[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2006013854A - Camera controller, and camera control method - Google Patents

Camera controller, and camera control method Download PDF

Info

Publication number
JP2006013854A
JP2006013854A JP2004187717A JP2004187717A JP2006013854A JP 2006013854 A JP2006013854 A JP 2006013854A JP 2004187717 A JP2004187717 A JP 2004187717A JP 2004187717 A JP2004187717 A JP 2004187717A JP 2006013854 A JP2006013854 A JP 2006013854A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
imaging device
video screen
pan
angle
tilt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004187717A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kohei Horisaki
耕平 堀崎
Hiroshi Shiromizu
博 白水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2004187717A priority Critical patent/JP2006013854A/en
Publication of JP2006013854A publication Critical patent/JP2006013854A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Studio Devices (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To move a camera visual field so as to position a designated part at the center of an image screen with the same and high precision even when the arbitrary part of the image screen to be picked-up is designated without having an effect on the view angle of a camera. <P>SOLUTION: An absolute coordinate with the place of an imaging apparatus as an original point is granted to spaces surrounding a camera controller through the use of three-dimensional coordinate axes. A first length is calculated based on relation of trigonometric function between the view angle of the camera and the resolution of the image screen, so as to give it to one of absolute coordinate axes as a unit. The image screen exists as a plane which contacts a sphere with the original point as a center and with the first length as a radius. The center of the image screen is a contact point between the sphere and the plane. The whole spaces are expressed by the three-dimensional absolute coordinate, and the locuses of panning and tilting on the surface of the sphere are made to be clear. Consequently, the command values of a panning angle and a tilt angle without relying on the view angle of the camera are acquired with high precision. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、パン軸及びチルト軸に設けられた撮像機器を備え、該撮像機器の映像画面の任意の箇所が指定されたときに、該指定された箇所が映像画面の中心に位置するように制御するカメラ制御装置及びカメラ制御方法に関するものである。   The present invention includes an imaging device provided on a pan axis and a tilt axis, and when an arbitrary location on a video screen of the imaging device is specified, the specified location is positioned at the center of the video screen. The present invention relates to a camera control device to be controlled and a camera control method.

従来、カメラ制御装置には、撮像機器で撮像された映像画面に対しマウス等でクリックすることで特定の箇所(特定の位置)を指定し、その特定の箇所が映像画面の中心に来るようにカメラ視野を移動させることが可能なものもある。   Conventionally, a camera control device designates a specific location (specific location) by clicking on a video screen captured by an imaging device with a mouse or the like so that the specific location is at the center of the video screen. Some can move the camera view.

このようにカメラ視野を自由に移動させることが可能なカメラ制御装置では、カメラの視野角に対応した映像画面の座標と、映像画面においてクリックされた座標情報(位置情報)とに基づいて、パン角度及びチルト角度を算出するとともに、この算出したパン角度及びチルト角度を基に撮像機器を動かしていた。   In such a camera control device that can freely move the camera field of view, panning is performed based on the coordinates of the video screen corresponding to the viewing angle of the camera and the coordinate information (position information) clicked on the video screen. The angle and tilt angle are calculated, and the imaging device is moved based on the calculated pan angle and tilt angle.

なお、カメラの制御技術については、例えば(特許文献1)に記載のものがある。
特開2002−241833号公報
Note that there is a camera control technique described in, for example, (Patent Document 1).
JP 2002-241833 A

しかしながら、上述した従来のカメラ制御装置では、パン動作が点として近似できるポイントとして2箇所存在する極にカメラ視野が近づくにしたがって、映像画面において指定された特定の箇所と、実際にカメラ視野を移動させた後に撮像機器にて撮像した新たな映像画面の中心となった箇所との誤差(カメラ視野指定誤差)が顕著に現れてくる。   However, in the above-described conventional camera control device, the camera field of view is actually moved to a specific point designated on the video screen as the camera field of view approaches two poles that can be approximated as panning points. After that, an error (camera field-of-view designation error) from the center of the new video screen imaged by the imaging device appears remarkably.

そのため、カメラ視野指定誤差が顕著に現れてくる箇所については、他の手法(技法)を用いてカメラ視野を移動させる必要がある。   For this reason, it is necessary to move the camera view using another method (technique) for a portion where a camera view designation error appears remarkably.

しかし、上記従来のカメラ制御装置では、チルト角に応じてカメラ視野指定誤差の精度にバラツキが発生し、しかもカメラ視野指定誤差が顕著に現れてくる箇所(パン動作が点として近似できるポイントとして2箇所存在する極)については、他の手法を用いた場合であっても、カメラ視野指定誤差を0に抑制することは極めて困難であった。   However, in the above-described conventional camera control device, the accuracy of the camera field designation error varies depending on the tilt angle, and the camera field designation error appears remarkably (a point where the pan operation can be approximated as a point is 2). With regard to the poles present at the places, it is extremely difficult to suppress the camera field designation error to 0 even when other methods are used.

また、カメラの視野角が広角になるにしたがってカメラ視野角指定誤差が顕著に現れてくるため、カメラの視野角は広角ではないという制約を撮像機器に設ける必要があった。   Further, since the camera viewing angle designation error becomes more noticeable as the camera viewing angle becomes wider, it is necessary to provide the imaging apparatus with a restriction that the camera viewing angle is not wide.

そのため、近年においては、撮像機器が撮像する映像画面において、どの箇所を指定された場合であっても、同じ精度でかつ高精度で、指定された箇所が映像画面の中心に位置するようにカメラ視野を移動させることができるとともに、カメラの視野角が非常に広角な場合であっても、同じ精度でかつ高精度で、指定された箇所が映像画面の中心に位置するようにカメラ視野を移動させることができるカメラ制御装置の提案あるいは実現が要望されている。   Therefore, in recent years, no matter what part is designated on the video screen captured by the imaging device, the camera is positioned so that the designated part is located at the center of the video screen with the same accuracy and high accuracy. The field of view can be moved, and even if the camera's viewing angle is very wide, the camera field of view can be moved so that the specified location is at the center of the video screen with the same accuracy and high accuracy. There is a demand for a proposal or realization of a camera control device that can be used.

そこで、本発明は、カメラの視野角に影響を受けることなく、しかも撮像した映像画面の任意の箇所が指定された場合であっても、同じ精度でかつ高精度で、指定された箇所が映像画面の中心に位置するようにカメラ視野を移動させることのできるカメラ制御装置及びカメラ制御方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention is not affected by the viewing angle of the camera, and even if an arbitrary part of the captured video screen is specified, the specified part is imaged with the same accuracy and high accuracy. It is an object of the present invention to provide a camera control device and a camera control method capable of moving the camera visual field so as to be positioned at the center of the screen.

この課題を解決するため、本発明のカメラ制御装置は、パン軸及びチルト軸に設けられた撮像機器を備え、該撮像機器の映像画面の任意の箇所が指定されたときに、該指定された箇所が映像画面の中心に位置するように制御するカメラ制御装置であって、前記撮像機器を取り巻く空間に前記撮像機器を中心とした球を設けるとともに、前記映像画面を前記球に接する平面として前記空間に設ける空間設定手段と、前記撮像機器の視野角と前記映像画面の解像度との三角関数の関係を基に、前記空間に対して3次元の座標軸を用いて絶対座標を与える絶対座標付与手段と、前記絶対座標付与手段によって与えられた絶対座標情報を基に、前記指定された箇所が前記映像画面の中心に位置すべく前記撮像機器のパン角度及びチルト角度を算出する算出手段と、前記算出手段によって算出されたパン角度及びチルト角度に基づいて前記撮像機器に対するパンの動作及びチルトの動作を行わせるカメラ視野移動手段とを有する構成としたものである。   In order to solve this problem, the camera control device of the present invention includes an imaging device provided on the pan axis and the tilt axis, and is designated when an arbitrary portion of a video screen of the imaging device is designated. A camera control device that controls a position to be positioned at the center of a video screen, wherein a sphere centered on the imaging device is provided in a space surrounding the imaging device, and the video screen is a plane in contact with the sphere. Space setting means provided in the space, and absolute coordinate giving means for giving absolute coordinates to the space using a three-dimensional coordinate axis based on a trigonometric function relationship between the viewing angle of the imaging device and the resolution of the video screen Based on the absolute coordinate information given by the absolute coordinate giving means, the pan angle and tilt angle of the imaging device are calculated so that the designated location is located at the center of the video screen. Means out, in which a structure having a camera view moving means to perform the operation and the tilting operation of the pan with respect to the imaging device based on the pan angle and the tilt angle calculated by said calculating means.

