WO2010064445A1 - 回転台付きカメラ装置 - Google Patents

Abstract

　カメラ装置（１）は、撮像部（１１）と、回転台（１７）と、画像から物体を検出する物体検出部（３１）と、回転台（１７）の回動のための手動操作量を入力する手動操作入力部（４５）と、物体検出結果及び手動操作量の情報に基づいて回転台（１７）を制御する回転台制御部（４７）とを備える。回転台制御部（４７）は、物体位置に応じた回転台の回動速度である物体位置速度を求め、手動操作量に応じた回転台の回動速度である手動操作速度を求め、物体位置速度及び手動操作速度を重み付け加算により統合して統合速度を求め、そして、統合速度にて回動するように回転台（１７）を制御する。これにより、操作者が意図した物体を追尾でき、かつ、追尾操作の困難さを低減でき、特に操作開始直後の操作の難しさを低減できる。

Description

回転台付きカメラ装置 関連する出願

　本出願では、２００８年１２月５日に日本国に出願された特許出願番号２００８－３１０５５２の利益を主張し、当該出願の内容は引用することによりここに組み込まれているものとする。

　本発明は、撮像部を回動させる回転台を備えた回転台付きカメラ装置に関し、特に、操作性を向上できる回転台付きカメラ装置に関する。

　従来、監視カメラ等として回転台付きカメラ装置が用いられている。回転台付きカメラ装置においては、カメラが回転台（雲台）に載せられており、回転台が典型的にはパン方向及びチルト方向にカメラを回動させる。このようなパンチルト機構に加えてズーム機能を備えたカメラ装置も用いられている。

　回転台の回動機能は、画像中の被写体である物体（被写体）の追尾に有用に用いられる。追尾手法としては、手動操作と自動追尾が一般に知られている。手動操作では、操作ユニットに対するユーザの操作に応じて回転台がカメラを回動させる。自動追尾では、手動操作が不要であり、全自動で画像から物体が検出され、物体を画像中央に維持するように回転台が制御される。

　また、手動操作と物体検出機能を組み合わせた回転台付きカメラ装置も提案されている（特許文献１）。この従来技術では、画像中から物体が検出され、手動操作開始時に物体が画像中心に移動するように回転台が制御される（特許文献１の図１４参照）。手動操作中は、手動操作量が、物体までの距離、カメラ高さ、カメラの向き（垂直方向、水平方向）、動き検出情報等に応じて調整される（特許文献１の図２～図６参照）。例えば、手動操作量に応じた回転台の回動速度が求められ、それから、物体までの距離に応じた係数が回動速度に掛けられて、最終的な回動速度が決定される。

特開２００４－１２９０４９号公報

　しかしながら、従来の自動追尾型の回転台付きカメラ装置には、例えば画像中に複数の物体が存在する場合に、操作者が意図していない物体を追尾してしまうことがあるという問題があった。

　また、手動操作は、操作者が意図しない物体を追尾するといった問題を避けることができるものの、その一方で、不慣れな操作者にとっては追尾操作が難しいという問題がある。手動操作では、例えば、操作部材としてのスティックがカメラの回動方向に傾けられる。回動速度は、スティックの傾き角に応じて制御される。この場合、操作者は、物体の移動速度と画像上での写り方（サイズ）に応じて最適な傾き角を決定する必要がある。しかしながら、適切な傾き角は、カメラ装置や操作装置ごとに異なっている。そのため、即座に適切な傾き角を決定するには、操作者の熟練が必要とされる。特に、操作開始直後はスティック角度を適切に加減するのが難しく、スティック角度が大きすぎたり、小さすぎるといった事態が頻発する傾向がある。

　また、前出の特許文献１では、既に説明したように、手動操作の開始時に物体が画像中心に移動するように回転台が制御される。しかし、その後は手動操作で物体を追尾する必要がある。手動操作中は、手動操作に対応する回動速度が、物体までの距離などのパラメータを用いて調整されており、例えば回動速度に適当な倍率が掛けられる。しかしながら、熟練を必要とせずに操作者がより容易にカメラを操作するためには、操作性向上のための更なる技術の提供が望まれる。

　本発明は、従来の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、操作者が意図した物体を追尾でき、かつ、追尾操作の困難さを低減でき、特に操作開始直後の操作の難しさを低減できる回転台付きカメラ装置を提供することにある。

　本発明の回転台付きカメラ装置は、撮像部と、前記撮像部を回動させる回転台と、前記撮像部により撮像された画像から物体を検出する物体検出部と、前記撮像部を回動させるための手動操作量の情報を入力する手動操作入力部と、前記物体検出部の検出結果及び前記手動操作量の情報に基づいて前記回転台を制御する回転台制御部とを備え、前記回転台制御部は、前記物体検出部により検出された前記画像中の物体位置を、前記物体位置に応じた前記回転台の回動速度である物体位置速度に変換する物体位置速度変換部と、前記手動操作量を、前記手動操作量に応じた前記回転台の回動速度である手動操作速度へ変換する手動操作速度変換部と、前記物体位置速度及び前記手動操作速度を重み付け加算により統合して統合速度を求める速度統合部と、前記速度統合部により求められた前記統合速度にて回動するように前記回転台を制御する速度指示部とを有する。

　本発明の別の態様は、撮像部を回動させる回転台を備えた回転台付きカメラ装置を制御する回転台付きカメラ制御装置であって、前記撮像部により生成された画像から検出された物体位置を、前記物体位置に応じた前記回転台の回動速度である物体位置速度に変換する物体位置速度変換部と、前記撮像部を回動させるための手動操作量を、前記手動操作量に応じた前記回転台の回動速度である手動操作速度へ変換する手動操作速度変換部と、前記物体位置速度及び前記手動操作速度を重み付け加算により統合して統合速度を求める速度統合部と、前記速度統合部により求められた前記統合速度にて回動するように前記回転台を制御する速度指示部とを有する。この態様によっても上記の本発明の利点が好適に得られる。

　本発明の別の態様は、撮像部を回動させる回転台を備えた回転台付きカメラ装置を制御する回転台付きカメラ制御方法であって、前記撮像部を回動させるための手動操作量の情報を入力し、前記撮像部により生成された画像から検出された物体位置を、前記物体位置に応じた前記回転台の回動速度である物体位置速度に変換し、前記手動操作量を、前記手動操作量に応じた前記回転台の回動速度である手動操作速度へ変換し、前記物体位置速度及び前記手動操作速度を重み付け加算により統合して統合速度を求め、前記速度統合部により求められた前記統合速度にて回動するように前記回転台を制御する。

