JP2953497B2

JP2953497B2 - 対象の捕捉方法およびその装置

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Publication number: JP2953497B2
Application number: JP7350940A
Authority: JP
Inventors: 譲二田島
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-12-25
Filing date: 1995-12-25
Publication date: 1999-09-27
Anticipated expiration: 2015-12-25
Also published as: JPH09181961A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は対象の捕捉方法およ
びその装置に関し、特に監視カメラシステムにおいてテ
レビカメラ等で監視する対象を撮像する際に対象を画面
の所定位置で捕捉する対象の捕捉方法およびその装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、テレビカメラ等で情景を監視し、
監視対象を検出した際、これを撮像画面の中央に捕捉す
る技術が提案されている。例えば、特開平４−３３２２
７１号公報には、移動している画素を検出し、画面中心
からのｘ方向，ｙ方向の距離を示すデータＰ_x，Ｐ_yを
受け、演算によって移動している画像の平均距離Ｌ_x，
Ｌ_yを求め、パンモータおよびチルトモータを駆動する
追尾制御回路が開示されている。

【０００３】このように、画像から対象の画面内での位
置を求め、テレビカメラの姿勢を制御する従来の手法を
説明する。図２により、以下の説明で使われるテレビカ
メラの姿勢に関するパラメータを説明する。図２で、テ
レビカメラ１は、第１のモータ２によりパン角κが制御
され、第２のモータ３によりチルト角ωが制御される。
ｈは第２のモータ３の高さ、ｒは第２のモータ３の回転
軸とテレビカメラ１の光軸との距離、ｌはこの光軸に沿
った第２のモータ３の回転軸とレンズ４の中心との間の
距離を示す。このとき、ワールド座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）
の原点は、第１のモータ２の回転軸と支持台（あるいは
地面）との交点とする。テレビカメラ１の画像面の座標
系は、画面の中心を（０，０）とし、（ｘ，ｙ）で表わ
す。ｘは画面の右方向、ｙは下方向とする。また、レン
ズ４の光学的中心を原点として、２つの座標軸（Ｘ_Pお
よびＹ_P）は画像面の座標系と平行であり、テレビカメ
ラ１の前方方向をＺ_Pとし、スケールがワールド座標系
と等しい移動座標系での位置を（Ｘ_P，Ｙ_P，Ｚ_P）と
する。

【０００４】以上の位置関係で、移動座標系の原点（レ
ンズ４の光学的中心）のワールド座標（Ｘ_O，Ｙ_O，Ｚ
_O）は、数１となる。

【０００５】

【数１】

【０００６】また、三次元空間内の点の移動座標系にお
ける位置が、（Ｘ_P，Ｙ_P，Ｚ_P）で表わされるとき、
この座標軸を、まずＹ_P軸に関してパン角κだけ回転
し、次にＸ_P軸に関してチルト角ωだけ回転してワール
ド座標と一致させるとき、その間の座標変換は、数２と
なる。

【０００７】

【数２】

【０００８】（Ｘ_P，Ｙ_P，Ｚ_P）にある対象が撮像さ
れたとき、画面での位置（ｘ，ｙ）は、ｆをレンズ−撮
像面間距離（以下、ズームパラメータという）とする
と、数３の関係にある。

【０００９】

【数３】

【００１０】以上の数１，数２および数３により、ワー
ルド座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の位置にある対象をパン角κお
よびチルト角ωのテレビカメラ１の姿勢で撮像したと
き、画面での位置（ｘ，ｙ）を知ることができる。これ
を基に、現在、位置（ｘ，ｙ）に撮像されている対象を
画面中心（０，０）に撮像されるように、テレビカメラ
１の姿勢（κ，ω）を姿勢（κ’，ω’）に変更する場
合、数３により新たな移動座標系（Ｘ_P’，Ｙ_P’，Ｚ
_P’）での位置は、Ｘ_P’＝Ｙ_P’＝０となり、Ｚ_P’
はレンズ４の光学中心から対象までの距離となるので、
数４となる。

【００１１】

【数４】

【００１２】さて、以上の関係から、現在の位置（ｘ，
ｙ）よりワールド座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、次のように求
められる。すなわち、数２は逆に解くと、行列を転置し
て、数５となる。

