JPH11308517A - 動く被写体を自動に追跡する方法及びその装置 - Google Patents
動く被写体を自動に追跡する方法及びその装置Info
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- JPH11308517A JPH11308517A JP10109756A JP10975698A JPH11308517A JP H11308517 A JPH11308517 A JP H11308517A JP 10109756 A JP10109756 A JP 10109756A JP 10975698 A JP10975698 A JP 10975698A JP H11308517 A JPH11308517 A JP H11308517A
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- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Focusing (AREA)
- Accessories Of Cameras (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 動く被写体を自動に追跡するための方法及び
その装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 ズームレンズとＡＦレンズとＣＣＤとを
備えたカメラ１と、カメラ１が一軸を中心にして回転す
ると共にその軸と直交する他の一軸を中心にして回転可
能に設けられるカメラ支持装置２と、水平及び垂直方向
にカメラ１の回転限界を検出するためのホールとセンサ
と、被写体の動く方向及びサイズに合わせてカメラ動作
を制御するパン／チルトコントローラ５と、ズーミング
及び自動的に焦点合わせをするズーム／フォーカスコン
トローラ６とを備えた構成とした。
その装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 ズームレンズとＡＦレンズとＣＣＤとを
備えたカメラ１と、カメラ１が一軸を中心にして回転す
ると共にその軸と直交する他の一軸を中心にして回転可
能に設けられるカメラ支持装置２と、水平及び垂直方向
にカメラ１の回転限界を検出するためのホールとセンサ
と、被写体の動く方向及びサイズに合わせてカメラ動作
を制御するパン／チルトコントローラ５と、ズーミング
及び自動的に焦点合わせをするズーム／フォーカスコン
トローラ６とを備えた構成とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は被写体が常にカメラ
レンズの正面中央に位置するようカメラを制御して動く
被写体を自動に追跡するための方法及びその装置に関す
る。
レンズの正面中央に位置するようカメラを制御して動く
被写体を自動に追跡するための方法及びその装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、画像会議システムと画像電話機
及び監視システムなどはカメラを使用して被写体を撮像
し、撮像された映像信号を伝送したり、別途の記録媒体
に貯蔵する。前述したシステムが出現したばかりの頃
は、カメラがシステムの本体に固着されていた。従っ
て、被写体が動いてカメラの正面に位置しない場合、カ
メラを被写体に向けるためにユーザーはシステム本体の
位置またはカメラ自体の位置を手動で調整して被写体を
カメラレンズの正面に位置させた。しかし、かかる方法
は画像会議システムと画像電話機でユーザーが通話中、
動くカメラを意識すべきであり、モニターを見ながらカ
メラを直接に調整すべきなので不便さを招いた。
及び監視システムなどはカメラを使用して被写体を撮像
し、撮像された映像信号を伝送したり、別途の記録媒体
に貯蔵する。前述したシステムが出現したばかりの頃
は、カメラがシステムの本体に固着されていた。従っ
て、被写体が動いてカメラの正面に位置しない場合、カ
メラを被写体に向けるためにユーザーはシステム本体の
位置またはカメラ自体の位置を手動で調整して被写体を
カメラレンズの正面に位置させた。しかし、かかる方法
は画像会議システムと画像電話機でユーザーが通話中、
動くカメラを意識すべきであり、モニターを見ながらカ
メラを直接に調整すべきなので不便さを招いた。
【０００３】かかる問題点を解決するために開発された
従来の装置は、水平方向及び垂直方向にカメラを回転さ
せるカメラ駆動装置、及び被写体の動きを検出する動き
検出部を備え、検出された動きに応ずる方向及びサイズ
でカメラを自動に回転させる。カメラ駆動装置はカメラ
を水平及び垂直方向に回転させるための二つのモータを
備える。動き検出部は、公知のブロックマッチングアル
ゴリズム（ＭＢＡ）を用いて撮像管により得られた被写
体の連続する単位映像から被写体の動きベクトルを検出
する。この装置は検出された被写体の動きベクトルに応
ずる方向及びサイズにモータ駆動信号を発生して被写体
がカメラレンズの正面に位置するようカメラを制御す
る。従って、かかる被写体の動きに適応してカメラを自
動に調整する方式は従来の手動方式に比べてユーザーの
不便さを大分解消した。しかしながら、前述した自動方
式では、被写体の位置がカメラの水平及び垂直方向に回
転できる範囲を外れる場合、カメラが被写体を追跡でき
ないという根本的な問題点を有している。
従来の装置は、水平方向及び垂直方向にカメラを回転さ
せるカメラ駆動装置、及び被写体の動きを検出する動き
検出部を備え、検出された動きに応ずる方向及びサイズ
でカメラを自動に回転させる。カメラ駆動装置はカメラ
を水平及び垂直方向に回転させるための二つのモータを
備える。動き検出部は、公知のブロックマッチングアル
ゴリズム（ＭＢＡ）を用いて撮像管により得られた被写
体の連続する単位映像から被写体の動きベクトルを検出
する。この装置は検出された被写体の動きベクトルに応
ずる方向及びサイズにモータ駆動信号を発生して被写体
がカメラレンズの正面に位置するようカメラを制御す
る。従って、かかる被写体の動きに適応してカメラを自
動に調整する方式は従来の手動方式に比べてユーザーの
不便さを大分解消した。しかしながら、前述した自動方
式では、被写体の位置がカメラの水平及び垂直方向に回
転できる範囲を外れる場合、カメラが被写体を追跡でき
ないという根本的な問題点を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前述した問題
点を解決するために案出されたもので、その目的はカメ
ラの回転範囲までは従来のような方法でカメラの被写体
の追跡を行い、カメラが回転範囲を外れる場合はこれを
検出してズーミングを行うことにより、カメラの被写体
探索領域をズーミング限界まで拡張する方法を提供する
ことである。本発明の他の目的は前述した方法を具現し
た装置を提供することである。
点を解決するために案出されたもので、その目的はカメ
ラの回転範囲までは従来のような方法でカメラの被写体
の追跡を行い、カメラが回転範囲を外れる場合はこれを
検出してズーミングを行うことにより、カメラの被写体
探索領域をズーミング限界まで拡張する方法を提供する
ことである。本発明の他の目的は前述した方法を具現し
た装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前述した本発明の目的を
達成するための動く被写体を自動に追跡する方法は、連
続する二つの単位映像を互いに比較して前記被写体の動
きベクトルを検出し、これに対応するカメラ制御信号を
発生してカメラが動く被写体を追跡するように制御する
第１段階と、カメラが回転範囲の限界に達したことがチ
ェックされる度に被写体が所定の有効領域内に位置する
までカメラの被写体探索領域を拡張する方向にズーミン
グを行う第２段階を含む。
達成するための動く被写体を自動に追跡する方法は、連
続する二つの単位映像を互いに比較して前記被写体の動
きベクトルを検出し、これに対応するカメラ制御信号を
発生してカメラが動く被写体を追跡するように制御する
第１段階と、カメラが回転範囲の限界に達したことがチ
ェックされる度に被写体が所定の有効領域内に位置する