　本発明の別の態様は、撮像部を回動させる回転台を備えた回転台付きカメラ装置を制御する回転台付きカメラ制御プログラムであって、前記撮像部を回動させるための手動操作量の情報を入力し、前記撮像部により生成された画像から検出された物体位置を、前記物体位置に応じた前記回転台の回動速度である物体位置速度に変換し、前記手動操作量を、前記手動操作量に応じた前記回転台の回動速度である手動操作速度へ変換し、前記手動操作速度と前記物体位置速度を重み付け加算により統合して統合速度を求め、前記速度統合部により求められた前記統合速度にて回動するように前記回転台を制御する。この態様によっても上記の本発明の利点が好適に得られる。

　上記のように、本発明は、手動操作量に応じた回動速度と物体位置に応じた回動速度の重み付け平均である統合速度を用いて回転台を制御する構成を設けることにより、操作者が意図した物体を追尾でき、かつ、追尾操作の困難さを低減でき、特に操作開始直後の操作の難しさを低減できる回転台付きカメラ装置を提供することができる。

　以下に説明するように、本発明には他の態様が存在する。したがって、この発明の開示は、本発明の一部の提供を意図しており、ここで記述され請求される発明の範囲を制限することは意図していない。

図１は、本発明の第１の実施の形態における回転台付きカメラ装置のブロック図 図２は、回転台付きカメラ装置の回転台制御関連の構成を示すブロック図 図３は、物体位置を回転台の回動速度に変換する物体位置速度変換テーブルを示す図 図４は、手動操作量を回転台の回動速度に変換する手動操作速度変換テーブルを示す図 図５は、物体の移動方向及び移動速度に応じて基準位置を変更する処理を説明する図 図６は、本発明の第１の実施の形態における回転台付きカメラ装置の動作を示すフロー図 図７は、本発明の第２の実施の形態における回転台付きカメラ装置の回転台制御関連の構成を示すブロック図

　以下に、本発明の詳細な説明を述べる。以下に説明する実施の形態は本発明の単なる例であり、本発明が様々な態様に変形することができる。従って、以下に開示する特定の構成および機能は、請求の範囲を限定するものではない。

　本実施の形態の回転台付きカメラ装置は、撮像部と、前記撮像部を回動させる回転台と、前記撮像部により撮像された画像から物体を検出する物体検出部と、前記撮像部を回動させるための手動操作量の情報を入力する手動操作入力部と、前記物体検出部の検出結果及び前記手動操作量の情報に基づいて前記回転台を制御する回転台制御部とを備え、前記回転台制御部は、前記物体検出部により検出された前記画像中の物体位置を、前記物体位置に応じた前記回転台の回動速度である物体位置速度に変換する物体位置速度変換部と、前記手動操作量を、前記手動操作量に応じた前記回転台の回動速度である手動操作速度へ変換する手動操作速度変換部と、前記物体位置速度及び前記手動操作速度を重み付け加算により統合して統合速度を求める速度統合部と、前記速度統合部により求められた前記統合速度にて回動するように前記回転台を制御する速度指示部とを有する。

　この構成により、上記のように物体位置速度と手動操作速度が重み付け加算により統合されて統合速度が求められ、統合速度で回転台が制御される。「物体位置速度」は、画像から検出された物体位置に応じた回転台の回動速度であり、自動追尾で用いることができる回動速度に相当する。また、「手動操作速度」は、手動操作量に応じた回転台の回動速度である。これら２種類の速度を重み付け加算することにより、好適な半自動の追尾を実現できる。すなわち、手動操作の利点を活かして操作者の意図した物体を追尾しつつも、重み付け加算処理によって過度な手動操作を適当に緩和でき、あるいは手動操作の不足を適当に補うことができる。その結果、簡単な操作で物体位置が画像中の適切な位置になるように回転台が制御される。上記半自動追尾の操作補助効果は操作開始直後から得られる。このようにして、本実施の形態によれば、操作者が意図した物体を追尾でき、かつ、追尾操作の困難さを低減でき、特に操作開始直後の操作の難しさを低減できる回転台付きカメラ装置を提供することができる。

　また、本実施の形態の回転台付きカメラ装置において、前記回転台制御部は、前記物体検出部による検出結果に基づいて前記画像中の前記物体の移動方向を判定する物体移動判定部と、前記物体移動判定部により判定された前記移動方向に応じて、前記画像中の前記物体位置の基準となる基準位置を、前記移動方向と反対方向に変更する基準位置変更部とを有する。

　この構成により、物体の移動方向と反対方向に物体の基準位置が変更される。これにより、物体が画像中央付近にいるときでも本実施の形態の半自動追尾の効果を適切に得ることができ、本実施の形態の半自動の追尾操作を更に容易にすることができる。

　また、本実施の形態の回転台付きカメラ装置において、前記物体移動判定部は、更に前記画像中の前記物体の移動速度を判定し、前記基準位置変更部は、前記移動速度に応じて前記基準位置の変更量を調整する。

　この構成により、物体の移動速度に応じて基準位置を適切に調整でき、物体位置が適切になるように図ることができる。

　また、本実施の形態の回転台付きカメラ装置において、前記回転台制御部は、前記速度統合部における重み付け処理の重みを調整する重み調整部を有する。

　この構成により、設定環境や操作者の熟練度に応じて物体位置速度と手動操作速度の重みを調整できる。

　また、本実施の形態の回転台付きカメラ装置において、前記回転台制御部は、前記物体位置速度変換部により求められた前記物体位置速度にて前記回転台を回動させる全自動追尾モードと、前記統合制御部により求められた前記統合速度にて前記回転台を回動させる半自動追尾モードと、前記手動速度変換部により求められた前記手動操作速度にて前記回転台を回動させる手動追尾モードとを切り換えるモード切換部を有する。

　この構成により、全自動追尾モード、半自動追尾モード及び手動追尾モードの間で回転台制御モードを好適に切り換えることができる。モード切換部は、ボタン操作等に応じて回転台制御モードを切り換えてよい。また、モード切換部は、下記のようにタイマを用いてもよい。