また、この課題を解決するため、本発明のカメラ制御方法は、パン軸及びチルト軸に設けられた撮像機器の映像画面の任意の箇所が指定されたときに、該指定された箇所が映像画面の中心に位置するように制御するカメラ制御方法であって、前記撮像機器を取り巻く空間に前記撮像機器を中心とした球を設ける第1のステップと、前記映像画面を前記球に接する平面として前記空間に設ける第2のステップと、前記撮像機器の視野角と前記映像画面の解像度との三角関数の関係を基に、前記空間に対して3次元の座標軸を用いて絶対座標を与える第3のステップと、前記第3のステップにより与えられた絶対座標情報を基に、前記指定された箇所が前記映像画面の中心に位置すべく前記撮像機器のパン角度及びチルト角度を算出する第4のステップと、前記第4のステップにより算出されたパン角度及びチルト角度に基づいて前記撮像機器に対するパンの動作及びチルトの動作を行わせる第5のステップとを含む構成としたものである。   In order to solve this problem, the camera control method of the present invention is configured such that when an arbitrary portion of a video screen of an imaging device provided on the pan axis and the tilt axis is specified, the specified location is the video screen. A camera control method for controlling to be located at the center of the image, wherein a first step of providing a sphere centered on the imaging device in a space surrounding the imaging device, and the video screen as a plane in contact with the sphere, A third step of providing absolute coordinates to the space using a three-dimensional coordinate axis based on a second step provided in the space and a trigonometric relationship between the viewing angle of the imaging device and the resolution of the video screen; And a fourth step of calculating a pan angle and a tilt angle of the imaging device so that the designated location is positioned at the center of the video screen based on the absolute coordinate information given in the step and the third step. And-up, in which a structure comprising a fifth step of causing the operation and the tilting operation of the pan relative to the fourth image pickup device based on the pan angle and the tilt angle calculated by the step of.

本発明によれば、撮像機器を取り巻く空間に撮像機器を中心とした球を設けるとともに、映像画面を球に接する平面として当該空間に設け、当該空間に対して、撮像機器の視野角と映像画面の解像度との三角関数の関係を基に3次元の座標軸を用いて絶対座標を与え、さらに、この絶対座標情報を基に、映像画面において指定された箇所が映像画面の中心に位置すべく撮像機器のパン角度及びチルト角度を算出するようにすれば、カメラの視野角に影響を受けることなく、しかも撮像した映像画面において任意の箇所が指定された場合であっても、同じ精度でかつ高精度で、指定された箇所が映像画面の中心に位置するようにカメラ視野を移動させることができるという有効な効果が得られる。   According to the present invention, a sphere centered on the imaging device is provided in a space surrounding the imaging device, and a video screen is provided in the space as a plane in contact with the sphere, and the viewing angle of the imaging device and the video screen are relative to the space. Based on the relation of trigonometric function to the resolution of the image, absolute coordinates are given using a three-dimensional coordinate axis. Further, based on the absolute coordinate information, an image is picked up so that a designated location is positioned at the center of the video screen. By calculating the pan angle and tilt angle of the device, it is not affected by the viewing angle of the camera, and even if any part of the captured video screen is specified, the same accuracy and high An effective effect is obtained in that the camera field of view can be moved with accuracy so that the designated location is located at the center of the video screen.

本発明の請求項1に記載の発明は、パン軸及びチルト軸に設けられた撮像機器を備え、撮像機器の映像画面の任意の箇所が指定されたときに、指定された箇所が映像画面の中心に位置するように制御するカメラ制御装置であって、撮像機器を取り巻く空間に撮像機器を中心とした球を設けるとともに、映像画面を球に接する平面として空間に設ける空間設定手段と、撮像機器の視野角と映像画面の解像度との三角関数の関係を基に、空間に対して3次元の座標軸を用いて絶対座標を与える絶対座標付与手段と、絶対座標付与手段によって与えられた絶対座標情報を基に、指定された箇所が前記映像画面の中心に位置すべく撮像機器のパン角度及びチルト角度を算出する算出手段と、算出手段によって算出されたパン角度及びチルト角度に基づいて撮像機器に対するパンの動作及びチルトの動作を行わせるカメラ視野移動手段とを有するカメラ制御装置であり、像機器を取り巻く空間に撮像機器を中心とした球を設けるとともに、映像画面を球に接する平面として当該空間に設け、当該空間に対して、撮像機器の視野角と映像画面の解像度との三角関数の関係を基に3次元の座標軸を用いて絶対座標を与え、さらに、この絶対座標情報を基に、映像画面にお
いて指定された箇所が映像画面の中心に位置すべく撮像機器のパン角度及びチルト角度を算出するようにしているので、カメラの視野角に影響を受けることなく、しかも撮像した映像画面において任意の箇所が指定された場合であっても、同じ精度でかつ高精度で、指定された箇所が映像画面の中心に位置するようにカメラ視野を移動させることができるという作用を有する。
The invention according to claim 1 of the present invention includes an imaging device provided on the pan axis and the tilt axis, and when an arbitrary location on the video screen of the imaging device is specified, the specified location is the video screen. A camera control device that controls to be positioned at the center, wherein a sphere centered on the imaging device is provided in a space surrounding the imaging device, and a space setting unit that provides the video screen in the space as a plane in contact with the sphere, and the imaging device Based on the trigonometric relationship between the viewing angle of the image and the resolution of the video screen, absolute coordinate giving means for giving absolute coordinates to the space using a three-dimensional coordinate axis, and absolute coordinate information given by the absolute coordinate giving means And calculating means for calculating the pan angle and tilt angle of the imaging device so that the designated location is located at the center of the video screen, and based on the pan angle and tilt angle calculated by the calculation means. And a camera visual field moving means for performing a panning operation and a tilting operation on the imaging device, and a sphere centering on the imaging device is provided in a space surrounding the imaging device, and a video screen is in contact with the sphere Provided in the space as a plane, and gives absolute coordinates to the space using a three-dimensional coordinate axis based on the trigonometric relationship between the viewing angle of the imaging device and the resolution of the video screen. Based on the above, the panning and tilting angles of the imaging device are calculated so that the specified location on the video screen is positioned at the center of the video screen, so that the image is not affected by the viewing angle of the camera. The camera field of view so that the specified location is located at the center of the image screen with the same accuracy and high accuracy even when an arbitrary location is specified on the selected image screen. An effect that can be moved.