までカメラの被写体探索領域を拡張する方向にズーミン
グを行う第２段階を含む。
【０００６】本発明の他の目的を達成するための動く被
写体を自動に追跡する装置は、ズームレンズ及び自動焦
点レンズを備え、レンズを通して入力される被写体の映
像を電気的な信号に変換するカメラと、前記カメラを上
部に装着し、カメラが一軸を中心にして回転すると共
に、その軸と直交する他の一軸を中心にして回転できる
ようにするカメラ駆動手段と、前記カメラが各方向の回
転範囲の限界に達する度にこれを検出して検出信号を出
力する回転限界検出手段を備えるカメラ支持手段と、前
記カメラから出力される現在の単位映像を以前の単位映
像と比較して被写体の動きベクトルを検出し、これに応
ずる方向及びサイズほどカメラを動かすよう前記カメラ
駆動手段を制御する第１コントローラと、前記回転限界
検出手段から前記カメラが回転範囲の限界に達したこと
を知らせる検出信号が印加される度にカメラの被写体探
索領域を拡張する方向に前記ズームレンズを調節してカ
メラをして動く被写体を追跡せしめ、前記カメラに受信
される映像の輝度成分を用いて前記自動焦点レンズを調
節して焦点合わせする第２コントローラを含む。
写体を自動に追跡する装置は、ズームレンズ及び自動焦
点レンズを備え、レンズを通して入力される被写体の映
像を電気的な信号に変換するカメラと、前記カメラを上
部に装着し、カメラが一軸を中心にして回転すると共
に、その軸と直交する他の一軸を中心にして回転できる
ようにするカメラ駆動手段と、前記カメラが各方向の回
転範囲の限界に達する度にこれを検出して検出信号を出
力する回転限界検出手段を備えるカメラ支持手段と、前
記カメラから出力される現在の単位映像を以前の単位映
像と比較して被写体の動きベクトルを検出し、これに応
ずる方向及びサイズほどカメラを動かすよう前記カメラ
駆動手段を制御する第１コントローラと、前記回転限界
検出手段から前記カメラが回転範囲の限界に達したこと
を知らせる検出信号が印加される度にカメラの被写体探
索領域を拡張する方向に前記ズームレンズを調節してカ
メラをして動く被写体を追跡せしめ、前記カメラに受信
される映像の輝度成分を用いて前記自動焦点レンズを調
節して焦点合わせする第２コントローラを含む。
【０００７】 〔発明の詳細な説明〕以下、添付した図１〜図８に基づ
き本発明の望ましい実施の形態を詳述する。図１は本発
明の望ましい実施の形態による、動く被写体を自動に追
跡するための装置の概略的な構成を示す。本装置は被写
体の映像を捕捉して電気的な信号に変換するカメラ１を
含む。このカメラ１はズームレンズ（図示せず）及びＡ
Ｆレンズを備えたレンズユニットと、レンズを通して入
力される光学的映像信号を電気的な信号に変換するＣＣ
Ｄ（図示せず）を備える。該カメラ１を上部に装着した
カメラ支持装置２は、カメラ１を水平方向に回転させる
パンモータ（第１モータ）３及び垂直方向に回転させる
チルトモータ（第２モータ）４を備える。パンモータ３
とチルトモータ４に連結されたパン／チルトコントロー
ラ（第１コントローラ）５は、被写体の動きに応ずるよ
う前述したパンモータ３とチルトモータ４の駆動を制御
する。このため、パン／チルトコントローラ５はまず被
写体の動きベクトルを求め、求められた動きベクトルか
らカメラ１が水平及び垂直方向に回転すべき角度を計算
した後、カメラ１を動くべき方向及びサイズほどに該当
するモータ駆動パルス信号を発生してパンモータ３とチ
ルトモータ４に出力する。すると、パンモータ３は水平
方向、すなわちカメラ１のレンズの正面に対して左側ま
たは右側方向にカメラ１を回転させる。かつ、チルトモ
ータ４は垂直方向、すなわちカメラ１レンズの正面につ
いて上側または下側方向にカメラ１を動かす。
き本発明の望ましい実施の形態を詳述する。図１は本発
明の望ましい実施の形態による、動く被写体を自動に追
跡するための装置の概略的な構成を示す。本装置は被写
体の映像を捕捉して電気的な信号に変換するカメラ１を
含む。このカメラ１はズームレンズ（図示せず）及びＡ
Ｆレンズを備えたレンズユニットと、レンズを通して入
力される光学的映像信号を電気的な信号に変換するＣＣ
Ｄ（図示せず）を備える。該カメラ１を上部に装着した
カメラ支持装置２は、カメラ１を水平方向に回転させる
パンモータ（第１モータ）３及び垂直方向に回転させる
チルトモータ（第２モータ）４を備える。パンモータ３
とチルトモータ４に連結されたパン／チルトコントロー
ラ（第１コントローラ）５は、被写体の動きに応ずるよ
う前述したパンモータ３とチルトモータ４の駆動を制御
する。このため、パン／チルトコントローラ５はまず被
写体の動きベクトルを求め、求められた動きベクトルか
らカメラ１が水平及び垂直方向に回転すべき角度を計算
した後、カメラ１を動くべき方向及びサイズほどに該当
するモータ駆動パルス信号を発生してパンモータ３とチ
ルトモータ４に出力する。すると、パンモータ３は水平
方向、すなわちカメラ１のレンズの正面に対して左側ま
たは右側方向にカメラ１を回転させる。かつ、チルトモ
ータ４は垂直方向、すなわちカメラ１レンズの正面につ
いて上側または下側方向にカメラ１を動かす。
【０００８】一方、図１の装置に示したズーム／フォー
カスコントローラ（第２コントローラ）６は、前述した
カメラ支持装置２に設けられた図２（ａ）及び（ｂ）に
示した限界位置センサ(end−position sensor) １３、
１４、１８、１９の出力信号に応じてカメラ１のズーム
レンズを調節してズーミング（zoom−in or zoom−out)
を行う。ここで、限界位置センサ１３、１４、１８、１
９はカメラ１が左右（水平）または上下（垂直）方向に
回転できる回転範囲の限界を検出するために設けられた
センサである。ズーミングが済んだら、ズーム／フォー
カスコントローラ６はカメラ１に入力される映像の輝度
成分を用いてカメラ１のＡＦレンズを調節して自動に焦
点合わせをする。また、図１の装置は前述したパン／チ
ルトコントローラ５とズーム／フォーカスコントローラ
６に連結されたシステムコントローラ７を含む。このシ
ステムコントローラ７は図１の装置を初期化し、各機能
ブロックの動作順序を全般的に制御する。
カスコントローラ（第２コントローラ）６は、前述した
カメラ支持装置２に設けられた図２（ａ）及び（ｂ）に
示した限界位置センサ(end−position sensor) １３、
１４、１８、１９の出力信号に応じてカメラ１のズーム
レンズを調節してズーミング（zoom−in or zoom−out)
を行う。ここで、限界位置センサ１３、１４、１８、１
９はカメラ１が左右（水平）または上下（垂直）方向に
回転できる回転範囲の限界を検出するために設けられた
センサである。ズーミングが済んだら、ズーム／フォー
カスコントローラ６はカメラ１に入力される映像の輝度
成分を用いてカメラ１のＡＦレンズを調節して自動に焦
点合わせをする。また、図１の装置は前述したパン／チ
ルトコントローラ５とズーム／フォーカスコントローラ
６に連結されたシステムコントローラ７を含む。このシ
ステムコントローラ７は図１の装置を初期化し、各機能
ブロックの動作順序を全般的に制御する。
【０００９】図１の装置の機械的な構造を示す図２
（ａ）及び（ｂ）を参照すれば、レンズユニット８を備
えたカメラ１は任意の一軸を中心にして回転でき、かつ
その軸と直交する他の一軸を中心にして回転できる。カ
メラ支持装置２はこのカメラ１の回転運動を可能にす
る。カメラ支持装置２はマウントベース９、及びマウン
トベースに設けられパンシャフト１０を介して図１に示
したパンモータ３に連結されるパンモーションキャリア
（第１モーションキャリア）１１を備える。ここで、パ
ンモーションキャリア１１はパンモータ３の回転により
角度Ａの範囲内でカメラ１を水平方向に回転させる。ま
た、チルトモーションキャリア（第２モーションキャリ
ア）１５はチルトシャフト１６を介してチルトモータ４
に連結され、パンモーションキャリア１１の上部に装着
される。ここで、チルトモーションキャリア１５はチル
トモータ４の回転に従って前述したパンモーションキャ
リア１１の回転方向と直交する方向に角度Ｂの範囲内で
カメラ１を回転させる。
（ａ）及び（ｂ）を参照すれば、レンズユニット８を備
えたカメラ１は任意の一軸を中心にして回転でき、かつ