　また、本実施の形態の回転台付きカメラ装置において、前記モード切換部は、ユーザによる操作の開始前は全自動追尾モードを設定し、ユーザによる操作開始から所定のモード切換期間が経過するまでは前記半自動追尾モードを設定し、前記所定のモード切換期間が経過したときに前記半自動追尾モードから前記手動追尾モードへの切換を行う。

　この構成により、全自動追尾モードから半自動追尾モードを介して手動追尾モードへと回転台制御モードが切り換えられる。したがって、全自動追尾モードから手動追尾モードに切り換えた直後の操作の困難さを好適に低減することができる。

　また、本実施の形態の回転台付きカメラ装置において、前記速度統合部は、前記モード切換期間の間に重み付け加算処理の重み付けを徐々に変更し、時間に経過に応じて前記手動操作速度の重みを増大させる。

　この構成により、モード切換期間の間に重み付けを徐々に変更するので、全自動追尾モードから手動追尾モードへのスムーズな切換が可能となる。

　本実施の形態の別の態様は、撮像部を回動させる回転台を備えた回転台付きカメラ装置を制御する回転台付きカメラ制御装置であって、前記撮像部により生成された画像から検出された物体位置を、前記物体位置に応じた前記回転台の回動速度である物体位置速度に変換する物体位置速度変換部と、前記撮像部を回動させるための手動操作量を、前記手動操作量に応じた前記回転台の回動速度である手動操作速度へ変換する手動操作速度変換部と、前記物体位置速度及び前記手動操作速度を重み付け加算により統合して統合速度を求める速度統合部と、前記速度統合部により求められた前記統合速度にて回動するように前記回転台を制御する速度指示部とを有する。この態様によっても上記の実施の形態の利点が好適に得られる。

　本実施の形態の別の態様は、撮像部を回動させる回転台を備えた回転台付きカメラ装置を制御する回転台付きカメラ制御方法であって、前記撮像部を回動させるための手動操作量の情報を入力し、前記撮像部により生成された画像から検出された物体位置を、前記物体位置に応じた前記回転台の回動速度である物体位置速度に変換し、前記手動操作量を、前記手動操作量に応じた前記回転台の回動速度である手動操作速度へ変換し、前記物体位置速度及び前記手動操作速度を重み付け加算により統合して統合速度を求め、前記速度統合部により求められた前記統合速度にて回動するように前記回転台を制御する。

　本実施の形態の別の態様は、撮像部を回動させる回転台を備えた回転台付きカメラ装置を制御する回転台付きカメラ制御プログラムであって、前記撮像部を回動させるための手動操作量の情報を入力し、前記撮像部により生成された画像から検出された物体位置を、前記物体位置に応じた前記回転台の回動速度である物体位置速度に変換し、前記手動操作量を、前記手動操作量に応じた前記回転台の回動速度である手動操作速度へ変換し、前記手動操作速度と前記物体位置速度を重み付け加算により統合して統合速度を求め、前記速度統合部により求められた前記統合速度にて回動するように前記回転台を制御する。この態様によっても上記の実施の形態の利点が好適に得られる。

　以下、本発明の実施の形態の回転台付きカメラ装置について、図面を用いて説明する。

　本発明の第１の実施の形態に係る回転台付きカメラ装置を図１に示す。図１において、回転台付きカメラ装置１（以下、カメラ装置１という）は、例えば監視カメラであり、モニタ３、レコーダ５及び操作装置７と接続されている。モニタ３は、カメラ装置１からアナログ又はデジタルの映像信号を供給されて、映像を表示する。レコーダ５は、映像を記録すると共に、カメラ装置１から供給されるアラーム信号等の情報を記録する。操作装置７は、監視用のコントローラであり、操作者により操作されて、手動操作の情報をカメラ装置１に供給する。

　カメラ装置１は、画像信号を生成する撮像部１１と、撮像部１１にて生成された画像信号を処理してモニタ３等に出力するとともにカメラ制御のための物体検出処理を行うＤＳＰ部１３と、ＤＳＰ部１３から供給される情報を用いてカメラ装置１を制御するマイクロコンピュータ１５と、マイクロコンピュータ１５により制御される回転台１７及びズームレンズ部１９とを備える。

　撮像部１１は、レンズ等の光学系と、光学像を電気信号に変換する撮像素子とを有する。撮像素子は例えばＣＣＤ又はＣＭＯＳである。撮像部１１は回転台１７に搭載されている。回転台１７は、パン回動機構及びチルト回動機構と、それらを駆動するパンモータ及びチルトモータとを備え、撮像部１１をパン方向（水平方向）及びチルト方向（垂直方向）に回動させる。ズームレンズ部１９は撮像部のズーム倍率を変更する。図ではズームレンズ部１９が撮像部１１と別に示されているが、ズームレンズ部１９も撮像部１１と共に配置されており、回転台１７により撮像部１１と共に回動される。

　ＤＳＰ部１３は、映像入力部２１、画質調整部２３、符号化部２５、映像出力部２７、前処理フィルタ２９及び物体検出部３１といった各種構成の機能を実現する。映像入力部２１は、撮像部１１により生成された画像信号をＤＳＰ部１３に入力する。画像信号は、画質調整部２３及び符号化部２５の処理を経て、映像出力部２７からモニタ３等に出力される。

　前処理フィルタ２９及び物体検出部３１は、画像中の物体（被写体）を検出するための構成であり、検出物体の情報は後段のカメラ制御で用いられる。前処理フィルタ２９は、物体検出が可能になるように画像の前処理を行う。そして、物体検出部３１が、前処理後の画像に写った物体を検出する。例えば、追跡対象が人物であるとする。この場合、物体検出部３１は、頭部付近又は身体全体を検出するように構成されてよい。物体検出結果は、マイクロコンピュータ１５へと出力される。

　マイクロコンピュータ１５は、物体追跡部４１、アラーム判断部４３、手動操作入力部４５、回転台制御部４７及びズーム制御部４９を有する。

　物体追跡部４１は、物体検出部３１から検出された物体の位置情報を取得し、検出した物体を時系列に関連づけることにより物体を追跡する。アラーム判断部４３は、物体追跡部４１から供給される追跡情報に基づいてアラームの必要性を判定し、アラーム信号をレコーダ５等に出力する。手動操作入力部４５は、操作装置７から手動操作の情報を入力する。回転台制御部４７及びズーム制御部４９は、物体検出結果の情報、追跡結果の情報及び手動操作の情報に基づいてそれぞれ回転台１７及びズームレンズ部１９を制御する。