本発明の請求項2に記載の発明は、パン軸及びチルト軸に設けられた撮像機器の映像画面の任意の箇所が指定されたときに、指定された箇所が映像画面の中心に位置するように制御するカメラ制御方法であって、撮像機器を取り巻く空間に撮像機器を中心とした球を設ける第1のステップと、映像画面を球に接する平面として空間に設ける第2のステップと、撮像機器の視野角と映像画面の解像度との三角関数の関係を基に、空間に対して3次元の座標軸を用いて絶対座標を与える第3のステップと、第3のステップにより与えられた絶対座標情報を基に、指定された箇所が映像画面の中心に位置すべく撮像機器のパン角度及びチルト角度を算出する第4のステップと、第4のステップにより算出されたパン角度及びチルト角度に基づいて撮像機器に対するパンの動作及びチルトの動作を行わせる第5のステップとを含むカメラ制御方法であり、像機器を取り巻く空間に撮像機器を中心とした球を設けるとともに、映像画面を球に接する平面として当該空間に設け、当該空間に対して、撮像機器の視野角と映像画面の解像度との三角関数の関係を基に3次元の座標軸を用いて絶対座標を与え、さらに、この絶対座標情報を基に、映像画面において指定された箇所が映像画面の中心に位置すべく撮像機器のパン角度及びチルト角度を算出するようにしているので、カメラの視野角に影響を受けることなく、しかも撮像した映像画面において任意の箇所が指定された場合であっても、同じ精度でかつ高精度で、指定された箇所が映像画面の中心に位置するようにカメラ視野を移動させることができるという作用を有する。   According to the second aspect of the present invention, when an arbitrary portion of the video screen of the imaging device provided on the pan axis and the tilt axis is specified, the specified location is positioned at the center of the video screen. A first step of providing a sphere centered on the imaging device in a space surrounding the imaging device, a second step of providing a video screen in the space as a plane in contact with the sphere, and the imaging device A third step of giving absolute coordinates to the space using a three-dimensional coordinate axis based on the relation of the trigonometric function between the viewing angle of the image and the resolution of the video screen, and the absolute coordinate information given by the third step Based on the fourth step of calculating the pan angle and tilt angle of the imaging device so that the designated location is positioned at the center of the video screen, and based on the pan angle and tilt angle calculated in the fourth step Shoot A camera control method including a fifth step of performing a panning operation and a tilting operation with respect to the device, wherein a sphere centering on the imaging device is provided in a space surrounding the image device, and the video screen is a plane in contact with the sphere Provided in the space, absolute coordinates are given to the space using a three-dimensional coordinate axis based on the trigonometric relationship between the viewing angle of the imaging device and the resolution of the video screen. In addition, the pan angle and tilt angle of the imaging device are calculated so that the designated location on the video screen is positioned at the center of the video screen, so that the captured video is not affected by the viewing angle of the camera. Even if an arbitrary location is specified on the screen, the camera field of view is moved so that the specified location is at the center of the video screen with the same accuracy and high accuracy. It has the effect that the door can be.

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described more specifically with reference to the drawings. Here, in the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the same members, and duplicate descriptions are omitted. In addition, since description here is the best form by which this invention is implemented, this invention is not limited to the said form.

(実施の形態1)
図1はカメラ制御装置を示す斜視図、図2はカメラ制御装置の構成を示すブロック図、図3は映像画面と撮像機器との関係を示す図、図4は図3に示す状態をx−y座標で表した図、図5は図4において直線Opsに対し垂直方向にあるDirectionAから見た映像画面を示す図、図6は図4に示したr2の長さを決めるための図、図7は映像画面(直線Ops上)において第2象現がクリックされた場合にクリックされた点Pを点P’(第1象現上)に変換するための図、図8は図7に示す状態をy−z座標で捉えた図、図9はクリックされた点P’が映像画面の中心となるための所定のパン(Pan)角度と所定のチルト(Tilt)角度の関係を示す図、図10は図9に示す状態をx−y座標系で表した図、図11は図9に示す状態をx−z座標系で表した図、図12は図9において三角形OP’Qを取り出した状態を示す図、図13は図8においてDirectionBから見た図であり映像画面(直線Ops上)において第4象現がクリックされた場合にクリックされた点Pを点P’(第1象現上)に変換するための図、図14は図9に示す状態をx−y座標系で表した図、図15は図9に示す状態をx−z座標系で表した図、図16は図9において三角形OP’Qを取り出した状態を示す図、図17は映像画面(直線Ops上)と撮像機器との関係をx−y座標系で表した図、図18は図17に示す状態をy−z座標で捉えた図、図19はクリックされた点Pが映像画面の中心となるための所定のパン角度と所定のチルト角度の関係を示す図、図20は図19に示す状態をx−y座標系で表した図、図21はパン角度の指令値θpanを求めるために図19に示す状態をx−z座標系で表した図、図22は図19において三角形OPQを取り出した状態を示す図、図23
はCPU21によるパン角度及びチルト角度の算出処理の処理手順を示すフローチャートである。
(Embodiment 1)
1 is a perspective view showing the camera control device, FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the camera control device, FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the video screen and the imaging device, and FIG. 4 is the state shown in FIG. FIG. 5 is a diagram showing the y-coordinate, FIG. 5 is a diagram showing a video screen viewed from Direction A perpendicular to the straight line O p O s in FIG. 4, and FIG. 6 is for determining the length of r 2 shown in FIG. figure 7 is a diagram for converting the image screen (linear O p O s on) point to point P is clicked when the second quadrant is clicked in P '(first quadrant above), FIG. 8 is a diagram in which the state shown in FIG. 7 is captured by yz coordinates, and FIG. 9 is a predetermined pan (Pan) angle and a predetermined tilt (Tilt) for the clicked point P ′ to be the center of the video screen. FIG. 10 is a diagram showing the relationship of angles, FIG. 10 is a diagram showing the state shown in FIG. 9 in the xy coordinate system, and FIG. 11 is shown in FIG. Diagram showing the state in x-z coordinate system, FIG. 12 shows a state in which removed triangle OP'Q 9, 13 is a view from DirectionB 8 image screen (linear O p O Figure for converting point P which is clicked when the fourth quadrant is clicked in s on) to the point P '(first quadrant above), 14 x-y coordinate, the state shown in FIG. 9 FIG. 15 is a diagram showing the state shown in FIG. 9 in the xz coordinate system, FIG. 16 is a diagram showing a state in which the triangle OP′Q is taken out in FIG. 9, and FIG. O p O s ) and the relationship between the imaging device and the xy coordinate system, FIG. 18 shows the state shown in FIG. 17 in the yz coordinate, and FIG. 19 shows the clicked point P. FIG. 20 is a diagram showing the relationship between a predetermined pan angle and a predetermined tilt angle to be the center of the video screen, and FIG. Diagram showing a state in x-y coordinate system, the triangle OPQ 19 Figure 22 shows a representation 21 of the state shown in FIG. 19 in order to obtain the command value theta pan pan angle x-z coordinate system FIG.
These are flowcharts which show the process sequence of the calculation process of pan angle and tilt angle by CPU21.

図1に示すカメラ制御装置において、台座11の上にパン軸旋回軸12が固定されており、パン軸旋回軸12はパン軸モータ13の出力軸に固定されている。パン軸モータ13は制御部14に固定されている。   In the camera control apparatus shown in FIG. 1, a pan axis turning shaft 12 is fixed on a pedestal 11, and the pan axis turning shaft 12 is fixed to an output shaft of a pan axis motor 13. The pan shaft motor 13 is fixed to the control unit 14.

制御部14の端部の上部にはチルト軸モータ15が配設されており、このチルト軸モータ15の出力軸にはチルト軸旋回軸16が固定されている。またチルト軸旋回軸16にはチルト軸旋回軸16と撮像機器19とを接着する接着部17が固定されている。接着部17の上部には撮像機器19が固定されている。   A tilt axis motor 15 is disposed on the upper end of the control unit 14, and a tilt axis turning shaft 16 is fixed to the output axis of the tilt axis motor 15. Further, an adhesion portion 17 for adhering the tilt axis rotation axis 16 and the imaging device 19 is fixed to the tilt axis rotation axis 16. An imaging device 19 is fixed to the upper part of the bonding portion 17.

このようなカメラ制御装置においては、パン軸モータ13の出力軸が回転することにより撮像機器19がパン軸動作18のようにパン動作(水平方向つまり左右方向に回動)を行うとともに、チルト軸モータ15の出力軸が回転することにより撮像機器19がチルト軸動作20のようにチルト動作(垂直方向つまり上下方向に回動)を行う。   In such a camera control device, when the output shaft of the pan axis motor 13 rotates, the imaging device 19 performs a pan operation (rotates in the horizontal direction, that is, the left and right direction) as in the pan axis operation 18, and the tilt axis. As the output shaft of the motor 15 rotates, the imaging device 19 performs a tilt operation (rotates in the vertical direction, that is, the vertical direction) like the tilt axis operation 20.