その軸と直交する他の一軸を中心にして回転できる。カ
メラ支持装置２はこのカメラ１の回転運動を可能にす
る。カメラ支持装置２はマウントベース９、及びマウン
トベースに設けられパンシャフト１０を介して図１に示
したパンモータ３に連結されるパンモーションキャリア
（第１モーションキャリア）１１を備える。ここで、パ
ンモーションキャリア１１はパンモータ３の回転により
角度Ａの範囲内でカメラ１を水平方向に回転させる。ま
た、チルトモーションキャリア（第２モーションキャリ
ア）１５はチルトシャフト１６を介してチルトモータ４
に連結され、パンモーションキャリア１１の上部に装着
される。ここで、チルトモーションキャリア１５はチル
トモータ４の回転に従って前述したパンモーションキャ
リア１１の回転方向と直交する方向に角度Ｂの範囲内で
カメラ１を回転させる。
【００１０】また、図２の装置のカメラ支持装置２はカ
メラ１が水平（左右）方向または垂直（上下）方向に回
転できる回転範囲の限界を検出するためのホール１２、
１７及びセンサ１３、１４、１８、１９を備える。ま
ず、パンモーションキャリア１１に備えられたホール１
２は、二対の位置センサ１３、１４と共にカメラ１の水
平方向の回転限界を検出するために使用される。この
際、ホール１２はパンモーションキャリア１１が回転す
るにつれ共に回転する。また、それぞれの位置センサは
パンモーションキャリア１１の内側に位置して光を発生
する発光部ａとパンモーションキャリア１１の外側に位
置して発光部ａから発生された光を感知する受光部ｂと
からなり、角度Ａの左側端及び右側端に応ずるベース位
置にそれぞれ固着される。従って、パンモーションキャ
リア１１の回転につれホール１２が角度Ａの左側端また
は右側端に達すれば、それぞれの位置センサ１３、１４
とホール１２が一直線上に置かれる。かつ、発光部ａか
ら出力された光はホール１２を通過して受光部ｂに感知
される。この際、受光部ｂはカメラ１が回転限界位置に
達したことを知らせる検出信号を出力する。この原理に
より図２（ｂ）に示したＰＬＥ(pan left−end)センサ
１３はカメラ１の左回転限界を感知し、ＰＲＥ(pan rig
ht−end) センサ１４はカメラ１の右回転限界を感知す
る。また、チルトモーションキャリア１５に備えられた
ホール１７は二対の位置センサ１８、１９と共にカメラ
１の垂直（上下）方向の回転限界を検出するために使用
される。ここで、二対の位置センサ１８、１９は前述し
たセンサ１３、１４と同様な構造及び機能を有するセン
サであって、カメラ１の上向き回転限界を感知するＴＲ
Ｕ(tilt upper-end)センサ１８と下向き回転限界を感知
するＴＬＥ(tilt lower-end)センサ１９であり、それぞ
れ角度Ｂの上向き回転限界位置及び下向き回転限界位置
に応ずる位置に固着される。この二対の位置センサ１
８、１９とホール１７を備えてカメラ１の上下方向の回
転限界を検出する方法は前述したカメラ１の水平方向の
回転限界を検出する方法と同様である。
メラ１が水平（左右）方向または垂直（上下）方向に回
転できる回転範囲の限界を検出するためのホール１２、
１７及びセンサ１３、１４、１８、１９を備える。ま
ず、パンモーションキャリア１１に備えられたホール１
２は、二対の位置センサ１３、１４と共にカメラ１の水
平方向の回転限界を検出するために使用される。この
際、ホール１２はパンモーションキャリア１１が回転す
るにつれ共に回転する。また、それぞれの位置センサは
パンモーションキャリア１１の内側に位置して光を発生
する発光部ａとパンモーションキャリア１１の外側に位
置して発光部ａから発生された光を感知する受光部ｂと
からなり、角度Ａの左側端及び右側端に応ずるベース位
置にそれぞれ固着される。従って、パンモーションキャ
リア１１の回転につれホール１２が角度Ａの左側端また
は右側端に達すれば、それぞれの位置センサ１３、１４
とホール１２が一直線上に置かれる。かつ、発光部ａか
ら出力された光はホール１２を通過して受光部ｂに感知
される。この際、受光部ｂはカメラ１が回転限界位置に
達したことを知らせる検出信号を出力する。この原理に
より図２（ｂ）に示したＰＬＥ(pan left−end)センサ
１３はカメラ１の左回転限界を感知し、ＰＲＥ(pan rig
ht−end) センサ１４はカメラ１の右回転限界を感知す
る。また、チルトモーションキャリア１５に備えられた
ホール１７は二対の位置センサ１８、１９と共にカメラ
１の垂直（上下）方向の回転限界を検出するために使用
される。ここで、二対の位置センサ１８、１９は前述し
たセンサ１３、１４と同様な構造及び機能を有するセン
サであって、カメラ１の上向き回転限界を感知するＴＲ
Ｕ(tilt upper-end)センサ１８と下向き回転限界を感知
するＴＬＥ(tilt lower-end)センサ１９であり、それぞ
れ角度Ｂの上向き回転限界位置及び下向き回転限界位置
に応ずる位置に固着される。この二対の位置センサ１
８、１９とホール１７を備えてカメラ１の上下方向の回
転限界を検出する方法は前述したカメラ１の水平方向の
回転限界を検出する方法と同様である。
【００１１】図３ないし図５は図１の装置の動作を説明
するための順序図である。図３ないし図５の動作順序図
を全体的に見れば、図３ないし図５に示した段階３１０
ないし３６０は本発明を具現するためのプログラムのメ
インルーチンであり、段階３７０ないし段階３７６は前
述した段階３６０のサブルーチンに該当する。前述した
一番目の段階は本発明の動く被写体を自動に追跡する装
置を初期化し、被写体の動きベクトルを検出してこれに
対応する方向とそのサイズほどカメラ１を動かして被写
体を追跡する過程である。前述した二番目の段階は一番
目の段階で動く被写体を自動に追跡する際被写体がカメ
ラ１の回転できる限界範囲を外れたことが検出される度
にズームレンズを調節して被写体探索領域を所定の有効
領域まで拡張することにより動く被写体を追跡する過程
である。
するための順序図である。図３ないし図５の動作順序図
を全体的に見れば、図３ないし図５に示した段階３１０
ないし３６０は本発明を具現するためのプログラムのメ
インルーチンであり、段階３７０ないし段階３７６は前
述した段階３６０のサブルーチンに該当する。前述した
一番目の段階は本発明の動く被写体を自動に追跡する装
置を初期化し、被写体の動きベクトルを検出してこれに
対応する方向とそのサイズほどカメラ１を動かして被写
体を追跡する過程である。前述した二番目の段階は一番
目の段階で動く被写体を自動に追跡する際被写体がカメ
ラ１の回転できる限界範囲を外れたことが検出される度
にズームレンズを調節して被写体探索領域を所定の有効
領域まで拡張することにより動く被写体を追跡する過程
である。
【００１２】図３を説明すれば、まず、システムコント
ローラ７は本発明による動く被写体を自動に追跡する装
置を初期化するためにパン／チルトコントローラ５とズ
ーム／フォーカスコントローラ６に初期化命令を印加す
る。これを印加されるパン／チルトコントローラ５はカ
メラ１を水平及び垂直方向に回転させるパンモーション
キャリア１１とチルトモーションキャリア１５の水平角
と垂直角をゼロに調整してカメラ１のレンズユニット８
が正面中央を向くよう制御する（段階３１０）。システ
ムコントローラ７からの初期化命令を受信するズーム／
フォーカスコントローラ６はカメラ１が最小の焦点距離
を有するようズームレンズとＡＦレンズを初期化させる
（段階３２０）。前述した初期化段階が完了されれば、
システムコントローラ７はカメラ１が最初の被写体映像
フレームを検出するよう（段階３３０）制御し、次いで
連続する次の被写体映像フレームを検出するよう（段階
３４０）制御する。二つの連続する被写体映像フレーム
が検出されれば、システムコントローラ７の制御下にパ
ン／チルトコントローラ５はこれらの差分信号に当たる
動きベクトルを求める。この際、動きベクトルはパン／
チルトコントローラ５ではなく別途のビデオプロセッサ
（図示せず）で求めるよう構成することもできる。
ローラ７は本発明による動く被写体を自動に追跡する装
置を初期化するためにパン／チルトコントローラ５とズ
ーム／フォーカスコントローラ６に初期化命令を印加す