【００１３】

【数５】

【００１４】数５の全体をＺ_Pで割って、関係式を求め
ると、数６となる。

【００１５】

【数６】

【００１６】Ｘ_P／Ｚ_PおよびＹ_P／Ｚ_Pは、数３から
それぞれｘ／ｆおよびｙ／ｆとなるので、現在の位置
（ｘ，ｙ）と姿勢（κ，ω）とから、数６の左辺の値が
求められる。

【００１７】また、新たな移動座標系では、Ｘ_P’＝Ｙ
_P’＝０であるので、数６は簡単になり、数７となる。

【００１８】

【数７】

【００１９】数７の左辺が求まっていれば、これを解く
ことによって新しいパン角κ’およびチルト角ω’が求
められる。ここで、Ｚ_P’には、数４の関係があるの
で、数８の関係が求められる。

【００２０】

【数８】

【００２１】しかし、Ｘ_O，Ｙ_O，Ｚ_Oは一般には数１
に示したように姿勢（κ，ω）の関数であるため、
Ｘ_O’，Ｙ_O’，Ｚ_O’は新しい姿勢（κ’，ω’）の
関数であり、数７は解析的に解くことはできない。ただ
し、ｌ＝ｒ＝０、すなわちレンズ４の光学中心が第２の
モータ３の軸中心に一致しているように配置されれば、
Ｘ_O’＝Ｙ_O’＝０，Ｚ_O’＝ｈとなるため、数７の左
辺のＸおよびＹについては、数９のように求まり、Ｘ／
Ｚ_PおよびＹ／Ｚ_Pは知られているので、新しいパン角
κ’およびチルト角ω’は解析的に求められる。

【００２２】

【数９】

【００２３】従来は、数７を解くために、例えばＸ_O’
＝Ｙ_O’＝０の近似の下でパン角κ’およびチルト角
ω’の近似値を求め、数値演算を繰り返すことにより、
より正確な解を求めてテレビカメラ１を制御していた。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の数値演
算でパン角κ’およびチルト角ω’を高速に求めるには
高性能な演算装置を必要とし、例えば整数演算しかでき
ないような演算装置では対象の移動を追跡して画面の中
心に捕捉するような制御は難しかった。また、テレビカ
メラ１を交換したような場合、取り付け位置が変化した
り、距離ｌまたはｒが変更されるので、これを正しく測
定し上記の演算に反映させる必要があった。

【００２５】さらに、数３では、パラメータとしてズー
ムパラメータｆがあるが、この値はピントを合わせるこ
とによって変動する。さらに、レンズ４として焦点距離
を変化させられるズームレンズを用いた場合、ズームパ
ラメータｆの値は大きく変動する。そして、現在のズー
ムパラメータｆの値によってパン角κ’およびチルト角
ω’を計算するためには、正確なズームパラメータｆの
計測を必要とする。これは、現実の監視カメラシステム
の運用上、大きな問題である。

【００２６】以上では、構造上のパラメータとして距離
ｌおよびｒのみを考えているが、実際にはテレビカメラ
１の光軸と第１のモータ２の回転軸とが交わらず、ずれ
がある場合等も多く、その他考慮すべきパラメータも多
い。そのような場合には、問題はさらに複雑になる。

【００２７】しかし、情景を監視するテレビカメラ１の
目的は、対象を画面中心に捕捉し、あるいはズームアッ
プして遠隔地で監視対象に関する状況を把握しやすくす
ることであって、必ずしもテレビカメラ１を精密に制御
することではない。

【００２８】本発明の目的は、距離ｌおよびｒやズーム
パラメータｆに代表されるパラメータが正確に分かって
いなくても、対象を検出して画面の所定位置に捕捉でき
るようにした監視カメラシステムのための対象の捕捉方
法およびその装置を提供することにある。