また、制御部14の中にはCPU(中央演算処理装置)21が備えられており、当該CPU21は、図2に示すように、撮像機器19が撮像した映像画面において指示された箇所の座標情報を基にパン角度及びチルト角度を補正し、さらに、この補正後のパン角度を示す信号Sig1をパン軸モータ13へ与えるとともに、補正後のチルト角度を示すSig2をチルト軸モータ15へ与える。   Further, the control unit 14 is provided with a CPU (Central Processing Unit) 21, and as shown in FIG. 2, the CPU 21 is coordinate information of a location indicated on the video screen imaged by the imaging device 19. The pan angle and the tilt angle are corrected based on the above, and a signal Sig1 indicating the corrected pan angle is applied to the pan axis motor 13 and Sig2 indicating the corrected tilt angle is applied to the tilt axis motor 15.

CPU21の内部では、予め設定された映像画面の解像度と予め設定された撮像機器19の視野角度とに基づいて、撮像機器19の周囲の空間に対し撮像機器19を原点とする座標を設定するとともに、撮像機器19が撮像した映像画面において指定された箇所の映像画面上での座標情報を、前記空間に対し設定した座標系に変換する。   Inside the CPU 21, coordinates based on the imaging device 19 are set for the space around the imaging device 19 based on a preset resolution of the video screen and a preset viewing angle of the imaging device 19. Then, the coordinate information on the video screen at the location designated on the video screen imaged by the imaging device 19 is converted into the coordinate system set for the space.

これにより、CPU21は、撮像機器19と上記指定された箇所との位置関係を明確にする同時に、撮像機器19と撮像機器19が撮像した映像画面との位置関係も明確にすることができる。   As a result, the CPU 21 can clarify the positional relationship between the imaging device 19 and the designated location, and can also clarify the positional relationship between the imaging device 19 and the video screen captured by the imaging device 19.

その後、CPU21は、上記映像画面の中で指定された箇所が映像画面の中心にくるようなパン角度及びチルト角度を算出し、この算出したパン角度及びチルト角度の情報それぞれをパン軸モータ13及びチルト軸モータ15へ与える。   After that, the CPU 21 calculates a pan angle and a tilt angle so that the designated location in the video screen is at the center of the video screen, and the pan angle motor 13 This is applied to the tilt axis motor 15.

なお、CPU21は、後述するパン角度及びチルト角度の算出処理の処理手順に対応するプログラムを実行することにより、上述した空間設定手段、絶対座標付与手段、算出手段、及びカメラ視野移動手段の機能を果たすものである。   Note that the CPU 21 executes the program corresponding to the processing procedure of the pan angle and tilt angle calculation processing described later, thereby performing the functions of the space setting means, the absolute coordinate giving means, the calculating means, and the camera visual field moving means described above. To fulfill.

また、CPU21によるパン角度及びチルト角度の算出処理の処理手順に対応するプログラムや、パン角度及びチルト角度の算出処理に必要なデータは、図示しない記憶装置(ハードディスク、ROM、RAMなどの記録媒体)に格納されており、必要に応じて、この記憶装置から図示しない主記憶装置(RAM)に読み込まれて実行される。   A program corresponding to the processing procedure of the pan angle and tilt angle calculation processing by the CPU 21 and data necessary for the pan angle and tilt angle calculation processing are not shown in a storage device (recording medium such as a hard disk, ROM, RAM, etc.). If necessary, it is read from the storage device into a main storage device (RAM) (not shown) and executed.

本発明のカメラ制御装置では、(1)カメラ制御装置を取り巻く空間に3次元の座標軸を用いて撮像機器の場所を原点とする絶対座標を付与し、(2)次に、カメラの視野角と映像画面の解像度との三角関数の関係から第一の長さを算出し、これを絶対座標軸のいずれかに単位として与え、(3)このとき、映像画面は前記原点を中心とし前記第一の長さを半径とする球に接する平面として存在し、映像画面の中心は当該球と当該平面との接点
であるとして処理する。これにより、上記空間のすべてを3次元の絶対座標で表現することができ、上記球の表面におけるパン、チルトの軌跡を明確にすることで精度の高い、かつカメラの視野角に左右されないパン角度、チルト角度の指令値を得るようにしたものである。
In the camera control device of the present invention, (1) absolute coordinates with the origin of the location of the imaging device are given to the space surrounding the camera control device using a three-dimensional coordinate axis, and (2) the camera viewing angle and The first length is calculated from the relation of the trigonometric function with the resolution of the video screen, and this is given as a unit to one of the absolute coordinate axes. (3) At this time, the video screen is centered on the origin and the first It is assumed that there is a plane in contact with a sphere having a radius as a length, and that the center of the video screen is a contact point between the sphere and the plane. As a result, the entire space can be expressed in three-dimensional absolute coordinates, and the pan angle on the surface of the sphere is high and accurate, and the pan angle does not depend on the viewing angle of the camera. The command value for the tilt angle is obtained.

次に、このような処理を行うカメラ制御装置のCPU21によるパン角度及びチルト角度の算出処理について、図3〜図22を参照しながら詳細に説明する。   Next, pan angle and tilt angle calculation processing by the CPU 21 of the camera control apparatus that performs such processing will be described in detail with reference to FIGS.

ここで、これ以降の説明及び図3〜図22において使用する記号の意味について説明する。   Here, the meanings of symbols used in the following description and FIGS. 3 to 22 will be described.

1は接点Osと点Opとの長さを意味し、r2は球の半径を意味し、θtは撮像機器19の現在チルト角(仰角)[°]を意味し、Oは撮像機器19の位置を意味し、Pは映像画面において指定した点を意味し、pxは点Pのx’座標を意味し、pyは点Pのy’座標を意味し、Osは映像画面の中心点を意味し、Tθは撮像機器19のチルト方向の視野角÷2[°]を意味し、Pθは撮像機器19のパン方向の視野角÷2[°]を意味し、Xpixelは映像画面におけるx’軸方向の原点から映像画面の端までのピクセル数(解像度)を意味し、Ypixelは映像画面におけるy’軸方向の原点から映像画面の端までのピクセル数(解像度)を意味する。 r 1 represents the length of the contact O s and the point O p , r 2 represents the radius of the sphere, θ t represents the current tilt angle (elevation angle) [°] of the imaging device 19, and O represents means a position of the imaging device 19, P denotes a point specified in the video screen, p x is 'means coordinates, p y is y of the point P' x of the point P means coordinates, O s is It means the center point of the video screen, Tθ means the viewing angle of the imaging device 19 in the tilt direction ÷ 2 [°], Pθ means the viewing angle of the imaging device 19 in the pan direction ÷ 2 [°], and X pixel means the number of pixels (resolution) from the origin in the x′- axis direction to the end of the video screen on the video screen, and Y pixel means the number of pixels (resolution) from the origin in the y′-axis direction to the end of the video screen on the video screen. ).

図4において直線Opsに対し垂直方向にあるDirectionAから見た映像画面の様子を図5に示す。図5において、映像画面において用いるx’−y’座標系はy’軸を基準として決められたものであるため、x’軸の座標に関してはy’軸に合わせて補正を行う必要がある。従って、点Pの座標に対して、(数1)の数式を演算することによりx’座標の補正を行う。 Figure 5 shows the state of the video screen viewed relative linear O p O s from DirectionA in the vertical direction in FIG. 4. In FIG. 5, since the x′-y ′ coordinate system used in the video screen is determined based on the y ′ axis, it is necessary to correct the coordinates of the x ′ axis in accordance with the y ′ axis. Accordingly, the x ′ coordinate is corrected by calculating the mathematical formula (Equation 1) for the coordinates of the point P.

なお、この実施の形態では、上記x’−y’座標系はy’軸を基準として決めるようにしたが、本発明はこれに限定されることなく、上記x’−y’座標系はx’軸を基準として決めてy’軸の座標に関してはx’軸に合わせて補正を行うようにしても良い。   In this embodiment, the x′-y ′ coordinate system is determined based on the y ′ axis. However, the present invention is not limited to this, and the x′-y ′ coordinate system is x. It is also possible to make corrections in accordance with the x ′ axis with respect to the coordinates of the y ′ axis determined based on the “axis”.