　図２は、上記の図１のカメラ装置１における回転台制御関連の構成をより詳細に示している。

　手動操作入力部４５は、前述のように操作装置７から手動操作の情報を入力する。手動操作の情報は、カメラ装置１の回転台を回動させるための手動操作量の情報を含んでいる。操作装置７は、回転台操作のための操作部材として、例えば、スティックを備えている。このスティックは、カメラの回動方向へと傾けられる。操作装置７は、傾き方向と傾き角を検出する。これら傾き方向と傾き角が、回動方向及び回動速度を指示する手動操作量に相当する。その他の手動操作の情報としては、例えばズーム操作（ズーム倍率）の情報が入力される。

　物体追跡部４１は、図示のように物体位置蓄積部５１と共に設けられている。物体追跡部４１は、物体検出部３１から取得された物体位置のデータを物体位置蓄積部５１に蓄積し、検出物体を時系列に関連づけて追跡処理を行う。この追跡処理により、一時的な検出漏れ又は誤検出が発生しても、過去の移動軌跡から適切に物体の現在位置を推定できる。

　回転台制御部４７は、物体検出部３１の検出結果及び手動操作入力部４５から入力される手動操作量の情報に基づいて回転台１７を制御する構成である。回転台制御部４７は、図示のように物体位置速度変換部５３、手動操作速度変換部５５、速度統合部５７及び速度指示部５９を有する。

　物体位置速度変換部５３は、物体追跡部４１を介して物体検出部３１から画像中の物体位置のデータを取得し、物体位置を物体位置速度に変換する。「物体位置速度」は、画像中の物体位置に応じた回転台１７の回動速度である。手動操作速度変換部５５は、手動操作入力部４５から手動操作量の情報を取得し、手動操作量を手動操作速度へ変換する。「手動操作速度」は、手動操作量に応じた回転台１７の回動速度である。速度統合部５７は、物体位置速度及び手動操作速度を重み付け加算により統合して統合速度を求める。速度指示部５９は、回転台１７に回動速度を指示するコマンドを供給する構成であり、速度統合部５７により求められた統合速度を回転台１７に伝える。これにより、回転台１７は、物体位置と手動操作量の両方を加味した回動速度で回動する。

　次に、物体位置速度変換部５３、手動操作速度変換部５５及び速度統合部５７の機能についてより詳細に説明する。以下では説明を簡単にするためにパン回動速度を求める処理を説明するが、チルト回動速度も同様にして求められる。

　物体位置速度変換部５３は、物体位置速度変換テーブル記憶部６１（図２）に記憶された物体位置速度変換テーブルを参照して、物体位置速度を求める。

　図３は、物体位置速度変換テーブルの例を示している。図３において、横軸は水平方向の位置であり、縦軸はパン回動速度である。物体位置速度変換部５３は、図３のテーブルを参照し、物体位置に応じた回動速度を求める。図３において、回動速度の向きは、物体位置を基準位置（原点）に近づける方向である。例えば物体位置が基準位置より右側であれば、回動方向も右であり、撮像部１１が右に回動し、物体が画像中央に近づく。また、物体位置が基準位置（原点）から遠いほど、回動速度が大きくなる。この特性は、物体への追従性を向上させるために経験的に定められていてよい。具体的には複数の点で折れ曲がる折れ線で回動速度が表されている。実際のテーブルでは、屈曲点の速度が定められ、他の位置の速度が補間により算出されてよい。このようなテーブルを用いることにより、物体が画像周辺に近づくほど、回動速度が大きくなる。すなわち、物体が画像周辺に近づくほど、物体をより早く画像中央に動かす速度に変換される。

　また、手動操作速度変換部５５は、手動操作速度変換テーブル記憶部６３（図２）に記憶された手動操作速度変換テーブルを参照して、物体位置速度を求める。

　図４は、手動操作速度変換テーブルの例を示している。この例は、操作装置７の操作部材がスティックである場合を想定している。図４において、横軸は水平方向のスティック傾き量（方向（左右）と大きさ（角度））であり、縦軸はパン回動速度である。回動速度の向きは、傾きの方向と対応する。また、回動速度の大きさは、傾きの大きさに応じて変化する。手動操作速度変換部５５は、図４のテーブルを参照し、傾きの方向と大きさに応じた回動速度を求める。

　図４の例では、傾き量に応じて回動速度が段階的に変化している。この階段状の特性は、操作装置７（コントローラ）の仕様に基づいている。本発明の範囲内で、回動速度は連続的に変化してもよい。

　また、図４の例では操作部材がスティックであるが、本発明がスティック操作に限定されないことはもちろんである。一般的にいえば、手動操作速度変換テーブルでは、回動速度特性が、操作部材の操作方向に対応し、かつ、手動操作量に応じて増大するように設定される。

　次に、速度統合部５７の処理について説明する。前述のように、速度統合部５７は、物体位置速度及び手動操作速度を重み付け加算により統合して統合速度を求める構成であり、下記の式に従って統合速度を求める。
　　PT_Speed＝Manu×α＋Prdt×（1-α）
ここで、PT_Speedは、回転台１７の回動速度であり、具体的にはパン及びチルト方向の回動速度である。また、Manuは、手動操作速度であり、Prdtは物体位置速度である。また、αは重みパラメータであり、０以上１以下の値である。αの標準値は例えば０．６程度である。

　本実施の形態では、このような統合速度を用いて、手動操作量と物体位置を加味して回転台が制御される。これにより、自動制御のように操作者が意図しない物体を追尾することを回避できる。また、過度な手動操作が緩和され、操作量の不足が補われて、手動操作の困難さを低減できる。

　図２に戻ると、回転台制御部４７はさらに重み調整部６５を有する。重み調整部６５は、速度統合部５７における重み付け処理の重みパラメータαを調整する。本実施の形態では重みパラメータαの標準値が上述のように０．６程度に設定されている。この重みパラメータαが、設定環境又は操作者の熟練度などに応じて調整される。重みパラメータαは、カメラ装置１又は操作装置７に対する操作に応じて調整されてよく、また、自動的に調整されてもよい。