る。これを印加されるパン／チルトコントローラ５はカ
メラ１を水平及び垂直方向に回転させるパンモーション
キャリア１１とチルトモーションキャリア１５の水平角
と垂直角をゼロに調整してカメラ１のレンズユニット８
が正面中央を向くよう制御する（段階３１０）。システ
ムコントローラ７からの初期化命令を受信するズーム／
フォーカスコントローラ６はカメラ１が最小の焦点距離
を有するようズームレンズとＡＦレンズを初期化させる
（段階３２０）。前述した初期化段階が完了されれば、
システムコントローラ７はカメラ１が最初の被写体映像
フレームを検出するよう（段階３３０）制御し、次いで
連続する次の被写体映像フレームを検出するよう（段階
３４０）制御する。二つの連続する被写体映像フレーム
が検出されれば、システムコントローラ７の制御下にパ
ン／チルトコントローラ５はこれらの差分信号に当たる
動きベクトルを求める。この際、動きベクトルはパン／
チルトコントローラ５ではなく別途のビデオプロセッサ
（図示せず）で求めるよう構成することもできる。
【００１３】一般に映像電話機や画像会議システムなど
で主に扱われる映像信号は背景のように停止されている
領域が多く、映像内における被写体の動きは割合少な
い。このように映像内の被写体の動きが割合少ない場
合、連続する二つの単位映像間の関係は割合相関関係が
大きい。特定単位の映像信号内で被写体の動きベクトル
を求める方法は公知のブロックマッチングアルゴリズム
（ＢＭＡ）を使用する。このＢＭＡは表示単位画面の映
像信号を一定単位のサイズブロックに分け、現在コーデ
ィングしようとするブロックと最も類似したブロックを
以前に入力された表示単位画面の映像信号から捜し出し
て動きベクトルを検出する。このようなＢＭＡはKeon−
young Choi により発明され三星電子（株）に譲渡され
たアメリカ特許第５、１７３、７７２号に詳細に開示さ
れている。本発明はかかるＢＭＡを用いて被写体の動き
ベクトルを算出する。一方、前述した被写体の動きベク
トルが算出されれば、パン／チルトコントローラ５は算
出された動きベクトルを分析して被写体の動き有無を判
断する（段階３５０）。かかる被写体の動き有無判断は
算出された動きベクトルが既設定値以上のサイズを有す
れば動きがあると判断し、以下のサイズを有すれば被写
体の動きがないと判断する。前述した判断結果、被写体
の動きがないと判断されれば段階３４０に戻り被写体の
動きが検出されるまで段階３４０ないし段階３５０を繰
り返して行う。段階３５０の判断結果、被写体の動きが
あればパン／チルトコントローラ５は前述した動きベク
トルに応ずるモータ駆動信号を発生して、カメラ１が動
く被写体を追跡するように制御する（段階３６０）。パ
ン／チルトコントローラ５は被写体が動いたほどカメラ
１を動かすために前述した動きベクトルからカメラ１が
動くべき距離を算出する。ここで、カメラ１を動かすべ
き距離は前述した動きベクトルに比例する。次いで、パ
ン／チルトコントローラ５は算出されたカメラ１の動き
距離に応ずるモータ駆動信号を発生してパンモータ３及
びチルトモータ４に出力する。この際、パン／チルトコ
ントローラ５は別途の回転方向制御信号を供給して被写
体の動きベクトルに応ずる各モータの回転方向を制御で
き、前述したモータ駆動信号を用いて各モータの回転方
向を制御することもできる。このモータ駆動信号を印加
されたパンモータ３及びチルトモータ４は供給された制
御信号に応じて被写体の動きベクトルに応ずる方向及び
サイズほど回転する。次いで、各モータの回転に連動さ
れ回転するパンモーションキャリア１１及びチルトモー
ションキャリア１５はカメラ１を水平方向及び垂直方向
に回転させ被写体の動きにより生じた変位を補正する。
これにより、カメラ１は動く被写体を追跡するのが可能
になる。
で主に扱われる映像信号は背景のように停止されている
領域が多く、映像内における被写体の動きは割合少な
い。このように映像内の被写体の動きが割合少ない場
合、連続する二つの単位映像間の関係は割合相関関係が
大きい。特定単位の映像信号内で被写体の動きベクトル
を求める方法は公知のブロックマッチングアルゴリズム
（ＢＭＡ）を使用する。このＢＭＡは表示単位画面の映
像信号を一定単位のサイズブロックに分け、現在コーデ
ィングしようとするブロックと最も類似したブロックを
以前に入力された表示単位画面の映像信号から捜し出し
て動きベクトルを検出する。このようなＢＭＡはKeon−
young Choi により発明され三星電子（株）に譲渡され
たアメリカ特許第５、１７３、７７２号に詳細に開示さ
れている。本発明はかかるＢＭＡを用いて被写体の動き
ベクトルを算出する。一方、前述した被写体の動きベク
トルが算出されれば、パン／チルトコントローラ５は算
出された動きベクトルを分析して被写体の動き有無を判
断する（段階３５０）。かかる被写体の動き有無判断は
算出された動きベクトルが既設定値以上のサイズを有す
れば動きがあると判断し、以下のサイズを有すれば被写
体の動きがないと判断する。前述した判断結果、被写体
の動きがないと判断されれば段階３４０に戻り被写体の
動きが検出されるまで段階３４０ないし段階３５０を繰
り返して行う。段階３５０の判断結果、被写体の動きが
あればパン／チルトコントローラ５は前述した動きベク
トルに応ずるモータ駆動信号を発生して、カメラ１が動
く被写体を追跡するように制御する（段階３６０）。パ
ン／チルトコントローラ５は被写体が動いたほどカメラ
１を動かすために前述した動きベクトルからカメラ１が
動くべき距離を算出する。ここで、カメラ１を動かすべ
き距離は前述した動きベクトルに比例する。次いで、パ
ン／チルトコントローラ５は算出されたカメラ１の動き
距離に応ずるモータ駆動信号を発生してパンモータ３及
びチルトモータ４に出力する。この際、パン／チルトコ
ントローラ５は別途の回転方向制御信号を供給して被写
体の動きベクトルに応ずる各モータの回転方向を制御で
き、前述したモータ駆動信号を用いて各モータの回転方
向を制御することもできる。このモータ駆動信号を印加
されたパンモータ３及びチルトモータ４は供給された制
御信号に応じて被写体の動きベクトルに応ずる方向及び
サイズほど回転する。次いで、各モータの回転に連動さ
れ回転するパンモーションキャリア１１及びチルトモー
ションキャリア１５はカメラ１を水平方向及び垂直方向
に回転させ被写体の動きにより生じた変位を補正する。
これにより、カメラ１は動く被写体を追跡するのが可能
になる。
【００１４】図６はイメージ平面π上で動く被写体の位
置成分からカメラ１の動き変位を算出する段階を説明す
るための概念図である。まず、映像フレーム上で被写体
の動きは図６に示したイメージ平面π上でｘ方向または
ｙ方向への移動で示せる。従って、イメージ平面π上で
被写体の位置をｔとすれば、被写体の距離成分は（ｘ
t，ｙt）に示せ、これを角度成分（ψt，θt）に変換し
うる。かかる変換は次の数式(reference；Chen and Cha
ng, A Video tracking system with adaptive predicto
rs, Pattern recognition,vol.25,1171-1180,1992), ψt ≒ ψ0 ＋ ｘt ／（ｆｃｏｓθ0）， θt ≒ θ0 ＋ ｙt ／ｆ により算出される。ここで、ｆはカメラの焦点距離を、
（ψ0，θ0）はカメラの初期光学軸の（ψ，θ）成分を
示す。一方、前記で算出された（ψt ，θt）を用いれ
ば、変位（Δψ，Δθ）を次の数式、 Δψ ≒ ψt − ψ0 ≒ ｘt ／（ｆｃｏｓθ0）， Δθ ≒ θt − θ0 ≒ ｙt ／ｆ により算出される。ここで、ｆはカメラレンズが被写体
映像の焦点を合わせる過程で分かる。パン／チルトコン
トローラ５はこの変位に応ずる垂直及び水平方向のモー
タ駆動パルスを発生してカメラ１を回転させ被写体を追
跡するよう制御する。前述した段階３６０において、カ
メラ１が被写体の動きを追跡する際ズーム／フォーカス
コントローラ６は前述した限界位置センサ（ＰＬＥセン
サ、ＰＲＥセンサ、ＴＵＥセンサ、ＴＬＥセンサ）１
３、１４、１８、１９の状態をチェックする（段階３７
０）。これは、前述した段階３６０でカメラ１が被写体
を追跡する際、被写体がカメラの水平及び垂直方向の回