Figure 2006013854
Figure 2006013854

また、接点Osと点Opとの長さr1と球の半径r2との関係は、(数2)の数式で表される。 The relationship between the contact O s and the point O lengths of the p r1 and radius r2 of the sphere is expressed by the equation (Equation 2).

Figure 2006013854
Figure 2006013854

次に、球の半径r2の長さは、図4の部分的な拡大図である図6を参照して分かるように(数3)の数式で表される。   Next, the length of the radius r2 of the sphere is expressed by the equation (Equation 3) as can be seen with reference to FIG. 6 which is a partially enlarged view of FIG.

Figure 2006013854
Figure 2006013854

上述した(数2)及び(数3)の数式より、長さr1(図4参照)は(数4)の数式で表すことができる。   From the above formulas (Equation 2) and (Equation 3), the length r1 (see FIG. 4) can be expressed by the equation (Equation 4).

Figure 2006013854
Figure 2006013854

次に、θt<0の場合、θt≧0かつPy>r1の場合、θt≧0かつPy>−(線分OsTの長さ)の場合、θt≧0かつ−(線分OsTの長さ)≦Py≦r1の場合それぞれにおけるパン角度とチルト角度の算出について説明する。 Next, in the case of θ t <0, in the case of θ t ≧ 0 and Py> r1, in the case of θ t ≧ 0 and Py> − (length of line segment OsT), θ t ≧ 0 and − (line segment O The calculation of the pan angle and the tilt angle in the case of s T length) ≦ Py ≦ r1 will be described.

最初に、caseA(ケースA)=θt<0の場合について説明する。 First, a case where case A (case A) = θ t <0 will be described.

ここで、映像画面33と撮像機器19との関係を表した図3をx−y座標で表した状態を図4に示す。この図4は、図5においてDirectionBから見た図でもある。   Here, FIG. 4 shows a state in which FIG. 3 representing the relationship between the video screen 33 and the imaging device 19 is represented by xy coordinates. FIG. 4 is also a view seen from Direction B in FIG.

この図4に示すx−y座標系において、クリックされた点Pを第1現象に変換して取り扱うため、(数5)及び(数6)で示される数式のような変換を行う。   In the xy coordinate system shown in FIG. 4, in order to convert the clicked point P into the first phenomenon and handle it, the transformation shown in the mathematical expressions shown in (Equation 5) and (Equation 6) is performed.

Figure 2006013854
Figure 2006013854

Figure 2006013854
Figure 2006013854

このような変換を行った後に、後述するcaseB(ケースB)、caseC(ケースC)、及びcaseD(ケースC)のうち何れのパターンに該当するのかの判定を行い、該当するパターンに記述された所定の処理を行いパン角度及びチルト角度であるθpan及びθtiltを算出する。なお、θtiltに対しては、上記手順で求めたθtiltに対して(数7)の数式を演算(変換)して、最終指令値とする。 After performing such conversion, it is determined which pattern of case B (Case B), case C (Case C), and case D (Case C), which will be described later, and described in the corresponding pattern. A predetermined process is performed to calculate θ pan and θ tilt which are pan angle and tilt angle. For θ tilt , the mathematical expression of (Equation 7) is calculated (converted) with respect to θ tilt obtained in the above procedure to obtain a final command value.

Figure 2006013854
Figure 2006013854

(1)caseBのパターン(θt≧0かつPy>r1の場合)
ここで、映像画面(直線Ops上)において第2象現がクリックされた場合にクリック
された点Pを点P’(第1象現上)に変換するための図を図7に示す。この図7は、図8においてDirectionBから見た図でもある。なお、図8は、図7に示す状態をy−z座標で捉えた図であり、図5のx’座標がz座標と等価であることを示している。
(1) Case B pattern (when θ t ≧ 0 and Py> r1)
Here, the diagram to convert the video screen (linear O p O s on) point of the second quadrant point is clicked when clicked P in P '(first quadrant top) in FIG. 7 Show. FIG. 7 is also a view seen from Direction B in FIG. FIG. 8 is a diagram in which the state shown in FIG. 7 is captured by yz coordinates, and shows that the x ′ coordinates in FIG. 5 are equivalent to the z coordinates.

図7において、クリックされた点Pを点P’に変換するため、PyをPyaに、PxをPxaに変換する必要がある。   In FIG. 7, in order to convert the clicked point P into a point P ′, it is necessary to convert Py into Pya and Px into Pxa.

なお、Pyは映像画面上(直線Ops上)で換算された点Pのy’座標、つまり図7に示すx−y座標系において線分OsPの長さに相当する。また、Pyaは映像画面上(直線Ops上)で換算された点P’のy’座標、つまり図7に示すx−y座標系において線分OsP’の長さに相当する。 Py corresponds to the y ′ coordinate of the point P converted on the video screen (on the straight line O p O s ), that is, the length of the line segment O s P in the xy coordinate system shown in FIG. Further, Pya corresponds to the length of the video screen (linear O p O s on) points are translated at the coordinates' y of 'P, i.e. the line segment O s P in x-y coordinate system shown in FIG. 7' .

図7の内容を基にPyをPyaに変換するための変換式について説明する。最初に、図7の内容より、(数8)の数式が成立する。   A conversion formula for converting Py to Pya based on the contents of FIG. 7 will be described. First, the mathematical formula (Equation 8) is established from the contents of FIG.

Figure 2006013854
Figure 2006013854

ここで、Pyとα(∠POOp、∠OpOP’)との関係は(数9)の数式で表される。 Here, the relationship between Py and α (∠POO p , ∠O p OP ′) is expressed by the equation (Equation 9).

Figure 2006013854
Figure 2006013854

従って、数8の数式と数9の数式より、Pyaは(数10)の数式で表すことができる。   Therefore, Pya can be expressed by the equation (Equation 10) from the equation (8) and the equation (9).

Figure 2006013854
Figure 2006013854

次に、クリックされた点P’が映像画面の中心となるための所定のパン角度と所定のチルト角度の関係を図9に示す。この図9に示す状態をx−y座標系で表した状態を図11に示す。   Next, FIG. 9 shows a relationship between a predetermined pan angle and a predetermined tilt angle so that the clicked point P ′ becomes the center of the video screen. FIG. 11 shows a state in which the state shown in FIG. 9 is expressed in the xy coordinate system.

図11の内容を基にPxをPxaに変換するための変換式を説明する。まず、図11の内容より、(数11)、(数12)、及び(数13)の各数式で示される関係式が成立する。   A conversion formula for converting Px to Pxa based on the content of FIG. 11 will be described. First, from the contents of FIG. 11, the relational expressions represented by the mathematical expressions of (Equation 11), (Equation 12), and (Equation 13) are established.

Figure 2006013854
Figure 2006013854

Figure 2006013854
Figure 2006013854

(∵(数4)の数式)   (Formula of ∵ (Equation 4))

Figure 2006013854
Figure 2006013854

(∵(数3)の数式)
ここで、Zp’は図11の内容より、Zp’=(Zp/Xp)・Xp’であることから、(数11)、(数12)、(数13)の各数式より、Zp’は(数14)の数式で表すことができる。
(Formula of ∵ (Equation 3))
Here, since Zp ′ is Zp ′ = (Zp / Xp) · Xp ′ from the content of FIG. 11, Zp ′ is calculated from the equations of (Equation 11), (Equation 12), and (Equation 13). (Expression 14)

Figure 2006013854
Figure 2006013854

ここで、Pxa=Zp’であることから、Pxaは(数15)の数式で表すことができる。   Here, since Pxa = Zp ′, Pxa can be expressed by an equation of (Expression 15).