【００２９】

【課題を解決するための手段】本発明の対象の捕捉方法
では、撮像手段により撮像された画面から目的の対象を
画像処理により検出し、その検出位置の画面の所定位置
からのずれ（Δｘ，Δｙ）を求め、得られたずれ（Δ
ｘ，Δｙ）およびズームパラメータｆから前記撮像手段
のパン角κおよびチルト角ωの制御量を−Δκ＝−Δｘ
／ｆおよび−Δω＝Δｙ／ｆとして近似計算し、得られ
た制御量−Δκおよび−Δωによって前記撮像手段の姿
勢を制御し、以上のプロセスを対象の画面中での移動が
無視できる速度で複数回繰り返すことによって目的の対
象を画面の所定位置に捕捉する。

【００３０】また、本発明の対象の捕捉方法では、撮像
手段により撮像された画面から目的の対象を画像処理に
より検出し、その検出位置の画面の所定位置からのずれ
（Δｘ，Δｙ）を求め、得られたずれ（Δｘ，Δｙ）か
ら目的の対象における絶対誤差Δｅ＝（Δｘ ^２＋Δ
ｙ ^２） ^１／２を求め、前回の絶対誤差Δｅ _１と今回の絶
対誤差Δｅ _２との絶対誤差比ｒ _ｅ＝Δｅ _２／Δｅ _１から
ズームパラメータｆの更新量Δｆを計算して前記ズーム
パラメータｆを更新し、前記ずれ（Δｘ，Δｙ）および
前記ズームパラメータｆから前記撮像手段のパン角κお
よびチルト角ωの制御量を−Δκ＝−Δｘ／ｆおよび−
Δω＝Δｙ／ｆとして近似計算し、得られた制御量−Δ
κおよび−Δωによって前記撮像手段の姿勢を制御し、
以上のプロセスを対象の画面中での移動が無視できる速
度で複数回繰り返すことによって目的の対象を画面の所
定位置に捕捉する。

【００３１】さらに、本発明の対象の捕捉方法では、前
記更新量Δｆを、前記絶対誤差比ｒ _ｅが閾値ｔｈ未満の
場合に０とし、前記絶対誤差比ｒ _ｅが閾値ｔｈより大き
い場合に前記ずれ（Δｘ，Δｙ）の正負の符号の変化を
調べ、符号が変化していればΔｆ＝＋ｋ・ｒ _ｅ（ただ
し、ｋは正定数）とし、符号が変化していなければΔｆ
＝−ｋ・ｒ _ｅとする。

【００３２】さらにまた、本発明の対象の捕捉装置は、
情景を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により得られ
た画像を処理して目的の対象を検出し、画面の所定位置
からのずれ（Δｘ，Δｙ）を求める画像処理手段と、前
記ずれ（Δｘ，Δｙ）およびズームパラメータｆから前
記撮像手段のパン角κおよびチルト角ωの制御量を−Δ
κ＝−Δｘ／ｆおよび−Δω＝Δｙ／ｆとして近似計算
する制御パラメータ計算手段と、前記制御量−Δκおよ
び−Δωにより前記撮像手段の姿勢を制御する姿勢制御
手段とからなり、前記画像処理手段による処理から前記
姿勢制御手段による制御までを対象の画面中での移動が
無視できる程度に高速に繰り返し実行することにより、
目的の対象を画面の所定位置に捕捉する。

【００３３】また、本発明の対象の捕捉装置は、情景を
撮像する撮像手段と、前記撮像手段により得られた画像
を処理して目的の対象を検出し、画面の所定位置からの
ずれ（Δｘ，Δｙ）を求める画像処理手段と、前記ずれ
（Δｘ，Δｙ）から目的の対象における絶対誤差Δｅ＝
（Δｘ ^２＋Δｙ ^２） ^１／２を求め、前回の絶対誤差Δｅ
_１と今回の絶対誤差Δｅ _２との絶対誤差比ｒ _ｅ＝Δｅ _２
／Δｅ _１から前記撮像手段のズームパラメータｆの更新
量Δｆを求める収束判定手段と、前記ずれ（Δｘ，Δ
ｙ）および前記ズームパラメータｆから前記撮像手段の
パン角κおよびチルト角ωの制御量を−Δκ＝−Δｘ／
ｆおよび−Δω＝Δｙ／ｆとして近似計算する制御パラ
メータ計算手段と、前記制御量−Δκおよび−Δωによ
り前記撮像手段の姿勢を制御する姿勢制御手段とからな
り、前記画像処理手段による処理から前記姿勢制御手段
による制御までを対象の画面中での移動が無視できる程
度に高速に繰り返し実行することにより、目的の対象を
画面の所定位置に捕捉する。

