、さらに画像処理に関するノイズ等によって照
射目標を誤認識するおそれも抑えることができ、撮像手
段を複数使用する場合でも、全ての撮像手段の撮像映像
について画像処理を終了するまでの総処理時間が長引く
のを抑えることができる。In the invention according to claim 2, claim 1
In addition to the effects of the invention described above, when tracking of the irradiation target is started, the tracking of the irradiation target is started based on the irradiation target recognition auxiliary information indicating the approximate position of the irradiation target and the irradiation direction of the lighting means. The image recognizing means calculates a predetermined pixel coordinate based on a result of the pixel coordinate calculation obtained by the start coordinate calculating means when starting tracking of the irradiation target. Since the irradiation target is identified only in the image portion of the range, when tracking the irradiation target is started, it is not necessary to perform the image processing over the entire screen of the captured video, and the processing time required for the image processing is suppressed. In addition, it is possible to suppress the possibility of erroneously recognizing the irradiation target due to noise or the like relating to image processing. The total processing time to end it is possible to suppress the protracted.

【０１１２】請求項３記載の発明にあっては、請求項２
記載の発明の効果に加えて、開始座標演算手段は、照射
目標が存在する被照射面を基準にした所定の高さを、照
射目標認識補助情報として演算に用いるため、照射目標
の照射したい位置に合わせて画像処理の中心点を設定す
ることができ、特に、照射目標が舞台演技者や司会者な
どであって、胸から上の部分や顔のみなど、部分的にス
ポット光を照射したい場合には、画像認識手段の画像処
理の負担を抑えることができ、画像処理にかかる時間も
節減できる。In the invention according to claim 3, claim 2
In addition to the effects of the invention described above, the starting coordinate calculation means uses a predetermined height based on the irradiated surface on which the irradiation target exists as the irradiation target recognition auxiliary information for the calculation, so that the irradiation position of the irradiation target is desired. The center point of image processing can be set according to the time, especially when the irradiation target is a stage performer or a moderator and you want to irradiate a spot light partially such as the part above the chest or only the face Thus, the burden of image processing on the image recognition means can be reduced, and the time required for image processing can be reduced.

【０１１３】請求項４記載の発明にあっては、請求項１
記載の発明の効果に加えて、照明手段は複数設けられる
ものであり、開始座標演算手段は、照射目標の追尾を開
始する際に、複数の照明手段の各照射方向の交点座標を
基にして、照射目標の追尾を開始する画素座標を演算す
るものであり、画像認識手段は、照射目標の追尾を開始
する際に、開始座標演算手段で求まる画素座標の演算結
果を基にして、画素座標の所定の範囲の画像部分に限っ
て照射目標を識別するものであるため、照射目標の追尾
を開始する画素座標を特定するために例えば照射目標の
所定の高さなど別入力のパラメータ値を設定入力する手
間が省け、床面など基準面が平坦でなく照射目標の所定
の高さを測定しにくい場合でも対応がしやすくなる。In the invention according to claim 4, claim 1 is
In addition to the effects of the described invention, a plurality of lighting means are provided, and the start coordinate calculating means, when starting tracking of the irradiation target, based on intersection coordinates of the plurality of lighting means in respective irradiation directions. The image recognition means calculates the pixel coordinates at which the tracking of the irradiation target is started. The image recognition means, when starting the tracking of the irradiation target, calculates the pixel coordinates based on the calculation result of the pixel coordinates obtained by the start coordinate calculation means. Since the irradiation target is identified only in the image portion of the predetermined range, another input parameter value such as a predetermined height of the irradiation target is set to specify a pixel coordinate at which the tracking of the irradiation target is started. This eliminates the need for inputting, and makes it easier to cope with the case where the reference surface such as the floor surface is not flat and it is difficult to measure the predetermined height of the irradiation target.