転範囲の限界を外れるかを検出するためである。
置成分からカメラ１の動き変位を算出する段階を説明す
るための概念図である。まず、映像フレーム上で被写体
の動きは図６に示したイメージ平面π上でｘ方向または
ｙ方向への移動で示せる。従って、イメージ平面π上で
被写体の位置をｔとすれば、被写体の距離成分は（ｘ
t，ｙt）に示せ、これを角度成分（ψt，θt）に変換し
うる。かかる変換は次の数式(reference；Chen and Cha
ng, A Video tracking system with adaptive predicto
rs, Pattern recognition,vol.25,1171-1180,1992), ψt ≒ ψ0 ＋ ｘt ／（ｆｃｏｓθ0）， θt ≒ θ0 ＋ ｙt ／ｆ により算出される。ここで、ｆはカメラの焦点距離を、
（ψ0，θ0）はカメラの初期光学軸の（ψ，θ）成分を
示す。一方、前記で算出された（ψt ，θt）を用いれ
ば、変位（Δψ，Δθ）を次の数式、 Δψ ≒ ψt − ψ0 ≒ ｘt ／（ｆｃｏｓθ0）， Δθ ≒ θt − θ0 ≒ ｙt ／ｆ により算出される。ここで、ｆはカメラレンズが被写体
映像の焦点を合わせる過程で分かる。パン／チルトコン
トローラ５はこの変位に応ずる垂直及び水平方向のモー
タ駆動パルスを発生してカメラ１を回転させ被写体を追
跡するよう制御する。前述した段階３６０において、カ
メラ１が被写体の動きを追跡する際ズーム／フォーカス
コントローラ６は前述した限界位置センサ（ＰＬＥセン
サ、ＰＲＥセンサ、ＴＵＥセンサ、ＴＬＥセンサ）１
３、１４、１８、１９の状態をチェックする（段階３７
０）。これは、前述した段階３６０でカメラ１が被写体
を追跡する際、被写体がカメラの水平及び垂直方向の回
転範囲の限界を外れるかを検出するためである。
【００１５】一方、図４を参照すれば、まずズーム／フ
ォーカスコントローラ６はパンモーションキャリア１１
の左側回転限界位置に設けられたＰＬＥセンサ１３が感
知されるかをチェックする（段階３７１）。この際、被
写体を追跡するカメラ１が左側回転限界位置に達すれ
ば、パンモーションキャリア１１のホール１２とＰＬＥ
センサ１３が一直線上に来てセンサの出力値が‘１’と
なる。段階３７１のチェックの結果、センサの検出信号
が‘１’ならパン／チルトコントローラ５がこれ以上被
写体の動きを追跡できない。この際、ズーム／フォーカ
スコントローラ６は前述したカメラ１に備えられたズー
ムレンズをワイド方向に一段階調節してカメラの被写体
探索領域を拡張する（段階３７１ａ）。ワイド方向にズ
ームレンズを調節すれば被写体のサイズは縮まり、カメ
ラの被写体探索領域は拡張される。この際、カメラの被
写体探索領域はズームレンズのワイド方向への調節限界
まで拡張されうる。一方、段階３７１ａが完了されれ
ば、ズーム／フォーカスコントローラ６は最後のズーミ
ング段階であるかを判断する（段階３７１ｂ）。ここで
最後のズーミング段階とはカメラの被写体探索領域を拡
張する方向または縮小する方向にこれ以上ズーミングで
きないズームレンズ特性によるズーミング限界を意味す
る。この判断結果、被写体が後述する有効領域内に含ま
れていないにもかかわらず、これ以上ズーミングできな
いと判断されれば、ズーム／フォーカスコントローラ６
は被写体がズーミングによる追跡範囲を外れたことと判
断し、初期状態である段階３１０に戻るように制御する
（段階３７１ｃ）。
ォーカスコントローラ６はパンモーションキャリア１１
の左側回転限界位置に設けられたＰＬＥセンサ１３が感
知されるかをチェックする（段階３７１）。この際、被
写体を追跡するカメラ１が左側回転限界位置に達すれ
ば、パンモーションキャリア１１のホール１２とＰＬＥ
センサ１３が一直線上に来てセンサの出力値が‘１’と
なる。段階３７１のチェックの結果、センサの検出信号
が‘１’ならパン／チルトコントローラ５がこれ以上被
写体の動きを追跡できない。この際、ズーム／フォーカ
スコントローラ６は前述したカメラ１に備えられたズー
ムレンズをワイド方向に一段階調節してカメラの被写体
探索領域を拡張する（段階３７１ａ）。ワイド方向にズ
ームレンズを調節すれば被写体のサイズは縮まり、カメ
ラの被写体探索領域は拡張される。この際、カメラの被
写体探索領域はズームレンズのワイド方向への調節限界
まで拡張されうる。一方、段階３７１ａが完了されれ
ば、ズーム／フォーカスコントローラ６は最後のズーミ
ング段階であるかを判断する（段階３７１ｂ）。ここで
最後のズーミング段階とはカメラの被写体探索領域を拡
張する方向または縮小する方向にこれ以上ズーミングで
きないズームレンズ特性によるズーミング限界を意味す
る。この判断結果、被写体が後述する有効領域内に含ま
れていないにもかかわらず、これ以上ズーミングできな
いと判断されれば、ズーム／フォーカスコントローラ６
は被写体がズーミングによる追跡範囲を外れたことと判
断し、初期状態である段階３１０に戻るように制御する
（段階３７１ｃ）。
【００１６】図７はズーム／フォーカスコントローラ６
がズームレンズをワイド方向に一段階ずつ調節してカメ
ラの被写体探索領域を拡張する場合、画面上で被写体が
占める比率を相対的に示す。最初の領域Ｉは被写体であ
る人が画面の左側に位置していることを示す。その後、
ズーム／フォーカスコントローラ６がズームレンズをワ
イド方向に一段階さらにズーミングすれば、カメラの被
写体探索領域は領域ＩＩに拡張される。領域ＩＩでは領
域Ｉに比べて被写体が画面上で占める比率が小さくな
り、被写体の位置は画面の中央側に移動する。次いで、
ズーム／フォーカスコントローラ６がズームレンズをワ
イド方向に一段階さらにズーミングすればカメラの被写
体探索領域は領域ＩＩＩに拡張される。領域ＩＩＩでは
領域Ｉ及び領域ＩＩに比べて被写体の画面上におけるサ
イズはさらに縮まり、被写体は画面の左側から中央にさ
らに接近する。図７に示した通り、ズーム／フォーカス
コントローラ６はこのように被写体が画面上で占める位
置をチェックして、被写体が画面の中央にさらに接近す
るまでズームレンズをワイド方向に一段階ずつ調節す
る。この際、ズーム／フォーカスコントローラ６は被写
体が画面の中央にさらに接近するかを直接に判断し難い
ので、所定の有効領域を定義して被写体がこの有効領域
内に含まれているかを判別し、判別の結果、被写体が有
効領域内に含まれていなければ段階３７１ａに戻り、被
写体が有効領域に含まれるまでズーミングし続けるよう
制御する（段階３７１ｄ）。前述した有効領域は被写体
が実際に存するべき領域であり、有効領域のサイズは少
なくとも画面のサイズと等しいか小さく設定すべきであ
る。この有効領域を設定した一実施の形態を示す図８
は、画面（Ａ）上で左右それぞれ１ブロックと上端の１
ブロックを除いた部分を有効領域（Ｂ）と設定した。こ
こで、１ブロックは８×８画素で構成し得る。図８の実
施の形態は、被写体の動き変化が緩やかであり、動き距
離も割合に小さい映像電話機や画像会議システムに適用
できる。この際、被写体は人の上半身や全身の場合が一
般的なので、有効領域は画面の左右側の両端と上端の一
部を除いた領域に設定するのが望ましい。この有効領域
の設定範囲は本発明の動く被写体を自動に追跡する装置
が適用される分野により図８と相違に設定することもで
きる。そして、前述した段階３７１ｄで被写体が所定の
有効領域内に含まれれば、ズーム／フォーカスコントロ
ーラ６はカメラ１が被写体を正しく追跡したと判断して
ズーミングを止め、パンモーションキャリア１１が以前
に回転した方向と反対方向、右側方向にパンモーション
キャリア１１を一段階回転させる（段階３７１ｅ）。こ
れは位置センサが続けて感知されることを防ぐためであ
る。かつ、ズーム／フォーカスコントローラ６は受信さ
れる映像信号の輝度成分最大値を用いてＡＦレンズを調
整することにより焦点合わせし、後述する段階３７３に
移行して垂直方向の限界位置センサ１８、１９が感知さ
れるかをチェックする。
がズームレンズをワイド方向に一段階ずつ調節してカメ
ラの被写体探索領域を拡張する場合、画面上で被写体が
占める比率を相対的に示す。最初の領域Ｉは被写体であ
る人が画面の左側に位置していることを示す。その後、
ズーム／フォーカスコントローラ６がズームレンズをワ