【００３４】本発明の対象の捕捉装置は、前記収束判定
手段が、前記絶対誤差比ｒ _ｅが閾値ｔｈ未満の場合に前
記更新量Δｆを０とし、前記絶対誤差比ｒ _ｅが閾値ｔｈ
より大きい場合に前記ずれ（Δｘ，Δｙ）の正負の符号
の変化を調べ、符号が変化していれば前記更新量Δｆを
Δｆ＝＋ｋ・ｒ _ｅ（ただし、ｋは正定数）とし、符号が
変化していなければ前記更新量ΔｆをΔｆ＝−ｋ・ｒ _ｅ
とする。

【００３５】

【発明の実施の形態】本発明では、画像から対象を検出
する処理が対象の移動に比較し高速であるばかりでな
く、テレビカメラ１の姿勢を制御するパン角κおよびチ
ルト角ωを制御する第１のモータ２および第２のモータ
３にも対象の移動に比較し高速であるものを利用する。
最新のモータの制御技術を利用すれば、数十度の回転を
１秒の数分の１で実行することが可能である。多くの監
視カメラシステムでは、１／２秒〜１秒で対象が画面中
心に捕捉され、さらにズームアップされれば十分である
ので、このような制御技術を利用すれば、必ずしも１回
の制御で対象を画面中心に捕捉する必要はない。本発明
に利用できる高速な画像検出システムとしては、例え
ば、Ｏｋａｚａｋｉｅｔ．ａｌ．，”ＡＣｏｍｐａ
ｃｔ３０ＧＩＰＳＲｅａｌ−ＴｉｍｅＶｉｓｉｏ
ｎＳｙｓｔｅｍＲＶＳ−２”，Ｐｒｏｃ．ＭＶＡ’
９４ＩＡＰＲＷｏｒｋｓｈｏｐｏｎＭａｃｈｉ
ｎｅＶｉｓｉｏｎＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ｐ
ｐ．１３−１６，１９９４．が挙げられる。また、高速
なカメラ制御システムとしては、例えば、Ｍｕｒｒａｙ
ｅｔ．ａｌ．，”ＲｅａｃｔｉｏｎｓｔｏＰｅｒ
ｉｐｈｅｒａｌＩｍａｇｅＭｏｔｉｏｎｕｓｉｎ
ｇａＨｅａｄ／ＥｙｅＰｌａｔｆｏｒｍ”，Ｐｒ
ｏｃ．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅ
ｎｃｅｏｎＣｏｍｐｕｔｅｒＶｉｓｉｏｎ，ｐ
ｐ．４０３−４１１，１９９３に紹介されているものが
挙げられる。

【００３６】そのため、数１〜数３に示した距離ｌおよ
びｒのパラメータは、例えば０として、数７を数１０と
近似し、これからパン角κ’およびチルト角ω’を解く
ことによって制御を行なう。

【００３７】

【数１０】

【００３８】画面中心からのずれ（ｘ，ｙ）が大きかっ
た場合、その結果は、正確には対象を捕捉はできない
が、第１のモータ２および第２のモータ３の制御方向は
ほぼ正しいので、制御後は対象は画面中心付近に検出さ
れる。この位置で、対象の検出を再び行ない、得られた
ずれ（ｘ，ｙ）からさらに数１０によりパン角κ’およ
びチルト角ω’を求めて制御を行なう。この場合、対象
はすでにほぼ画面中心付近に捉えられているので、距離
ｌ，ｒ等のパラメータが正確でなくても近似的な数１０
でパン角κ’およびチルト角ω’は十分正しく求められ
る。

【００３９】上記の理由で、パン角κ’およびチルト角
ω’を求める式は、通常、さらに粗い近似とすることが
可能である。例えば、多くの監視カメラシステムでは、
水平方向を監視するので、ω’≒π／２，｜Ｚ−Ｚ₀｜
＜＜Ｙである。また、Ｙ軸方向を画面中心付近と考える
と、一般性を保ってκ’≒０，Ｚ_P≒Ｙ，Ｘ＜＜Ｙと扱
うことができるので、数２と数３とから数１１が得られ
る。