　回転台制御部４７は、更に、物体移動判定部６７及び基準位置変更部６９を有する。物体移動判定部６７は、物体検出部３１の検出結果に基づいて画像中の物体の移動方向及び移動速度を判定する構成であり、詳細には物体検出結果に基づいて物体追跡部４１により得られた物体追跡情報から移動方向及び移動速度を求める。基準位置変更部６９は、物体移動判定部６７により判定された移動方向に応じて、画像中の物体位置の基準となる基準位置（原点）を変更する。基準位置は、移動方向と反対方向に変更される。そして、基準位置の変更量（変更幅又は移動量）が物体の移動速度に応じて好適に調整及び制御される。

　図５を参照し、基準位置変更部６９による基準位置の変更処理についてさらに説明する。説明を簡単にするためにパン方向について説明するが、チルト方向についても同様であることはもちろんである。

　図５の左半部は、基準位置を変更しない場合の制御を、前出の物体位置速度変換テーブルを用いて示している。図示のように、物体の基準位置は基本的には画像の水平中心座標である。図の例では、画像サイズが３２０画素×２４０画素であり、１６０画素が水平方向の基準位置である。図中の物体（人物）は右方向に移動している。物体位置速度変換テーブルにおいては、既に説明したように、物体位置速度（物体位置に応じた回動速度）は、物体位置が基準位置付近のときは０であり、物体位置が基準位置から離れるほど大きくなる。したがって、物体位置に応じた追尾効果が現れるのは、物体が画像の左端又は右端付近に存在する場合に限られる。その結果、図５の左側の画像に示されるように、物体が画像端に寄った状態で撮影される傾向が生じ、映像が見やすくなくなることがある。特に、本実施の形態の場合、半自動の追尾により、物体位置に応じた速度が、手動操作量に応じた速度と統合される。そのため、物体位置が画像端部付近に偏る傾向があると、手動操作の負担が大きくなる可能性がある。

　そこで、本発明は、上記の事情を考慮して、物体が画像中央に存在していても物体位置に基づく追尾効果が適切に現れる工夫を行っている。図５の右半部に示されるように、本発明では、物体移動判定部６７が、物体移動の情報に応じて基準位置を動的に変更する。具体的には、上述したように、物体移動判定部６７が物体の移動方向及び移動速度を判定し、基準位置変更部６９が移動方向及び移動速度に応じて基準位置を変更する。基準位置は、移動方向と反対方向に変更され、変更量が物体の移動速度に応じて調整される。図５の例では、物体（人物）が右に移動しているので、基準位置が左方へ変更されている。また、基準位置の変更量Δｄが、物体の移動速度に応じた値とされている。

　このような基準位置の制御により、物体が実際には画像中心付近に位置するときでも、物体位置が基準位置から離れていると見なされる。したがって、物体が画像中央に捉えられていても物体位置に基づく追尾効果を発揮することができる。そして、移動方向に基づく基準位置制御により、適切な方向に追尾効果を生じさせることができ、半自動追尾の操作を容易にできる。その結果、図５の右半部の例に示されるように、物体を画像中央付近に容易に位置させることができる。本実施の形態の基準位置変更処理は、移動方向、速度等の移動情報を利用したセンタリング処理ということができる。

　上記の基準位置の変更処理は、物体検知から数秒程度の期間の追尾を経て、物体の移動方向を判断できたときに行われてよい。

　また、基準位置の変更量は、上記の移動速度に加えて、移動方向の安定度に応じて変更されてよい。安定度は、例えば、物体の移動方向が同じに維持される時間である。そして、安定度が大きいほど基準位置の変更量を大きくし、安定度が小さいほど基準位置の変更量を小さくしてよい。安定度を用いることにより、不必要な基準位置変更を抑制でき、基準位置変更が追尾の必要度合いに応じて適切に制御され、さらに適切に追尾効果を得ることができる。

　より具体的な例では、画像の幅が３２０画素であるとして、基準位置の最大変更幅が４０画素に設定される。物体追跡結果から速度と安定度が判断される。安定状態が２秒移動持続し（移動方向が左又は右で２秒以上一定であり）、そして速度が所定値以上であれば、基準位置が４０画素ずらされる。基準位置変更の方向は上述のように物体移動方向と反対である。

　上記の例より安定度が低い状態、例えば１秒程度しか安定状態が持続しない状態では、基準位置の変更量が２０画素（最大値の半分）とされる。その後も安定状態が持続すれば、基準位置の変更量が徐々に増大され、最大値へ近づけられる。

　また、移動方向の安定度が高くても、移動速度によって基準位置の変更量に制限が設けられている。低速の場合は基準位置を大きく移動する必要性が低いからである。そこで、移動速度が小さいほど基準位置の変更量が小さく設定され、変更量が最大値より小さくなる。

　以上に本実施の形態に係るカメラ装置１の構成について説明した。次に、カメラ装置１の動作について説明する。

　まず、カメラ装置１全体の動作の概要を説明する。撮像部１１により画像信号が生成され、ＤＳＰ部１３の映像入力部２１へと入力される。画像信号は、画質調整部２３、符号化部２５の処理を経て、映像出力部２７からモニタ３に出力され、モニタ３に映像が表示される。また、画像信号が前処理フィルタ２９及び物体検出部３１で処理されて、画像中の物体が検出され、物体位置の情報がマイクロコンピュータ１５に供給される。

　操作装置７が操作者によりモニタ３を見ながら操作され、カメラ装置１の回動指示の操作が入力される。操作入力の情報が操作装置７からマイクロコンピュータ１５に供給され、これにより手動操作量の情報が手動操作入力部４５から入力される。

　マイクロコンピュータ１５では、物体追跡部４１が画像中の物体を追跡し、アラーム判断部４３がアラームについての判断を行い、アラーム信号をレコーダ５に出力する。

　また、マイクロコンピュータ１５では、回転台制御部４７及びズーム制御部４９が、物体位置とその追跡データ、及び手動操作量の情報に基づいて回転台１７及びズームレンズ部１９を制御する。

　次に、回転台制御部４７の動作について詳細に説明する。まず、手動操作が行われていないとき、すなわち、手動操作入力部４５から手動操作量の情報が入力されていないとき、回転台制御部４７は、物体位置に基づいて自動追尾を行う。物体位置速度変換部５３が、物体位置速度変換テーブル記憶部６１を参照して物体位置速度（物体位置に対応する回動速度）を求め、この回動速度が速度指示部５９により回転台１７に指示される。これにより、物体を自動的に追尾するように回転台１７が回動する。また、ズーム制御部４９は、物体検出部３１により検出された物体サイズに基づいて、物体全体が画像内に収まるようにズーム倍率を制御する。