Figure 2006013854
Figure 2006013854

以上のようなことから、パン角度の指令値θpanは、Px≧0の場合には(数16)の数式で表され、一方、Px<0の場合は(数17)の数式で表される。 As described above, the command value θ pan of the pan angle is expressed by the equation (Equation 16) when Px ≧ 0, and is expressed by the equation (Equation 17) when Px <0. The

Figure 2006013854
Figure 2006013854

Figure 2006013854
Figure 2006013854

次に、チルト角度の指令値θtiltを求める。図9及び図9に示した内容をx−y座標系で表した図10より、線分OQの長さは、(数18)の数式で表される。 Next, a tilt angle command value θ tilt is obtained. From FIG. 10 in which the contents shown in FIGS. 9 and 9 are expressed in the xy coordinate system, the length of the line segment OQ is expressed by the equation (Equation 18).

Figure 2006013854
Figure 2006013854

この(数18)の数式より、線分OP’の長さは(数19)の数式で表すことができる。   From the equation (Equation 18), the length of the line segment OP ′ can be expressed by the equation (Equation 19).

Figure 2006013854
Figure 2006013854

ここで、図9において三角形OP’Qを取り出した状態を示す図12の内容より、(数20)の数式で示される関係式が成り立つ。   Here, the relational expression shown by the mathematical expression (Equation 20) is established from the contents of FIG. 12 showing the state in which the triangle OP′Q is extracted in FIG. 9.

Figure 2006013854
Figure 2006013854

また、図9の状態をx−z座標系で表した図10の内容より、(数21)の数式で示される関係が成り立つ。   Further, from the content of FIG. 10 in which the state of FIG. 9 is expressed in the xz coordinate system, the relationship represented by the mathematical expression of (Expression 21) is established.

Figure 2006013854
Figure 2006013854

以上のことから、チルト角度の指令値θtiltは、(数22)を演算することにより求めるこができる。 From the above, the tilt angle command value θ tilt can be obtained by calculating ( Equation 22).

Figure 2006013854
Figure 2006013854

(∵(数10)の数式、(数15)の数式)
(2)caseCのパターン(θt≧0かつPy<−(線分OsTの長さ)の場合)
ここで、映像画面(直線Ops上)において第4象現がクリックされた場合にクリックされた点Pを点P’(第1象現上)に変換するための図を図13に示す。この図13は、図8においてDirectionBから見た図でもある。
(Formula of ∵ (Equation 10), Equation (Equation 15))
(2) CaseC pattern (in the case of θ t ≧ 0 and Py <− (length of line segment OsT))
Here, the diagram to convert the video screen (linear O p O s on) in the fourth quadrant point a point P which is clicked when is clicked P '(first quadrant top) in FIG. 13 Show. FIG. 13 is also a view seen from Direction B in FIG.

図13において、クリックされた点Pを点P’に変換するため、PyをPyaに、またPxをPxaに変換する必要がある。   In FIG. 13, in order to convert the clicked point P into a point P ′, it is necessary to convert Py into Pya and Px into Pxa.

なお、Pyは映像画面上(直線Ops上)で換算された点Pのy’座標、つまり図13のx−y座標系において線分OsPの長さに相当する。また、Pyaは映像画面上(直線Ops上)で換算された点P’のy’座標、つまり図13のx−y座標系において線分OsP’の長さに相当する。 Py corresponds to the y ′ coordinate of the point P converted on the video screen (on the straight line O p O s ), that is, the length of the line segment O s P in the xy coordinate system of FIG. Further, Pya corresponds to the y ′ coordinate of the point P ′ converted on the video screen (on the straight line O p O s ), that is, the length of the line segment O s P ′ in the xy coordinate system of FIG.

図13の内容を基に、PyをPyaに変換するための変換式を説明する。まず、図13の内容より、(数23)の数式で示される関係式が成り立つ。   A conversion formula for converting Py to Pya will be described based on the contents of FIG. First, based on the contents of FIG. 13, the relational expression expressed by the mathematical expression (Equation 23) is established.

Figure 2006013854
Figure 2006013854

ここで、Pyとβ(∠POT、∠TOP’)との関係は(数24)の数式で表される。   Here, the relationship between Py and β (∠POT, ∠TOP ') is expressed by the equation (Equation 24).

Figure 2006013854
Figure 2006013854

従って、上述した(数23)及び(数24)の各数式より、Pyaは(数25)の数式で表すことができる。   Therefore, Pya can be expressed by the equation (Equation 25) from the equations (Equation 23) and (Equation 24) described above.

Figure 2006013854
Figure 2006013854

図9に示す状態をx−z座標系で表した図15の内容を基に、PxをPxaに変換する
ための変換式について説明する。図15の内容より、(数26)、(数27)及び(数28)の各数式で示される3つの関係式が成り立つ。
A conversion formula for converting Px to Pxa will be described based on the contents of FIG. 15 in which the state shown in FIG. 9 is expressed in the xz coordinate system. From the content of FIG. 15, three relational expressions represented by the mathematical expressions of (Equation 26), (Equation 27), and (Equation 28) hold.

Figure 2006013854
Figure 2006013854

Figure 2006013854
Figure 2006013854

Figure 2006013854
Figure 2006013854

ここで、Zp’は図15の内容より、Zp’=(Zp/Xp)・Xp’であることから、(数26)、(数27)、及び(数28)の各数式より、Zp’は、(数29)の数式で表すことができる。   Here, since Zp ′ is Zp ′ = (Zp / Xp) · Xp ′ from the content of FIG. 15, Zp ′ is obtained from the equations of (Equation 26), (Equation 27), and (Equation 28). Can be expressed by the equation (Equation 29).

Figure 2006013854
Figure 2006013854

ここで、Pxa=Zp’であることから、Pxaは、(数30)の数式で表すことができる。   Here, since Pxa = Zp ′, Pxa can be expressed by an equation of (Equation 30).

Figure 2006013854
Figure 2006013854

以上のことから、パン角度の指令値θpanは、(数31)の数式で表される。 From the above, the command value θ pan of the pan angle is expressed by the equation (Equation 31).

Figure 2006013854
Figure 2006013854

次に、チルト角度の指令値θtiltを求める。図9及び図9に示した内容をx−y座標系で表した図14より、線分OQの長さは、(数32)の数式で表される。 Next, a tilt angle command value θ tilt is obtained. From FIG. 14 in which the contents shown in FIG. 9 and FIG. 9 are expressed in the xy coordinate system, the length of the line segment OQ is expressed by an equation (Equation 32).

Figure 2006013854
Figure 2006013854

また、上記(数32)の数式より、線分OP’の長さは(数33)の数式で表すことができる。   Further, the length of the line segment OP ′ can be expressed by the equation (Equation 33) from the equation (Equation 32).

Figure 2006013854
Figure 2006013854

ここで、図9において三角形OP’Qを取り出した状態を示す図16より、(数34)の数式で示される関係式が成り立つ。   Here, from FIG. 16 showing a state where the triangle OP'Q is extracted in FIG.

Figure 2006013854
Figure 2006013854

また、図14の内容より、(数35)の数式で示される関係式が成り立つ。   Further, from the contents of FIG. 14, the relational expression represented by the mathematical expression (Equation 35) is established.

Figure 2006013854
Figure 2006013854

以上のことから、チルト角度の指令値θtiltは、(数36)の数式を演算することにより求めることができる。 From the above, the tilt angle command value θ tilt can be obtained by calculating the mathematical formula (Equation 36).

Figure 2006013854
Figure 2006013854

(∵(数25)の数式、(数30)の数式)
最後に、本来指定された箇所は第4象現であるため、上記θtiltを以下のように変換する必要がある。
(Formula of ∵ (Equation 25), Equation (Equation 30))
Finally, since the originally designated portion is the fourth quadrant , it is necessary to convert the above-mentioned θ tilt as follows.