【００４０】

【数１１】

【００４１】さらに、上記の条件でｘおよびｙを、パン
角κおよびチルト角ωについて一次までテーラー展開す
ることによって、数１２の近似式を得ることができる。

【００４２】

【数１２】

【００４３】これは、パン角およびチルト角が、それぞ
れΔκおよびΔωずれていることを示しており、対象を
画面中心で捕捉するには、パン角およびチルト角をそれ
ぞれ−Δκおよび−Δω制御する必要がある。そのた
め、対象がずれ（Δｘ，Δｙ）の位置に検出されたと
き、数１３となるように第１のモータ２および第２のモ
ータ３を制御すればよい。

【００４４】

【数１３】

【００４５】この制御を少数回、対象の動きより高速に
繰り返すことで、Δｘ，Δｙは０に収束し、対象は画面
中心に捕捉される。

【００４６】次に、上記の計算に用いられるズームパラ
メータｆが正しくない場合を考慮した本発明の対象の捕
捉方法およびその装置について説明する。上記に述べた
制御は、元々近似式によっているので、ズームパラメー
タｆがピント合わせでずれた程度の小さい誤差は問題に
ならず、Δｘ，Δｙは０に収束する。しかし、レンズ４
がズームレンズで、ズームパラメータｆが真の値よりか
なり大きめに設定されている場合は、制御は数１３によ
り必要量よりかなり控え目に行なわれれる。そのため、
収束までの回数が多く必要となり、対象の画面内での移
動速度が小さい場合には捕捉が可能であるが、移動速度
が大きい場合には捕捉ができなくなる。そのため、本発
明では、以下のように、ズームパラメータｆを更新す
る。

【００４７】まず、対象の画面中心からのずれ（Δｘ，
Δｙ）に対して、絶対誤差Δｅを数１４のように定義す
る。

【００４８】

【数１４】

【００４９】そして、最初の対象検出における絶対誤差
Δｅ₁と次の対象検出における絶対誤差Δｅ₂とを比較
し、絶対誤差比ｒ_e＝Δｅ₂／Δｅ₁が閾値ｔｈ（例え
ば１／２）より大きいときにはズームパラメータｆが大
きすぎると判断し、更新量Δｆとして負の値を設定し、
ｆ→ｆ＋Δｆのようにズームパラメータｆの設定を更新
する。

【００５０】逆に、ズームパラメータｆが真の値よりか
なり小さめに設定されている場合は、数１３により制御
は必要以上に大きくなる。そのため、対象の画面中心か
らのずれ（Δｘ，Δｙ）の符号は、繰り返し毎に＋，−
に変動する。そのため、絶対誤差比ｒ_eが閾値ｔｈより
大きく、符号の変化がある場合には、更新量Δｆとして
正の値を設定し、同様に、ｆ→ｆ＋Δｆのようにズーム
パラメータｆの設定を更新する。

【００５１】更新量Δｆの値は、絶対誤差比ｒ_eが大き
い際には大きく、絶対誤差比ｒ_eが小さい際には小さい
のが望ましいので、｜Δｆ｜＝ｋ・ｒ_eのように変動さ
せるのも有効である。

【００５２】以上では、最も通常の配置として、κ≒
０，ω≒π／２，Ｘ≒０，Ｚ≒０の付近での近似式によ
り、本発明の制御方法を述べたが、本発明は結果として
制御が収束して行く、計算の容易な近似を用いればよい
ので、必要あるいは状況に応じて別の近似計算を用いる
ことが可能である。例えば、チルト角ωがπ／２の付近
でない場合、数１３を少し精密にして、数１５のように
するのも効果的である。