【０１１４】請求項５記載の発明にあっては、請求項１
乃至４記載の発明の効果に加えて、位置座標演算手段に
て照明空間内の照射目標の位置を演算する場合に各撮像
手段における画素座標によって特定する照射目標の座標
の補正を行う座標補正手段を備えたため、各撮像手段の
撮像範囲を広くするために広角レンズを使用して各撮像
手段の撮像映像が歪んでしまい照射目標の座標の補正が
必要な場合でも、照射目標の位置座標特定の分解能の低
下に対応できる。In the invention according to claim 5, claim 1 is
In addition to the effects of the inventions described in (4) to (4), coordinate correction means for correcting the coordinates of the irradiation target specified by the pixel coordinates in each imaging means when calculating the position of the irradiation target in the illumination space by the position coordinate calculation means Therefore, even if the captured image of each imaging unit is distorted using a wide-angle lens to widen the imaging range of each imaging unit and the coordinates of the irradiation target need to be corrected, the position coordinates of the irradiation target can be specified. It can cope with a decrease in resolution.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の自動追尾照明装置の第１の実施の形態
を説明するブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a first embodiment of an automatic tracking illumination device according to the present invention.

【図２】同上のスポットライトを設けた照明空間の平面
図である。FIG. 2 is a plan view of an illumination space provided with the same spotlight.

【図３】同上のスポットライトを設けた照明空間の側面
図である。FIG. 3 is a side view of an illumination space provided with the same spotlight.

【図４】同上の撮像カメラを設けた照明空間の平面図で
ある。FIG. 4 is a plan view of an illumination space provided with the above imaging camera.

【図５】同上の撮像カメラを設けた照明空間の側面図で
ある。FIG. 5 is a side view of an illumination space provided with the above imaging camera.

【図６】同上の撮像カメラの映像画面で捉えた照射目標
の画素座標位置の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a pixel coordinate position of an irradiation target captured on a video screen of the above imaging camera.

【図７】同上の一連の制御の流れをあらわしたフローチ
ャートである。FIG. 7 is a flowchart showing a series of control flows according to the embodiment.

【図８】本発明の自動追尾照明装置の第２の実施の形態
のスポットライトの説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a spotlight according to a second embodiment of the automatic tracking illumination device of the present invention.

【図９】本発明の自動追尾照明装置の第３の実施の一連
の制御の流れをあらわしたフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing a series of control flows of a third embodiment of the automatic tracking illumination device of the present invention.

【図１０】本発明の自動追尾照明装置の第４の実施の形
態を説明するブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating a fourth embodiment of the automatic tracking illumination device of the present invention.

【図１１】同上の撮像カメラが被撮像面に正対していな
い場合の分解能の不均一発生なる不具合を説明する模式
図である。FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a problem of non-uniform resolution when the imaging camera is not directly facing the imaging surface;

【図１２】同上の撮像カメラが被撮像面に正対している
場合の分解能の均一なる状態を説明する模式図である。FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a state in which the resolution is uniform when the imaging camera is directly facing an imaging surface.

【図１３】同上の照射目標の位置を近似する考え方を説
明する模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram for explaining a concept of approximating the position of the irradiation target according to the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 照明手段 ２ 撮像手段 ３ 画像認識手段 ４ 位置座標演算手段 ５ 制御値演算手段 ６ 制御手段 ７ 開始座標演算手段 ８ 座標補正手段 ｑ 照射目標 Ｗ 照明空間 Ｚｑ 所定の高さ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Illumination means 2 Imaging means 3 Image recognition means 4 Position coordinate calculation means 5 Control value calculation means 6 Control means 7 Start coordinate calculation means 8 Coordinate correction means q Irradiation target W Illumination space Zq Predetermined height