Figure 2006013854
Figure 2006013854

(3)caseDのパターン(θt≧0かつ−(線分OsTの長さ)≦Py≦r1の場合)
パン角度の指令値θpanを求めるために図19に示す状態をx−z座標系で表した状態を示す図21より、パン角度のθpanは、(数38)の数式で表わすことができる。
(3) CaseD pattern (when θ t ≧ 0 and − (length of line segment OsT) ≦ Py ≦ r1)
In order to obtain the pan angle command value θ pan , the pan angle θ pan can be expressed by the equation (Equation 38) from FIG. 21 which shows the state shown in FIG. 19 in the xz coordinate system. .

Figure 2006013854
Figure 2006013854

ここで、Xp、及びZpの各値はそれぞれ、Xp=r2・cosθt−Py・sinθt、及びZp=Pxであることから、パン角度の指令値θpanは、(数39)の数式を演算することにより求めることができる。 Here, since the values of Xp and Zp are respectively Xp = r 2 · cos θ t −Py · sin θ t and Zp = Px, the command value θ pan of the pan angle is expressed by the equation (Equation 39). It can be obtained by calculation.

Figure 2006013854
Figure 2006013854

次に、チルト角度の指令値θtiltを求める。ここで、図19、及び図19に示す状態をx−y座標系で表した状態を示す図20より、線分OQの長さは(数40)の数式で表すことができる。 Next, a tilt angle command value θ tilt is obtained. Here, FIG. 19 and FIG. 20 showing the state shown in FIG. 19 in the xy coordinate system, the length of the line segment OQ can be expressed by the mathematical formula (Equation 40).

Figure 2006013854
Figure 2006013854

また、上記(数40)の数式より、線分OPの長さは(数41)の数式で表すことができる。   Further, from the equation (Equation 40), the length of the line segment OP can be expressed by the equation (Equation 41).

Figure 2006013854
Figure 2006013854

ここで、図19において三角形OPQを取り出した状態を示す図22より、(数42)の数式で示される関係が成り立つ。   Here, from FIG. 22 showing a state in which the triangle OPQ is extracted in FIG. 19, the relationship represented by the mathematical expression of (Expression 42) is established.

Figure 2006013854
Figure 2006013854

また、図20に示す内容より、(数43)の数式で示される関係式が成り立つ。   Further, from the contents shown in FIG. 20, the relational expression represented by the mathematical expression (Equation 43) is established.

Figure 2006013854
Figure 2006013854

以上のことから、チルト角度θtiltは、(数44)の数式を演算することにより求めることができる。 From the above, the tilt angle θ tilt can be obtained by calculating the mathematical formula (Equation 44).

Figure 2006013854
Figure 2006013854

(∵(数43)の数式)
なお、映像画面(直線Ops上)と撮像機器との関係をx−y座標系で表した状態を図17に示す。この図17は、図18においてDirectionBから見た図でもある。図18は、図17に示す状態をy−z座標で捉えた図であり、図5に示したx’座標がz座標と等価であることを示している。
(Formula of ∵ (Equation 43))
Incidentally, showing the state in which the relationship between video screen and (on the straight line O p O s) and the imaging device represented by x-y coordinate system in Figure 17. FIG. 17 is also a view seen from Direction B in FIG. FIG. 18 is a diagram in which the state shown in FIG. 17 is captured by yz coordinates, and shows that the x ′ coordinates shown in FIG. 5 are equivalent to the z coordinates.

上述したように、CPU21は、撮像機器19が撮像した映像画面において指示された箇所の座標情報と、その指示された時の現在チルト角度と、撮像機器19のチルト方向の視野角と、撮像機器19のパン方向の視野角の4つの情報から上記指示された箇所が映像画面の中心となるように正確なパン角度、チルト角度を指定することができる。   As described above, the CPU 21 has the coordinate information of the location indicated on the video screen imaged by the imaging device 19, the current tilt angle when the command is given, the viewing angle in the tilt direction of the imaging device 19, and the imaging device. Accurate pan and tilt angles can be designated from the four pieces of information on the viewing angle in the 19 pan directions so that the indicated location is the center of the video screen.

次に、CPU21によるパン角度及びチルト角度の算出処理について、図23を参照して説明する。なお、図23は、CPU21によるパン角度及びチルト角度の算出処理の処理手順を示すフローチャートであり、詳しくは、撮像機器19が撮像した映像画面において指示された箇所が映像画面の中心に位置するように処理するための処理手順を示している。   Next, the pan angle and tilt angle calculation processing by the CPU 21 will be described with reference to FIG. FIG. 23 is a flowchart showing a processing procedure for calculating the pan angle and the tilt angle by the CPU 21. Specifically, the point indicated on the video screen captured by the imaging device 19 is positioned at the center of the video screen. The processing procedure for processing is shown in FIG.

CPU21は、映像画面の任意の箇所が指示された事を受けると、映像画面上における座標の補正を行い(ステップST1)、変数case_aに0を代入することにより、変数case_aの初期化を行い(ステップST2)、その後、上記ステップST1を実行することにより補正された座標情報、及び上記4つの情報を基に、後述するcaseA、caseB、caseC、caseDの4つの何れのパターンに分類されるのかの判別を行う。その最初のステップとして、caseAであるか否かを判断する(ステップST3)。   When the CPU 21 receives an instruction for an arbitrary position on the video screen, the CPU 21 corrects the coordinates on the video screen (step ST1), and initializes the variable case_a by substituting 0 into the variable case_a ( Step ST2) After that, based on the coordinate information corrected by executing step ST1 and the above four pieces of information, which pattern is classified into four patterns of case A, case B, case C, and case D to be described later? Make a decision. As the first step, it is determined whether it is case A (step ST3).

ステップST3においてcaseAであると判断したCPU21は、パラメータの補正を行い(ステップST4)、その後、変数case_aに1を代入し(ステップST5)、さらに、caseB、caseC、caseDの4つの何れのパターンに分類されるのかの判別を行う(ステップST6)。   The CPU 21 that has determined that it is case A in step ST3 corrects the parameter (step ST4), and then assigns 1 to the variable case_a (step ST5), and further changes any of the four patterns of caseB, caseC, and caseD. It is discriminated whether it is classified (step ST6).

ここで、ステップST6においてcaseBであると判断された場合には、caseB用のパン角度及びチルト角度の演算処理を行うことにより、所望のパン角度及びチルト角度が算出される(ステップST7)。   If it is determined in step ST6 that it is case B, the pan and tilt angles for case B are calculated to calculate the desired pan and tilt angles (step ST7).

また、ステップST6においてcaseCであると判断された場合には、caseC用のパン角度及びチルト角度の演算処理を行うことにより、所望のパン角度及びチルト角度が算出される(ステップST8)。   If it is determined in step ST6 that it is case C, the pan and tilt angles for case C are calculated to calculate desired pan and tilt angles (step ST8).

さらに、ステップST6においてcaseDであると判断された場合には、caseD用のパン角度及びチルト角度の演算処理を行うことにより、所望のパン角度及びチルト角度が算出される(ステップST9)。   Further, when it is determined in step ST6 that it is case D, the pan and tilt angles for case D are calculated to calculate the desired pan and tilt angles (step ST9).

ステップST7〜9の何れかのステップを終了したCPU21は、変数case_aの値が1であるか否かを判断し(ステップST10)、この判断の結果、値が1であると判断した場合には、上記ステップST7〜9の何れかのステップの実行により算出したチルト角度の補正を行い(ステップST11)、その後、上記ステップST7〜9の何れかのステップの実行により算出したパン角度をパン軸モータ13へ与えるとともに、ステップST11を実行することにより補正したチルト角度をチルト軸モータ15へ与える(ステップST12)。   CPU21 which complete | finished any step of step ST7-9 determines whether the value of variable case_a is 1 (step ST10), and when it is judged that the value is 1 as a result of this judgment Then, the tilt angle calculated by executing any one of the above steps ST7 to ST9 is corrected (step ST11), and then the pan angle calculated by executing any one of the above steps ST7 to 9 is used as the pan axis motor. 13 and the tilt angle corrected by executing step ST11 is given to the tilt axis motor 15 (step ST12).