【００５３】

【数１５】

【００５４】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して詳細に
説明する。

【００５５】図１は、本発明の一実施例に係る対象の捕
捉方法が適用された対象の捕捉装置の構成を示すブロッ
ク図である。この対象の捕捉装置は、撮像手段としての
レンズ４を備えるテレビカメラ１と、パン角κを制御す
る第１のモータ２と、チルト角ωを制御する第２のモー
タ３と、テレビカメラ１により得られた画像を処理して
目的の対象を検出し画面中心からのずれ（Δｘ，Δｙ）
を求める高速画像処理手段５と、ずれ（Δｘ，Δｙ）か
ら近似計算によりテレビカメラ１の姿勢の制御パラメー
タを概算する制御パラメータ計算手段６と、ずれ（Δ
ｘ，Δｙ）の時間的変化からレンズ４のズームパラメー
タｆの更新量Δｆを求める収束判定手段７と、制御パラ
メータによりテレビカメラ１の姿勢（κ，ω）を制御す
る高速カメラ制御手段８とから構成されている。

【００５６】テレビカメラ１，第１のモータ２，第２の
モータ３およびレンズ４間の各種パラメータは、図２で
既述した通りであるので、それらの詳しい説明は再説し
ない。

【００５７】図３を参照すると、本実施例の対象の捕捉
方法は、画像処理対象検出ステップＳ１０１と、ずれ計
算ステップＳ１０２と、ズームパラメータ更新量計算ス
テップＳ１０３と、制御パラメータ概算ステップＳ１０
４と、撮像手段姿勢制御ステップＳ１０５とからなる。

【００５８】次に、このように構成された本実施例の対
象の捕捉装置の動作を、対象の捕捉方法とともに説明す
る。

【００５９】テレビカメラ１の姿勢（κ，ω）は、パン
角κが第１のモータ２により、チルト角ωが第２のモー
タ３により制御されている。テレビカメラ１により画像
が撮像され、高速画像処理手段５により対象の画面内の
位置（ｘ，ｙ）が検出される（ステップＳ１０１）。こ
の位置（ｘ，ｙ）を中心からの微少なずれ（Δｘ，Δ
ｙ）と見なし（ステップＳ１０２）、制御パラメータ計
算手段６は、例えば数１３の近似計算により、現在のパ
ン角κおよびチルト角ωをそれぞれκ−Δκおよびω−
Δωとする（ステップＳ１０４）。この場合、数１３の
ズームパラメータｆの値は予め標準値に設定されてお
り、正しい値とは異なることがある。なお、数１３を用
いた場合、数１６である。

【００６０】

【数１６】

【００６１】また、ずれ（Δｘ，Δｙ）の値は収束判定
手段７にも送られる。最初の対象検出の時点では、収束
判定手段７は出力を出さない。

【００６２】高速カメラ制御手段８は、制御パラメータ
計算手段６の出力である制御量−Δκおよび−Δωを得
て、高速に第１のモータ２および第２のモータ３をそれ
ぞれ制御する（ステップＳ１０４）。しかし、すでに述
べたように、制御量−Δκおよび−Δωは近似値である
ので、対象は画面中心では捕捉されない。

【００６３】高速画像処理手段５の処理および高速カメ
ラ制御手段８の制御は対象の画面上での移動に比較して
十分高速であるので、対象位置が大きく動かないうち
に、高速画像処理手段５により次の撮像された画像から
第２の時点での対象検出が行なわれ（ステップＳ１０
１）、再び画面中心からのずれ（Δｘ，Δｙ）が求めら
れる（ステップＳ１０２）。

【００６４】収束判定手段７は、ズームパラメータｆの
更新量Δｆを計算する（ステップＳ１０３）。詳しく
は、前回のずれ（Δｘ，Δｙ）と今回のずれ（Δｘ，Δ
ｙ）とから数１４により誤差Δｅを計算する。そして、
絶対誤差比ｒ_e＝Δｅ₂／Δｅ₁が閾値ｔｈより小さい
場合には、ズームパラメータｆの修正出力は出さない。
しかし、絶対誤差比ｒ_eが閾値ｔｈより大きい場合に
は、計算に用いているズームパラメータｆが適当でない
ので、ΔｘおよびΔｙの（正負の）符号の変化を調べ
る。符号が変化していないとき、ズームパラメータｆが
正しい値より大きく設定されているので、ｋを正定数と
すると、例えば更新量Δｆ＝−ｋ・ｒ_eを制御パラメー
タ計算手段６に出力する。また、逆に、ΔｘおよびΔｙ
の（正負の）符号が変化しているときには、ズームパラ
メータｆが正しい値より小さく設定されているので、例
えば更新量Δｆ＝＋ｋ・ｒ_eを制御パラメータ計算手段
６に出力する。