　本実施の形態では、上記の自動追尾が行われている間、手動操作が受け付けられている。そして、操作装置７が操作されると、手動操作量の情報が手動操作入力部４５から入力される。そして、回転台制御部４７は、以下に説明するように、物体位置と手動操作量の両方を考慮して半自動追尾の制御を行う。

　図６は、半自動追尾の制御のフローチャートである。図示のように、半自動追尾では、物体移動判定部６７が物体の移動方向と移動速度を判定し（Ｓ１）、基準位置変更部６９が移動速度及び移動方向に応じて物体位置の基準位置を変更する（Ｓ３）。前述したように、更に移動方向の安定度に応じて基準位置が調整されてよい。

　そして、物体位置速度変換部５３が物体位置速度を求める（Ｓ５）。ここでは、ステップＳ３で変更された基準位置からの物体位置が求められる。すなわち、物体検出部３１で検出された物体位置が、基準位置の変更量だけ補正される。そして、物体位置速度変換テーブル記憶部６１の物体位置速度変換テーブルが参照され、物体位置に対応する回動速度が求められ、物体位置速度とされる。

　また、手動操作速度変換部５５が手動操作速度を求める（Ｓ７）。手動操作速度変換テーブル記憶部６３の手動操作速度変換テーブルが参照され、手動操作量に対応する回動速度が求められ、手動操作速度とされる。

　次に、速度統合部５７が、物体位置速度と手動操作速度を重み付け加算して、統合速度を求める（Ｓ９）。重み付けパラメータαは、前述のように重み調整部６５により調整された値である。そして、速度指示部５９が、統合速度を回転台１７の速度コマンドに変換し、速度コマンドを回転台１７に供給する（Ｓ１１）。

　以上にカメラ装置１の半自動追尾の動作を説明した。上記のように自動追尾中に手動操作が受け付けられると、半自動追尾が開始する。半自動追尾を継続しながら、操作者は、複数物体が同じ方向に移動する場合等に、スティックを倒すことで、操作者がよく見たいと思う物体を画像の中心に移動させる。また、操作者は、相反する方向へ移動する２つの物体のうちの所望の物体が移動する方向へスティックを倒す。このような操作により、カメラ装置１に所望の物体の追尾を優先させることができる。

　なお、上記の半自動追尾において、ズーム制御部４９は、手動操作に応じてズーム倍率を制御してよい。また、ズーム制御部４９は、自動追尾と同様に、物体サイズに基づいて、物体全体が画像内に収まるようにズーム倍率を制御してよい。

　次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態では、下記に説明するように、全自動追尾モード、半自動追尾モード及び手動追尾モードの間で回転台制御モードが切り換えられる。全自動追尾モードは物体位置の検出結果に基づき回転台１７を制御するモードであり、手動追尾モードは手動操作量に応じて回転台１７を制御するモードである。半自動追尾モードは上述の実施の形態の半自動追尾を行うモードであり、物体位置と手動操作量の両方に応じて回転台１７を制御する。本実施の形態におけるカメラ装置の全体構成は、図１に示した第１の実施の形態と同様でよい。

　図７は、第２の実施の形態に係るカメラ装置における回転台制御関連の構成を示している。図７において、操作装置８１は、モード切換操作を受け付けるように構成されている。モード切換操作部材は、例えばスイッチボタンでよい。前述の例では、回転台の回動操作部材がスティックであった。モード切換ボタンはこのスティックに備えられてよく、好適にはスティック上部に配置され、これにより回動操作とモード切換操作を片手で容易に行うことができる。

　なお、モード切換操作が上記のボタン操作に限定されないことはもちろんである。例えば、大きなスティック操作がモード切換操作であってよい。この場合、大きなスティック操作は、手動操作モードへの切換操作として好適に処理される。

　モード切換操作が行われると、モード切換操作の情報が受け付けられる。モード切換操作の情報は、操作装置８１からカメラ装置１のマイクロコンピュータ１５に供給され、手動操作入力部４５から入力される。

　図７に示されるように、回転台制御部４７にはモード切換部８３が設けられている。モード切換部８３は、手動操作入力部４５からモード切換操作の情報を取得し、モード切換操作に従って回転台制御モードを切り換える。モード切換部８３により回転台制御モードが切り換えられると、速度指示部５９が回転台制御モードに応じて速度指示を変更する。全自動追尾モードでは、速度指示部５９は、物体位置速度変換部５３により求められた物体位置速度で回転台１７を回動させ、これにより物体位置に応じて回動速度が制御される。また、手動追尾モードでは、速度指示部５９は、手動操作速度変換部５５により求められた手動操作速度で回転台１７を回動させ、これにより手動操作量に応じて回動速度が制御される。そして、本実施の形態に特徴的な半自動追尾モードでは、速度指示部５９が、速度統合部５７により求められた統合速度で回転台１７を回動させ、これにより物体位置と手動操作量の両方を統合した回動速度で回転台１７が制御される。

「タイマを用いた自動モード切換」
　次に、上記の第２の実施の形態の変形例として、タイマを用いた自動モード切換について説明する。この変形例では、回転台制御部４７（マイクロコンピュータ１５）に備えられたタイマが利用される。操作装置ではモード切換操作は行われなくてよい。代わりに、下記のようにして回転台制御部４７のモード切換部８３により自動的に回転台制御モードが切り換えられる。

　モード切換部８３は、ユーザによる回動操作の開始前、すなわち、回転台操作のための手動操作量の情報が手動操作入力部４５に入力されていないときは、全自動追尾モードを設定する。したがって、速度指示部５９は、物体位置速度変換部５３により求められた物体位置速度を回転台１７に指示する。

　ユーザによる回動操作が行われ、手動操作量の情報が手動操作入力部４５から入力されると、モード切換部８３は、ユーザによる操作が開始したと判定する。そして、モード切換部８３は、操作開始から所定のモード切換期間が経過するまでは半自動追尾モードを設定する。したがって、速度指示部５９は、速度統合部５７により求められた統合速度を回転台１７に指示する。

　モード切換部８３は、マイクロコンピュータ１５に内蔵されるタイマを用いて、操作開始からの経過時間を計時している。そして、所定のモード切換期間が経過したときに、モード切換部８３は、半自動モードから手動モードへの切換を行う。