イド方向に一段階さらにズーミングすれば、カメラの被
写体探索領域は領域ＩＩに拡張される。領域ＩＩでは領
域Ｉに比べて被写体が画面上で占める比率が小さくな
り、被写体の位置は画面の中央側に移動する。次いで、
ズーム／フォーカスコントローラ６がズームレンズをワ
イド方向に一段階さらにズーミングすればカメラの被写
体探索領域は領域ＩＩＩに拡張される。領域ＩＩＩでは
領域Ｉ及び領域ＩＩに比べて被写体の画面上におけるサ
イズはさらに縮まり、被写体は画面の左側から中央にさ
らに接近する。図７に示した通り、ズーム／フォーカス
コントローラ６はこのように被写体が画面上で占める位
置をチェックして、被写体が画面の中央にさらに接近す
るまでズームレンズをワイド方向に一段階ずつ調節す
る。この際、ズーム／フォーカスコントローラ６は被写
体が画面の中央にさらに接近するかを直接に判断し難い
ので、所定の有効領域を定義して被写体がこの有効領域
内に含まれているかを判別し、判別の結果、被写体が有
効領域内に含まれていなければ段階３７１ａに戻り、被
写体が有効領域に含まれるまでズーミングし続けるよう
制御する（段階３７１ｄ）。前述した有効領域は被写体
が実際に存するべき領域であり、有効領域のサイズは少
なくとも画面のサイズと等しいか小さく設定すべきであ
る。この有効領域を設定した一実施の形態を示す図８
は、画面（Ａ）上で左右それぞれ１ブロックと上端の１
ブロックを除いた部分を有効領域（Ｂ）と設定した。こ
こで、１ブロックは８×８画素で構成し得る。図８の実
施の形態は、被写体の動き変化が緩やかであり、動き距
離も割合に小さい映像電話機や画像会議システムに適用
できる。この際、被写体は人の上半身や全身の場合が一
般的なので、有効領域は画面の左右側の両端と上端の一
部を除いた領域に設定するのが望ましい。この有効領域
の設定範囲は本発明の動く被写体を自動に追跡する装置
が適用される分野により図８と相違に設定することもで
きる。そして、前述した段階３７１ｄで被写体が所定の
有効領域内に含まれれば、ズーム／フォーカスコントロ
ーラ６はカメラ１が被写体を正しく追跡したと判断して
ズーミングを止め、パンモーションキャリア１１が以前
に回転した方向と反対方向、右側方向にパンモーション
キャリア１１を一段階回転させる（段階３７１ｅ）。こ
れは位置センサが続けて感知されることを防ぐためであ
る。かつ、ズーム／フォーカスコントローラ６は受信さ
れる映像信号の輝度成分最大値を用いてＡＦレンズを調
整することにより焦点合わせし、後述する段階３７３に
移行して垂直方向の限界位置センサ１８、１９が感知さ
れるかをチェックする。
【００１７】一方、前述した段階３７１においてＰＬＥ
センサ１３が感知されなければ、ズーム／フォーカスコ
ントローラ６はパンモーションキャリア１１の右側回転
限界位置に設けられたＰＲＥセンサ１４が感知されるか
をチェックする（段階３７２）。カメラ１を水平方向に
回転させるパンモーションキャリア１１が右側回転限界
位置まで回転してＰＲＥセンサ１４が感知されれば、ズ
ーム／フォーカスコントローラ６は図４に示した段階３
７２ａないし３７２ｅを行う。この段階３７２ａないし
段階３７２ｃは水平方向の右側限界位置センサ１４につ
いて動作することのみ異なるだけ、前述した段階３７１
ａないし段階３７１ｅと同様な機能を行う。従って、ズ
ーム／フォーカスコントローラ６は被写体がカメラの右
側回転範囲の限界を外れるとズーミングを行うことによ
り、所定の有効範囲までカメラの被写体探索領域を拡張
して動く被写体を追跡し、被写体が正しく追跡されれ
ば、後述する段階３７３に移行して被写体がカメラの垂
直方向の回転範囲の限界を外れるかをチェックする。ま
た、前述した段階３７１に引き続き段階３７２でもセン
サが感知されなければ、被写体は水平方向のカメラ探索
範囲内に存するので、ズーム／フォーカスコントローラ
６は、図５に示した通り、垂直方向の限界位置センサ１
８、１９が感知されるかをチェックする。
センサ１３が感知されなければ、ズーム／フォーカスコ
ントローラ６はパンモーションキャリア１１の右側回転
限界位置に設けられたＰＲＥセンサ１４が感知されるか
をチェックする（段階３７２）。カメラ１を水平方向に
回転させるパンモーションキャリア１１が右側回転限界
位置まで回転してＰＲＥセンサ１４が感知されれば、ズ
ーム／フォーカスコントローラ６は図４に示した段階３
７２ａないし３７２ｅを行う。この段階３７２ａないし
段階３７２ｃは水平方向の右側限界位置センサ１４につ
いて動作することのみ異なるだけ、前述した段階３７１
ａないし段階３７１ｅと同様な機能を行う。従って、ズ
ーム／フォーカスコントローラ６は被写体がカメラの右
側回転範囲の限界を外れるとズーミングを行うことによ
り、所定の有効範囲までカメラの被写体探索領域を拡張
して動く被写体を追跡し、被写体が正しく追跡されれ
ば、後述する段階３７３に移行して被写体がカメラの垂
直方向の回転範囲の限界を外れるかをチェックする。ま
た、前述した段階３７１に引き続き段階３７２でもセン
サが感知されなければ、被写体は水平方向のカメラ探索
範囲内に存するので、ズーム／フォーカスコントローラ
６は、図５に示した通り、垂直方向の限界位置センサ１
８、１９が感知されるかをチェックする。
【００１８】図５を参照すれば、まず、ズーム／フォー
カスコントローラ６はカメラ１を垂直方向に回転させる
チルトモーションキャリア１５の上側回転範囲の限界を
感知するＴＵＥセンサ１８が感知されるかをチェックし
（段階３７３）、引き続き下側回転範囲の限界を感知す
るＴＬＥセンサ１９が感知されるかをチェックする（段
階３７４）。ＴＵＥセンサ１８またはＴＬＥセンサ１９
が感知される場合は、カメラ１が垂直方向の上側または
下側回転範囲の限界まで回転してこれ以上動く被写体を
追跡できない場合なので、ズーム／フォーカスコントロ
ーラ６は図５に示した段階３７３ａないし３７３ｅまた
は段階３７４ａないし３７４ｅを行うことにより被写体
が所定の有効領域内に含まれるまでズーミングを行う。
この段階３７３ａないし３７３ｅまたは段階３７４ａな
いし段階３７４ｅは前述した段階３７１ａないし３７１
ｅと同様な機能を行う。ただし、段階３７３ｅまたは段
階３７４ｅの遂行が済めば、ズーム／フォーカスコント
ローラ６は前述した段階３４０に戻るよう制御する点だ
けが異なる。一方、段階３７４においてカメラ１が垂直
方向の左右及び垂直方向の上下方向に回転できる限界を
検出する各センサ１３、１４、１８、１９が一つも検出
されなければ、ズーム／フォーカスコントローラ６は次
で定義される領域比が既設定値より小さいかを比較する
（段階３７５）。前述したセンサが一つも検出されない
ということは、現在被写体がカメラの探索領域内に存す
ることを意味する。ここで、段階３７５は被写体が有効
領域内に含まれるが、縮小し過ぎる場合を防止するため
のことで、この領域比は前述した有効領域のサイズにつ
いて有効領域内で被写体が占める領域の比率として定義
される。ここで、前述した既設定値は有効領域内で被写
体が占める望ましい比率を適正値に設定する。従って、
前述した段階３７５の判断結果、領域比が既設定値より
小さければ被写体が縮小し過ぎていることを意味する。
前述した段階３７５の判断結果、領域比が既設定値より
小さくなければ、現在の被写体は有効領域内に含まれな
がら望ましいサイズでカメラ１により探索されているこ
とを意味するので、ズーム／フォーカスコントローラ６
は前述した段階３４０に戻り被写体の次の単位映像を検
出するよう制御する。一方、前述した段階３７５の判断
結果、領域比が既設定値より小さければ、被写体が有効
領域のサイズに比べて縮小し過ぎていることを意味する
ので、ズーム／フォーカスコントローラ６はズームレン
ズをテレ方向に一段階ズーミングして被写体の映像を一
段階拡大し（段階３７６）、領域比が既設定値より大き
くなるまで段階３７５及び段階３７６を繰り返して行
う。ここで、テレ方向にズームレンズを調節するという
ことは画面内で被写体が占めるサイズは拡大され、カメ
ラの探索領域は縮小されることを意味する。
カスコントローラ６はカメラ１を垂直方向に回転させる
チルトモーションキャリア１５の上側回転範囲の限界を
感知するＴＵＥセンサ１８が感知されるかをチェックし