【００６５】制御パラメータ計算手段６は、この更新量
Δｆを現在のズームパラメータｆに加算し、ｆ→ｆ＋Δ
ｆとし、この新しいズームパラメータｆを用いて、数１
６により制御量−Δκおよび−Δωを計算し、高速カメ
ラ制御手段８に送出する。

【００６６】上記の処理および制御を数回繰り返すこと
により、対象は画面中心に捕捉され、テレビカメラ１の
レンズ４がズームレンズで標準の値からズームパラメー
タｆがずれている場合にも、対象を中心に捕捉すること
ができる。

【００６７】ところで、上記実施例では、レンズ４がズ
ームレンズであることを考慮した構成として収束判定手
段７を含んでいたが、ズームパラメータｆの変化がない
あるいは小さい監視カメラシステムでは、図４に示すよ
うに、収束判定手段７を省くことができる。このとき、
対象の捕捉方法の処理が、図５のように、ズームパラメ
ータ更新量計算ステップＳ１０３を省いた処理になるこ
とはいうまでもない。

【００６８】また、上記実施例では、一貫してパン角κ
を制御する第１のモータ２の上に支持台が存在し、チル
ト角ωを制御する第２のモータ３がその支持台の上に存
在することを前提にして説明したが、本発明の対象の捕
捉方法が適用される撮像手段の構成はこのような構成に
限られるものではなく、パン角κとチルト角ωとの制御
モータの依存関係が逆であったり、これとは異なった制
御機構である場合にも、制御パラメータ計算手段６にお
ける近似計算の内容がそれに従って行われればよく、本
発明が同様に適用できることはいうまでもない。

【００６９】さらに、上記実施例では、対象を画面中心
に捕捉することについて述べたが、これは監視カメラシ
ステム等の応用ではそのように対象を捕捉することが通
常であるために、このように記述しているだけであり、
対象を画面中心以外の所定位置に捕捉する場合にも、本
発明は何等変更なく適用することが可能である。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の対象の捕
捉方法およびその装置によれば、監視カメラシステム
は、その取り付け位置やズームパラメータを正確に知る
ことなしに対象を検出して画面の所定位置に捕捉するよ
うに制御することができ、監視の目的を達成することが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る対象の捕捉方法が適用
された対象の捕捉装置の構成を示すブロック図である。

【図２】テレビカメラの制御パラメータを説明するため
の座標系の説明図である。

【図３】本実施例の対象の捕捉方法の処理を示すフロー
チャートである。

【図４】本発明の他の実施例に係る対象の捕捉方法が適
用された対象の捕捉装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図５】本実施例の対象の捕捉方法の処理を示すフロー
チャートである。