　上記において、モード切換期間は、操作者が手動追尾モードでの操作に適度に慣れるのに要する標準的な時間に設定されている。本実施の形態によれば、全自動追尾モードから半自動追尾モードを経由して手動追尾モードへと回転台制御モードが切り換えられる。したがって、全自動追尾モードから手動追尾モードに切り換えた直後の操作の困難さを好適に低減することができる。

　また、上記のモード切換期間の間、速度統合部５７は、重み付け加算処理の重み付けを徐々に変更し、時間経過に応じて手動操作速度の重みを増大させてよい。これにより、操作開始直後で手動操作が難しいときは自動操作量に頼ることができる。そして、手動操作に慣れてくるに従って、手動操作の重み付けが徐々に増大される。したがって、全自動追尾モードから手動追尾モードへ切換を更にスムーズにできる。

　以上に、本発明の各種の実施の形態について説明した。本実施の形態に係るカメラ装置１によれば、上記のように物体位置速度と手動操作速度が重み付け加算により統合されて統合速度が求められ、統合速度で回転台が制御される。これら２種類の速度を重み付け加算することにより、好適な半自動の追尾を実現できる。すなわち、手動操作の利点を活かして操作者の意図した物体を追尾しつつも、重み付け加算処理が過度な手動操作を適当に緩和でき、あるいは手動操作の不足を適当に補うことができる。その結果、簡単な操作で物体位置が画像中の適切な位置になるように回転台が制御される。半自動追尾の操作補助効果は操作開始直後から得られる。このようにして、操作者が意図した物体を追尾でき、かつ、追尾操作の困難さを低減でき、特に操作開始直後の操作の難しさを低減できる回転台付きカメラ装置を提供することができる。

　本実施の形態の半自動追尾によれば、さらに下記の利点が得られる。本実施の形態によれば、手動操作が不適切な場合、物体追跡結果に基づく回動制御の加算成分により、物体がフレームアウトしないように操作が好適にアシストされる。

　また、本実施の形態では、映像伝送遅延の無いカメラ側で、物体位置が検出され、物体位置速度が手動操作速度に統合されている。この統合処理は、遅延の無い物体位置速度を重み付け加算することによって、映像遅延に起因する操作遅れを低減している。したがって、遠隔監視等で映像遅延が発生した映像を見ながら操作を行う場合の操作の難しさを軽減できる。

　さらに、本実施の形態は、移動物体の移動速度変化に応じた微妙な手動操作を、物体検出に基づく回動速度で補正できる。したがって、スティック等の操作部材を操作しなくてもある程度追尾が行われ、操作頻度が減るというメリットが得られる。

　また、本実施の形態では、手動操作が好適に補正されるので、操作装置（コントローラ）の角度分解能が低くても追尾が適切に行われる。したがって、高い角度分解能の操作装置（コントローラ）が不要となる。言い換えれば、より分解能が高い操作装置を用いたのと同等の制御を実現できる。

　また、本実施の形態によれば、画像中の物体の移動方向が判定されて、画像中の物体の基準位置が移動方向と反対方向に変更される。これにより、物体が画像中央付近にいるときでも本発明の半自動追尾の効果を適切に得ることができ、半自動の追尾操作を更に容易にすることができる。

　また、本実施の形態によれば、画像中の物体の移動速度が判定され、移動速度に応じて基準位置の変更量が調整される。これにより、物体の移動速度に応じて基準位置を適切に調整でき、物体位置が適切になるように図ることができる。

　また、回転台制御部は速度統合部における重み付け処理の重みを調整する重み調整部を有してよい。これにより、設定環境や操作者の熟練度に応じて物体位置速度と手動操作速度の重みを調整できる。

　また、本実施の形態のカメラ装置１は、上述の全自動追尾モード、半自動追尾モード及び手動追尾モードの間で回転台制御モードを好適に切り換えることができる。

　また、本実施の形態において、モード切換部８３は、ユーザによる操作の開始前は全自動追尾モードを設定し、ユーザによる操作開始から所定のモード切換期間が経過するまでは半自動追尾モードを設定し、所定のモード切換期間が経過したときに半自動追尾モードから手動追尾モードへの切換を行う。このようにして、全自動追尾モードから半自動追尾モードを介して手動追尾モードへと回転台制御モードが切り換えられる。したがって、全自動追尾モードから手動追尾モードに切り換えた直後の操作の困難さを好適に低減することができる。

　また、本実施の形態において、速度統合部５７は、モード切換期間の間に重み付け加算処理の重み付けを徐々に変更し、時間に経過に応じて手動操作速度の重みを増大させる。モード切換期間の間に重み付けを徐々に変更するので、全自動追尾モードから手動追尾モードへのスムーズな切換が可能となる。

　なお、本実施の形態は、実際に回転台１７を回動することで撮像部１１の撮影する向きを変更させていたが、撮像部１１の向きは変えずに映像出力部２７で電子的に画像を切り出す位置を変更することによってモニタ３上に表示される映像を変更する場合でも同様の効果を得ることができる。つまり、操作装置７からの傾き方向と傾き角によって画像を切り出す位置を変更して、回転台を制御しているように表示することができる。傾き角が大きい場合は切り出す位置が大きく変化し、傾き角が小さい場合は切り出す位置は小さく変化するように制御する。

　この場合、手動操作入力部４５及び物体追跡部４１からの信号を映像出力部２７に入力し、本実施の形態の回転台制御部４７の制御を映像出力部２７で行うことになる。

　以上に本発明の好適な実施の形態を説明した。しかし、本発明は上述の実施の形態に限定されず、当業者が本発明の範囲内で上述の実施の形態を変形可能なことはもちろんである。

　以上のように、本発明にかかる回転台付きカメラ装置は、操作者が意図した物体を追尾でき、かつ、追尾操作の困難さを低減でき、特に操作開始直後の操作の難しさを低減できるという効果を有し、監視カメラ等として有用である。