（段階３７３）、引き続き下側回転範囲の限界を感知す
るＴＬＥセンサ１９が感知されるかをチェックする（段
階３７４）。ＴＵＥセンサ１８またはＴＬＥセンサ１９
が感知される場合は、カメラ１が垂直方向の上側または
下側回転範囲の限界まで回転してこれ以上動く被写体を
追跡できない場合なので、ズーム／フォーカスコントロ
ーラ６は図５に示した段階３７３ａないし３７３ｅまた
は段階３７４ａないし３７４ｅを行うことにより被写体
が所定の有効領域内に含まれるまでズーミングを行う。
この段階３７３ａないし３７３ｅまたは段階３７４ａな
いし段階３７４ｅは前述した段階３７１ａないし３７１
ｅと同様な機能を行う。ただし、段階３７３ｅまたは段
階３７４ｅの遂行が済めば、ズーム／フォーカスコント
ローラ６は前述した段階３４０に戻るよう制御する点だ
けが異なる。一方、段階３７４においてカメラ１が垂直
方向の左右及び垂直方向の上下方向に回転できる限界を
検出する各センサ１３、１４、１８、１９が一つも検出
されなければ、ズーム／フォーカスコントローラ６は次
で定義される領域比が既設定値より小さいかを比較する
（段階３７５）。前述したセンサが一つも検出されない
ということは、現在被写体がカメラの探索領域内に存す
ることを意味する。ここで、段階３７５は被写体が有効
領域内に含まれるが、縮小し過ぎる場合を防止するため
のことで、この領域比は前述した有効領域のサイズにつ
いて有効領域内で被写体が占める領域の比率として定義
される。ここで、前述した既設定値は有効領域内で被写
体が占める望ましい比率を適正値に設定する。従って、
前述した段階３７５の判断結果、領域比が既設定値より
小さければ被写体が縮小し過ぎていることを意味する。
前述した段階３７５の判断結果、領域比が既設定値より
小さくなければ、現在の被写体は有効領域内に含まれな
がら望ましいサイズでカメラ１により探索されているこ
とを意味するので、ズーム／フォーカスコントローラ６
は前述した段階３４０に戻り被写体の次の単位映像を検
出するよう制御する。一方、前述した段階３７５の判断
結果、領域比が既設定値より小さければ、被写体が有効
領域のサイズに比べて縮小し過ぎていることを意味する
ので、ズーム／フォーカスコントローラ６はズームレン
ズをテレ方向に一段階ズーミングして被写体の映像を一
段階拡大し（段階３７６）、領域比が既設定値より大き
くなるまで段階３７５及び段階３７６を繰り返して行
う。ここで、テレ方向にズームレンズを調節するという
ことは画面内で被写体が占めるサイズは拡大され、カメ
ラの探索領域は縮小されることを意味する。
【００１９】ひいては、図４及び図５の動作順序図にお
いて、カメラ１が水平方向に回転範囲の限界に達したか
をチェックする段階３７１と段階３７２、及びカメラ１
が垂直方向に回転範囲の限界に達したかをチェックする
段階３７３と段階３７４は動作順序を変えて実施するこ
ともできる。すなわち、図３ないし図５の実施の形態で
は水平方向の限界位置センサ１３、１４を先にチェック
し、垂直方向の限界位置センサ１８、１９をチェックす
るように構成したが、垂直方向の限界位置センサを先に
チェックし、水平方向の限界位置センサをチェックする
よう実施の形態を構成することもできる。また、水平方
向の左右側及び垂直方向の上下側限界位置センサをチェ
ックする動作順序を変えて施すこともできる。ただし、
段階３７５及び３７６はカメラ１の左右及び上下方向の
回転範囲の限界を検出する全てのセンサをチェックして
から動作するように構成すれば良い。
いて、カメラ１が水平方向に回転範囲の限界に達したか
をチェックする段階３７１と段階３７２、及びカメラ１
が垂直方向に回転範囲の限界に達したかをチェックする
段階３７３と段階３７４は動作順序を変えて実施するこ
ともできる。すなわち、図３ないし図５の実施の形態で
は水平方向の限界位置センサ１３、１４を先にチェック
し、垂直方向の限界位置センサ１８、１９をチェックす
るように構成したが、垂直方向の限界位置センサを先に
チェックし、水平方向の限界位置センサをチェックする
よう実施の形態を構成することもできる。また、水平方
向の左右側及び垂直方向の上下側限界位置センサをチェ
ックする動作順序を変えて施すこともできる。ただし、
段階３７５及び３７６はカメラ１の左右及び上下方向の
回転範囲の限界を検出する全てのセンサをチェックして
から動作するように構成すれば良い。
【００２０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明による装置は
カメラの水平及び垂直方向の回転範囲の限界まで連続す
る二つの単位映像間の被写体の動きベクトルを検出し
て、これに応ずる方向及びサイズほどカメラを動かし、
被写体がカメラの回転範囲の限界を外れることが検出さ
れる度にズームレンズを調節してズーミングを行うこと
により、カメラの被写体探索領域を従来より大きく拡張
する。従って、本発明の装置は被写体の動きが割合に大
きくて従来の装置が被写体を追跡できない場合も被写体
を自動に追跡できるようにする。
カメラの水平及び垂直方向の回転範囲の限界まで連続す
る二つの単位映像間の被写体の動きベクトルを検出し
て、これに応ずる方向及びサイズほどカメラを動かし、
被写体がカメラの回転範囲の限界を外れることが検出さ
れる度にズームレンズを調節してズーミングを行うこと
により、カメラの被写体探索領域を従来より大きく拡張
する。従って、本発明の装置は被写体の動きが割合に大
きくて従来の装置が被写体を追跡できない場合も被写体
を自動に追跡できるようにする。
【図１】 本発明の望ましい実施の形態による動く被写
体を自動に追跡するカメラ装置を示すブロック図であ
る。
体を自動に追跡するカメラ装置を示すブロック図であ
る。
【図２】 （ａ）は図１に示した自動追跡カメラ装置の
構成図であり、（ｂ）は（ａ）の装置のライン２Ｂ−２
Ｂ線視断面図である。
構成図であり、（ｂ）は（ａ）の装置のライン２Ｂ−２
Ｂ線視断面図である。
【図３】 図１に示した装置の動作説明のための流れ図
である。
である。
【図４】 図３に続く動作説明のための流れ図である。
【図５】 図４に続く動作説明のための流れ図である。
【図６】 イメージ平面π上で動く被写体の位置成分か
らカメラの変位を求める過程を説明するための概念図で
ある。
らカメラの変位を求める過程を説明するための概念図で
ある。
【図７】 カメラの探索領域を拡張する方向に一段階ず
つズーミングする際画面上に被写体が探索される位置を
示した状態図である。
つズーミングする際画面上に被写体が探索される位置を
示した状態図である。
【図８】 本発明の一実施の形態において設定した有効
領域を示した画面状態図である。
領域を示した画面状態図である。
１ カメラ ３ パンモータ（第１モータ） ４ チルトモータ（第２モータ） ５ パン／チルトコントローラ（第１コントローラ） ６ ズーム／フォーカスコントローラ（第２コントロー
ラ） ９ マウントベース １１ パンモーションキャリア（第１モーションキャリ
ア） １２，１７ ホール １３，１４，１８，１９ 限界位置センサ １５ チルトモーションキャリア（第２モーションキャ
リア）
ラ） ９ マウントベース １１ パンモーションキャリア（第１モーションキャリ
ア） １２，１７ ホール １３，１４，１８，１９ 限界位置センサ １５ チルトモーションキャリア（第２モーションキャ
リア）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０５Ｄ 3/00 Ｇ０２Ｂ 7/11 Ｋ Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｎ Ｇ０３Ｂ 3/00 Ａ
Claims (12)
- 【請求項１】 動く被写体を自動に追跡する装置におい
て、 ズームレンズ及び自動焦点レンズを備え、レンズを通し
て入力される被写体の映像を電気的な信号に変換するカ
メラと、 前記カメラを上部に装着し、カメラが一軸を中心にして
回転すると共に、その軸と直交する他の一軸を中心にし
て回転できるようにするカメラ駆動手段と、 前記カメラが各方向のうち少なくともいずれか一方向の
回転範囲の限界に達する度にこれを検出して検出信号を