【符号の説明】

１テレビカメラ２第１のモータ３第２のモータ４レンズ５高速画像処理手段６制御パラメータ計算手段７収束判定手段８高速カメラ制御手段Ｓ１０１対象検出ステップＳ１０２ずれ計算ステップＳ１０３ズームパラメータ更新量計算ステップＳ１０４制御パラメータ概算ステップＳ１０５撮像手段姿勢制御ステップ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像手段により撮像された画面から目的
の対象を画像処理により検出し、その検出位置の画面の
所定位置からのずれ（Δｘ，Δｙ）を求め、得られたず
れ（Δｘ，Δｙ）およびズームパラメータｆから前記撮
像手段のパン角κおよびチルト角ωの制御量を−Δκ＝
−Δｘ／ｆおよび−Δω＝Δｙ／ｆとして近似計算し、
得られた制御量−Δκおよび−Δωによって前記撮像手
段の姿勢を制御し、以上のプロセスを対象の画面中での
移動が無視できる速度で複数回繰り返すことによって目
的の対象を画面の所定位置に捕捉することを特徴とする
対象の捕捉方法。
【請求項２】撮像手段により撮像された画面から目的
の対象を画像処理により検出し、その検出位置の画面の
所定位置からのずれ（Δｘ，Δｙ）を求め、得られたず
れ（Δｘ，Δｙ）から目的の対象における絶対誤差Δｅ
＝（Δｘ ^２＋Δｙ ^２） ^１／２を求め、前回の絶対誤差Δ
ｅ _１と今回の絶対誤差Δｅ _２との絶対誤差比ｒ _ｅ＝Δｅ
_２／Δｅ _１からズームパラメータｆの更新量Δｆを計算
して前記ズームパラメータｆを更新し、前記ずれ（Δ
ｘ，Δｙ）および前記ズームパラメータｆから前記撮像
手段のパン角κおよびチルト角ωの制御量を−Δκ＝−
Δｘ／ｆおよび−Δω＝Δｙ／ｆとして近似計算し、得
られた制御量−Δκおよび−Δωによって前記撮像手段
の姿勢を制御し、以上のプロセスを対象の画面中での移
動が無視できる速度で複数回繰り返すことによって目的
の対象を画面の所定位置に捕捉することを特徴とする対
象の捕捉方法。
【請求項３】前記更新量Δｆを、前記絶対誤差比ｒ _ｅ
が閾値ｔｈ未満の場合に０とし、前記絶対誤差比ｒ _ｅが
閾値ｔｈより大きい場合に前記ずれ（Δｘ，Δｙ）の正
負の符号の変化を調べ、符号が変化していればΔｆ＝＋
ｋ・ｒ _ｅ（ただし、ｋは正定数）とし、符号が変化して
いなければΔｆ＝−ｋ・ｒ _ｅとする請求項２記載の対象
の捕捉方法。
【請求項４】情景を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により得られた画像を処理して目的の対象
を検出し、画面の所定位置からのずれ（Δｘ，Δｙ）を
求める画像処理手段と、前記ずれ（Δｘ，Δｙ）およびズームパラメータｆから
前記撮像手段のパン角κ およびチルト角ωの制御量を−
Δκ＝−Δｘ／ｆおよび−Δω＝Δｙ／ｆとして近似計
算する制御パラメータ計算手段と、前記制御量−Δκおよび−Δωにより前記撮像手段の姿
勢を制御する姿勢制御手段とからなり、前記画像処理手段による処理から前記姿勢制御手段によ
る制御までを対象の画面中での移動が無視できる程度に
高速に繰り返し実行することにより、目的の対象を画面
の所定位置に捕捉することを特徴とする対象の捕捉装
置。
【請求項５】情景を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により得られた画像を処理して目的の対象
を検出し、画面の所定位置からのずれ（Δｘ，Δｙ）を
求める画像処理手段と、前記ずれ（Δｘ，Δｙ）から目的の対象における絶対誤
差Δｅ＝（Δｘ ^２＋Δｙ ^２） ^１／２を求め、前回の絶対
誤差Δｅ _１と今回の絶対誤差Δｅ _２との絶対誤差比ｒ _ｅ
＝Δｅ _２／Δｅ _１から前記撮像手段のズームパラメータ
ｆの更新量Δｆを求める収束判定手段と、前記ずれ（Δｘ，Δｙ）および前記ズームパラメータｆ
から前記撮像手段のパン角κおよびチルト角ωの制御量
を−Δκ＝−Δｘ／ｆおよび−Δω＝Δｙ／ｆとして近
似計算する制御パラメータ計算手段と、前記制御量−Δκおよび−Δωにより前記撮像手段の姿
勢を制御する姿勢制御手段とからなり、前記画像処理手段による処理から前記姿勢制御手段によ
る制御までを対象の画面中での移動が無視できる程度に
高速に繰り返し実行することにより、目的の対象を画面
の所定位置に捕捉することを特徴とする対象の捕捉装
置。
【請求項６】前記収束判定手段が、前記絶対誤差比ｒ
_ｅが閾値ｔｈ未満の場合に前記更新量Δｆを０とし、前
記絶対誤差比ｒ _ｅが閾値ｔｈより大きい場合に前記ずれ
（Δｘ，Δｙ）の正負の符号の変化を調べ、符号が変化
していれば前記更新量ΔｆをΔｆ＝＋ｋ・ｒ _ｅ（ただ
し、ｋは正定数）とし、符号が変化していなければ前記
更新量ΔｆをΔｆ＝−ｋ・ｒ _ｅとする請求項５記載の対
象の捕捉装置。