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福井 栄一 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Eiichi Fukui 1048 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Works, Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 指向性を有するとともに照射方向が可変
可能な照明手段と、前記照明手段による照明空間を各々
異なる方向から撮像する複数の撮像手段と、前記複数の
撮像手段の各映像から照射目標を識別するとともに該照
射目標を撮像している各撮像手段における画素座標を特
定する画像認識手段と、前記画像認識手段で特定された
複数の画素座標から前記照明空間内の照射目標の位置を
演算する位置座標演算手段と、照明空間に対する前記照
明手段の位置および前記位置座標演算手段の演算結果に
基づいて前記照明手段の照射方向を照射目標に向けるよ
うに制御するための制御値を演算する制御値演算手段
と、前記制御値に応じて前記照明手段の照射方向を可変
制御する制御手段とを備えたことを特徴とする自動追尾
照明装置。An illumination unit having directivity and a variable illumination direction, a plurality of imaging units for imaging an illumination space of the illumination unit from different directions, and an illumination target from each image of the plurality of imaging units. Image recognition means for identifying pixel coordinates in each imaging means for imaging the irradiation target and calculating a position of the irradiation target in the illumination space from a plurality of pixel coordinates specified by the image recognition means. And a control for calculating a control value for controlling the irradiation direction of the lighting means to the irradiation target based on the position of the lighting means with respect to the illumination space and the calculation result of the position coordinate calculation means. An automatic tracking illumination device comprising: a value calculation unit; and a control unit that variably controls an irradiation direction of the illumination unit according to the control value. 【請求項２】 照射目標の追尾を開始する際に、照射目
標のおよその位置をあらわす照射目標認識補助情報と前
記照明手段の照射方向とを基にして、照射目標の追尾を
開始する画素座標を演算する開始座標演算手段を有し、
前記画像認識手段は、照射目標の追尾を開始する際に、
前記開始座標演算手段で求まる前記画素座標の演算結果
を基にして、前記画素座標の所定の範囲の画像部分に限
って照射目標を識別するものであることを特徴とする請
求項１記載の自動追尾照明装置。2. A method of starting tracking of an irradiation target, based on irradiation target recognition auxiliary information indicating an approximate position of the irradiation target and an irradiation direction of the illuminating means, pixel coordinates for starting tracking of the irradiation target. Has start coordinate calculating means for calculating
The image recognition means, when starting tracking the irradiation target,
2. An automatic irradiation apparatus according to claim 1, wherein an irradiation target is identified only in an image portion within a predetermined range of said pixel coordinates, based on a calculation result of said pixel coordinates obtained by said start coordinate calculation means. Tracking lighting device. 【請求項３】 前記開始座標演算手段は、照射目標が存
在する被照射面を基準にした所定の高さを、前記照射目
標認識補助情報として演算に用いることを特徴とする請
求項２記載の自動追尾照明装置。3. The irradiation apparatus according to claim 2, wherein the start coordinate calculation means uses a predetermined height based on a surface to be irradiated on which the irradiation target is present as the irradiation target recognition auxiliary information. Automatic tracking lighting device. 【請求項４】 前記照明手段は複数設けられるものであ
り、前記開始座標演算手段は、照射目標の追尾を開始す
る際に、前記複数の照明手段の各照射方向の交点座標を
基にして、照射目標の追尾を開始する画素座標を演算す
るものであり、前記画像認識手段は、照射目標の追尾を
開始する際に、前記開始座標演算手段で求まる前記画素
座標の演算結果を基にして、前記画素座標の所定の範囲
の画像部分に限って照射目標を識別するものであること
を特徴とする請求項１記載の自動追尾照明装置。4. The lighting device according to claim 1, wherein a plurality of the illuminating units are provided, and the start coordinate calculating unit, based on coordinates of intersections of the irradiating directions of the plurality of illuminating units when starting tracking of the irradiation target, It is to calculate the pixel coordinates to start the tracking of the irradiation target, the image recognition means, when starting the tracking of the irradiation target, based on the calculation result of the pixel coordinates obtained by the start coordinate calculation means, 2. The automatic tracking illumination device according to claim 1, wherein an irradiation target is identified only in an image portion within a predetermined range of the pixel coordinates. 【請求項５】 前記位置座標演算手段にて前記照明空間
内の照射目標の位置を演算する場合に各撮像手段におけ
る画素座標によって特定する照射目標の座標の補正を行
う座標補正手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至
４記載の自動追尾照明装置。5. A coordinate correcting means for correcting the coordinates of the irradiation target specified by the pixel coordinates in each imaging means when the position coordinate calculating means calculates the position of the irradiation target in the illumination space. 5. The automatic tracking illumination device according to claim 1, wherein:
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