　１　カメラ装置
　３　モニタ
　５　レコーダ
　７　操作装置
　１１　撮像部
　１３　ＤＳＰ部
　１５　マイクロコンピュータ
　１７　回転台
　１９　ズームレンズ部
　３１　物体検出部
　４１　物体追跡部
　４５　手動操作入力部
　４７　回転台制御部
　４９　ズーム制御部
　５１　物体位置蓄積部
　５３　物体位置速度変換部
　５５　手動操作速度変換部
　５７　速度統合部
　５９　速度指示部
　６１　物体位置速度変換テーブル記憶部
　６３　手動操作速度変換テーブル記憶部
　６５　重み調整部
　６７　物体移動判定部
　６９　基準位置変更部
　８１　モード切換部

Claims (11)

1. 　撮像部と、
   　前記撮像部を回動させる回転台と、
   　前記撮像部により撮像された画像から物体を検出する物体検出部と、
   　前記撮像部を回動させるための手動操作量の情報を入力する手動操作入力部と、
   　前記物体検出部の検出結果及び前記手動操作量の情報に基づいて前記回転台を制御する回転台制御部とを備え、
   　前記回転台制御部は、
   　前記物体検出部により検出された前記画像中の物体位置を、前記物体位置に応じた前記回転台の回動速度である物体位置速度に変換する物体位置速度変換部と、
   　前記手動操作量を、前記手動操作量に応じた前記回転台の回動速度である手動操作速度へ変換する手動操作速度変換部と、
   　前記物体位置速度及び前記手動操作速度を重み付け加算により統合して統合速度を求める速度統合部と、
   　前記速度統合部により求められた前記統合速度にて回動するように前記回転台を制御する速度指示部とを有することを特徴とする回転台付きカメラ装置。
2. 　前記回転台制御部は、
   　前記物体検出部による検出結果に基づいて前記画像中の前記物体の移動方向を判定する物体移動判定部と、
   　前記物体移動判定部により判定された前記移動方向に応じて、前記画像中の前記物体位置の基準となる基準位置を、前記移動方向と反対方向に変更する基準位置変更部とを有することを特徴とする請求項１に記載の回転台付きカメラ装置。
3. 　前記物体移動判定部は、更に前記画像中の前記物体の移動速度を判定し、
   　前記基準位置変更部は、前記移動速度に応じて前記基準位置の変更量を調整することを特徴とする請求項２に記載の回転台付きカメラ装置。
4. 　前記回転台制御部は、前記速度統合部における重み付け処理の重みを調整する重み調整部を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の回転台付きカメラ装置。
5. 　前記回転台制御部は、
   　前記物体位置速度変換部により求められた前記物体位置速度にて前記回転台を回動させる全自動追尾モードと、前記統合制御部により求められた前記統合速度にて前記回転台を回動させる半自動追尾モードと、前記手動速度変換部により求められた前記手動操作速度にて前記回転台を回動させる手動追尾モードとを切り換えるモード切換部を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の回転台付きカメラ装置。
6. 　前記モード切換部は、ユーザによる操作の開始前は全自動追尾モードを設定し、ユーザによる操作開始から所定のモード切換期間が経過するまでは前記半自動追尾モードを設定し、前記所定のモード切換期間が経過したときに前記半自動追尾モードから前記手動追尾モードへの切換を行うことを特徴とする請求項５に記載の回転台付きカメラ装置。
7. 　前記速度統合部は、前記モード切換期間の間に重み付け加算処理の重み付けを徐々に変更し、時間に経過に応じて前記手動操作速度の重みを増大させることを特徴とする請求項６に記載の回転台付きカメラ装置。
8. 　撮像部と、
   　前記撮像部により撮像された画像から物体を検出する物体検出部と、
   　前記撮像部により撮像された画像から切り出して表示する位置を変更するための手動操作量の情報を入力する手動操作入力部と、
   　前記物体検出部の検出結果及び前記手動操作量の情報に基づいて前記撮像部により撮像された画像から切り出して表示する切出位置を変更する映像出力部を備え、
   　前記映像出力部は、
   　前記物体検出部により検出された前記画像中の物体位置を、前記物体位置に応じた物体位置速度に変換する物体位置速度変換部と、
   　前記手動操作量を、前記手動操作量に応じた手動操作速度へ変換する手動操作速度変換部と、
   　前記物体位置速度及び前記手動操作速度の重み付け加算により統合して統合速度を求める速度統合部と、
   　前記速度統合部により求められた前記統合速度にて、切出位置を変更するように映像出力部を制御する速度指示部とを有することを特徴とする電子式回転カメラ装置。
9. 　撮像部を回動させる回転台を備えた回転台付きカメラ装置を制御する回転台付きカメラ制御装置であって、
   　前記撮像部により生成された画像から検出された物体位置を、前記物体位置に応じた前記回転台の回動速度である物体位置速度に変換する物体位置速度変換部と、
   　前記撮像部を回動させるための手動操作量を、前記手動操作量に応じた前記回転台の回動速度である手動操作速度へ変換する手動操作速度変換部と、
   　前記物体位置速度及び前記手動操作速度を重み付け加算により統合して統合速度を求める速度統合部と、
   　前記速度統合部により求められた前記統合速度にて回動するように前記回転台を制御する速度指示部とを有することを特徴とする回転台付きカメラ制御装置。
10. 　撮像部を回動させる回転台を備えた回転台付きカメラ装置を制御する回転台付きカメラ制御方法であって、
    　前記撮像部を回動させるための手動操作量の情報を入力し、
    　前記撮像部により生成された画像から検出された物体位置を、前記物体位置に応じた前記回転台の回動速度である物体位置速度に変換し、
    　前記手動操作量を、前記手動操作量に応じた前記回転台の回動速度である手動操作速度へ変換し、
    　前記物体位置速度及び前記手動操作速度を重み付け加算により統合して統合速度を求め、
    　前記速度統合部により求められた前記統合速度にて回動するように前記回転台を制御することを特徴とする回転台付きカメラ制御方法。
11. 　撮像部を回動させる回転台を備えた回転台付きカメラ装置を制御する回転台付きカメラ制御プログラムであって、
    　前記撮像部を回動させるための手動操作量の情報を入力し、
    　前記撮像部により生成された画像から検出された物体位置を、前記物体位置に応じた前記回転台の回動速度である物体位置速度に変換し、
    　前記手動操作量を、前記手動操作量に応じた前記回転台の回動速度である手動操作速度へ変換し、
    　前記手動操作速度と前記物体位置速度を重み付け加算により統合して統合速度を求め、
    　前記速度統合部により求められた前記統合速度にて回動するように前記回転台を制御することを特徴とする回転台付きカメラ制御プログラム。

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