出力する回転限界検出手段を備えるカメラ支持手段と、 前記カメラから出力される現在の単位映像を以前の単位
映像と比較して被写体の動きベクトルを検出し、これに
応ずる方向及びサイズほどカメラを動かすよう前記カメ
ラ駆動手段を制御する第１コントローラと、 前記回転限界検出手段から前記カメラが少なくともいず
れか一つの方向に回転範囲の限界に達することを知らせ
る検出信号が印加される度にカメラの被写体探索領域を
拡張する方向に前記ズームレンズを調節してカメラをし
て動く被写体を追跡せしめ、前記カメラに受信される映
像の輝度成分を用いて前記自動焦点レンズを調節して自
動に焦点合わせする第２コントローラを含む動く被写体
を自動に追跡する装置。 - 【請求項２】 前記カメラ支持手段は、 ベースと、 前記ベースに装着され、第１軸を通して第１モータに連
結され、第１モータが回転することによりカメラを水平
方向に動かす第１モーションキャリアと、前記第１モー
ションキャリアの上部に装着され、第１軸と区別される
第２軸を通して第２モータに連結され、第２モータが回
転することによりカメラを垂直方向に動かす第２モーシ
ョンキャリアを含むカメラ駆動手段と、 前記モーションキャリアにそれぞれ一つずつ備えられた
ホールと、前記モーションキャリアの水平及び垂直方向
の両端回転限界位置にそれぞれ設けられた位置センサを
備え、モーションキャリアが回転することによりホール
が前記センサの位置に達すれば検出信号を出力する回転
限界検出手段を含む請求項１に記載の動く被写体を自動
に追跡する装置。 - 【請求項３】 前記第２コントローラは被写体が所定の
有効領域内に入るまでカメラの被写体探索領域を拡張す
る方向にズーミングを行い続ける請求項１に記載の動く
被写体を自動に追跡する装置。 - 【請求項４】 前記所定の有効領域は被写体がカメラ画
面の中央に接近するかを判別するために設定した領域で
ある請求項３に記載の動く被写体を自動に追跡する装
置。 - 【請求項５】 前記有効領域の設定値は動く被写体を自
動に追跡する装置の用途に応じて適切な値に予め設定
し、カメラ画面のサイズより等しいか小さく設定する請
求項４に記載の動く被写体を自動に追跡する装置。 - 【請求項６】 前記第２コントローラは、 被写体が所定の有効領域内に入らず、ズームレンズがズ
ーミング限界に達すれば被写体が第２コントローラの制
御によるカメラの被写体探索領域を外れたことと判断し
てカメラを初期化させる請求項３に記載の動く被写体を
自動に追跡する装置。 - 【請求項７】 前記第２コントローラは被写体が前記有
効領域内にあるものの、あまり縮小されることを防止す
るために前記回転限界検出手段の検出信号をチェックし
てカメラが全方向の回転範囲の限界に達しない場合、所
定の領域比が既設定値より小さければ前記領域比が既設
定値より大きくなるまで被写体のサイズを拡張する方向
にズーミングを行い、 前記所定の領域比は画面上の有効領域について被写体が
占める領域の比率に限定される請求項３に記載の動く被
写体を自動に追跡する装置。 - 【請求項８】 ズームレンズと自動焦点レンズを備え、
被写体の映像を電気的な信号に変換するカメラと、前記
カメラを互いに直交する方向にそれぞれ回転させる駆動
手段と、カメラの各方向回転範囲の限界を検出する検出
手段と、これらを制御する制御手段を備えた装置が動く
被写体を自動に追跡する方法において、 前記カメラか
ら受信される連続する二つの単位映像を互いに比較して
前記被写体の動きベクトルを検出し、これに対応するカ
メラ制御信号を発生してカメラが動く被写体を追跡する
ように制御する第１段階と、 前記回転限界検出手段の出力を受信してカメラが各方向
のうち少なくともいずれか一方向に回転範囲の限界に達
したことがチェックされる度に被写体が所定の有効領域
内に位置するまでカメラの被写体探索領域を拡張する方
向にズーミングを行う第２段階を含む動く被写体を自動
に追跡する方法。 - 【請求項９】 前記第２段階は、 カメラが各方向のうち少なくともいずれか一方向に回転
範囲の限界に達したかをチェックする第２ａ段階と、 前記第２ａ段階においてカメラが各方向のうち少なくと
もいずれか一方向に回転範囲の限界に達する度にカメラ
の被写体探索領域を拡張する方向にズーミングを行い続
ける第２ｂ段階と、 前記第２ｂ段階において被写体が所定の有効領域内に含
まれているかを判断し、前記判断結果、被写体が所定の
有効領域内に含まれていなければ含まれるまでズーミン
グを続け、前記有効領域内に含まれれば以前の回転方向
と反対方向に一段階カメラを回転させズーミングを中止
する第２ｃ段階と、 前記第２ｃ段階において被写体が前記有効領域内に含ま
れず、ズームレンズがズーミング限界に達すればカメラ
を初期化させる第２ｄ段階を含む請求項８に記載の動く
被写体を自動に追跡する方法。 - 【請求項１０】 前記第２ａ段階の判断結果、カメラが
全方向について回転範囲の限界に達しなければ、所定の
領域比が既設定値より小さい場合、前記領域比が既設定
値より大きくなるまで被写体のサイズを拡張する方向に
ズーミングを続け、 前記領域比は画面上の有効領域について被写体が占める
領域の比率として定義される請求項９に記載の動く被写
体を自動に追跡する方法。 - 【請求項１１】 前記第２ａ段階は、 カメラの各方向回転範囲の限界に応ずる位置に設けられ
たセンサが感知されれば、カメラがその方向の回転範囲
の限界に達したことと判断する請求項９に記載の動く被
写体を自動に追跡する方法。 - 【請求項１２】 前記第２ｃ段階の所定の有効領域は被
写体がカメラ画面の中央部に入るかを判別するために設
定した領域である請求項９に記載の動く被写体を自動に
追跡する方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB981069622A CN1178467C (zh) | 1998-04-16 | 1998-04-16 | 自动跟踪运动目标的方法和装置 |
| JP10109756A JP2935693B1 (ja) | 1998-04-16 | 1998-04-20 | 動く被写体を自動に追跡する方法及びその装置 |
| US09/062,556 US6507366B1 (en) | 1998-04-16 | 1998-04-20 | Method and apparatus for automatically tracking a moving object |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB981069622A CN1178467C (zh) | 1998-04-16 | 1998-04-16 | 自动跟踪运动目标的方法和装置 |
| JP10109756A JP2935693B1 (ja) | 1998-04-16 | 1998-04-20 | 動く被写体を自動に追跡する方法及びその装置 |
| US09/062,556 US6507366B1 (en) | 1998-04-16 | 1998-04-20 | Method and apparatus for automatically tracking a moving object |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2935693B1 JP2935693B1 (ja) | 1999-08-16 |
| JPH11308517A true JPH11308517A (ja) | 1999-11-05 |
Family
ID=27179189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10109756A Expired - Fee Related JP2935693B1 (ja) | 1998-04-16 | 1998-04-20 | 動く被写体を自動に追跡する方法及びその装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6507366B1 (ja) |
| JP (1) | JP2935693B1 (ja) |
| CN (1) | CN1178467C (ja) |
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