ところで、ステップST10において変数case_aの値が1でないと判断したCPU21は、上記ステップST7〜9の何れかのステップの実行により算出したパン角度及びチルト角度の値それぞれをパン軸モータ13及びチルト軸モータ15へ与える(ステップST12)。   By the way, the CPU 21 that has determined that the value of the variable case_a is not 1 in step ST10 uses the pan angle motor 13 and the tilt axis motor respectively for the pan angle and tilt angle values calculated by executing any one of the steps ST7 to ST9. 15 (step ST12).

ステップST12を終了した時点で、映像画面にて指示された特定の箇所が、パン動作及びチルト動作の終了後の映像画面の中心に位置するようになる。   When step ST12 is completed, the specific location indicated on the video screen comes to be located at the center of the video screen after the end of the panning and tilting operations.

以上説明したように、本実施の形態のカメラ制御装置によれば、撮像機器19の周囲の空間に対し座標を設定し、撮像機器19の映像画面の解像度と撮像機器19の視野角との三角関数の関係に基づき前記座標の値を設定するとともに、映像画面は撮像機器19を中心とする球に接し、かつその設定が画面の中心にくる平面であるとして処理するようにしたので、カメラの撮像機器19の視野角や現在のチルト角度に、映像画面において指示された箇所を映像画面の中心に位置させる位置合わせ精度が左右されることなく、かつ高い精度で、前記特定の箇所が映像画面の中心にくるようにパン角度、チルト角度を指定することができる。   As described above, according to the camera control apparatus of the present embodiment, coordinates are set for the space around the imaging device 19, and the triangle between the resolution of the video screen of the imaging device 19 and the viewing angle of the imaging device 19 is set. The value of the coordinates is set based on the relationship of the functions, and the video screen is processed as if it is a plane that touches the sphere centered on the imaging device 19 and the setting is at the center of the screen. The position of the specified position in the center of the video screen is not affected by the viewing angle of the imaging device 19 or the current tilt angle. The pan angle and tilt angle can be specified so as to be in the center of.

このことは、本実施の形態のカメラ制御装置によれば、パン動作が点として近似できるポイントとして2箇所存在する極近傍においても全く同じ精度(位置合わせ精度)が得られ、かつカメラの視野角が視野角が180度近い広角な場合であっても全く同じ精度(位置合わせ精度)が得られることを意味する。   This is because, according to the camera control apparatus of the present embodiment, exactly the same accuracy (positioning accuracy) can be obtained even in the vicinity of two extreme points where the pan operation can be approximated as a point, and the viewing angle of the camera Means that the same accuracy (alignment accuracy) can be obtained even when the viewing angle is a wide angle close to 180 degrees.

セキュリティ向上の目的でカメラ装置を使用して特定の場所を監視する際、カメラ視野は固定もしくは予め定めた場所へのみ移動できる半固定の状態で使用されてきた。しかし、ユーザのニーズが高まり視野を自由に指定できるようなシステムを構築する場合、カメラ装置の撮像機器が撮像した映像画面の任意の箇所が指定されたときに、その指定された箇所が映像画面の中心になるようにカメラ視野を移動させることが求められる。   When a specific place is monitored using a camera device for the purpose of improving security, the camera field of view has been used in a fixed state or a semi-fixed state that can be moved only to a predetermined place. However, when a user's needs increase and a system that can specify the field of view freely is constructed, when an arbitrary part of the video screen captured by the imaging device of the camera device is specified, the specified part is displayed on the video screen. It is required to move the camera field of view so that it becomes the center of the image.

この場合、上記映像画面において指定された箇所と、その後実際にカメラ視野が移動し新たに映像画面の中心となった箇所との誤差を理論上0に抑える、もしくは前記誤差を最小にする(限りなく0に近づける)、もしくは撮像機器の視野角が非常に広角な場合においても、前記誤差が指定された箇所に応じてばらつくことがないということを目的したシステムを構築するときに、当該システムに本発明のカメラ制御装置及びカメラ制御方法を
適用することができる。
In this case, the error between the location designated on the video screen and the location where the camera field of view has actually moved to become the new center of the video screen is theoretically suppressed to 0 or the error is minimized (as long as possible) When the system is intended to prevent the error from varying according to the designated location even when the viewing angle of the imaging device is very wide, The camera control device and the camera control method of the present invention can be applied.

また、例えばリアルタイムシステムにおいて特定の人に追従してカメラ視野を移動させる場合においても、内部割込み等を使用し所定の間隔毎に本発明のカメラ制御方法を適用することで、その機能を実現することが可能となる。   Also, for example, in the case of moving the camera field of view following a specific person in a real-time system, the function is realized by applying the camera control method of the present invention at predetermined intervals using an internal interrupt or the like. It becomes possible.

カメラ制御装置を示す斜視図A perspective view showing a camera control device カメラ制御装置の構成を示すブロック図Block diagram showing the configuration of the camera control device 映像画面と撮像機器との関係を示す図Diagram showing the relationship between video screens and imaging devices 図3に示す状態をx−y座標で表した図The figure which represented the state shown in FIG. 3 by xy coordinate 図4において直線Opsに対し垂直方向にあるDirectionAから見た映像画面を示す図FIG. 4 is a diagram showing a video screen viewed from Direction A in a direction perpendicular to the straight line O p O s in FIG. 図4に示したr2の長さを決めるための図Diagram for determining the length of r 2 shown in FIG. 映像画面(直線Ops上)において第2象現がクリックされた場合にクリックされた点Pを点P’(第1象現上)に変換するための図Figure for converting the video screen (linear O p O s on) point of the second quadrant point is clicked when clicked P in P '(first quadrant above) 図7に示す状態をy−z座標で捉えた図The figure which caught the state shown in FIG. 7 by yz coordinate クリックされた点P’が映像画面の中心となるための所定のパン(Pan)角度と所定のチルト(Tilt)角度の関係を示す図The figure which shows the relationship between the predetermined | prescribed pan (Pan) angle and predetermined tilt (Tilt) angle for the clicked point P 'to become the center of a video screen. 図9に示す状態をx−y座標系で表した図The figure which represented the state shown in FIG. 9 by xy coordinate system 図9に示す状態をx−z座標系で表した図The figure which represented the state shown in FIG. 9 by the xz coordinate system 図9において三角形OP’Qを取り出した状態を示す図FIG. 9 is a diagram showing a state in which the triangle OP′Q is taken out in FIG. 図8においてDirectionBから見た図であり映像画面(直線Ops上)において第4象現がクリックされた場合にクリックされた点Pを点P’(第1象現上)に変換するための図Converted to Figure a and image screen viewed from DirectionB 8 (linear O p O s on) in the fourth quadrant point a point P which is clicked when is clicked P '(first quadrant above) Illustration for 図9に示す状態をx−y座標系で表した図The figure which represented the state shown in FIG. 9 by xy coordinate system 図9に示す状態をx−z座標系で表した図The figure which represented the state shown in FIG. 9 by the xz coordinate system 図9において三角形OP’Qを取り出した状態を示す図FIG. 9 is a diagram showing a state in which the triangle OP′Q is taken out in FIG. 映像画面(直線Ops上)と撮像機器との関係をx−y座標系で表した図The figure which represented the relationship between a video screen (on the straight line O p O s ) and an imaging device in an xy coordinate system. 図17に示す状態をy−z座標で捉えた図The figure which caught the state shown in FIG. 17 by yz coordinate クリックされた点Pが映像画面の中心となるための所定のパン角度と所定のチルト角度の関係を示す図The figure which shows the relationship between the predetermined pan angle and the predetermined tilt angle for the clicked point P to become the center of a video screen 図19に示す状態をx−y座標系で表した図The figure which represented the state shown in FIG. 19 by xy coordinate system パン角度の指令値θpanを求めるために図19に示す状態をx−z座標系で表した図FIG. 19 is a diagram showing the state shown in FIG. 19 in the xz coordinate system for obtaining the pan angle command value θ pan . 図19において三角形OPQを取り出した状態を示す図FIG. 19 is a diagram showing a state in which the triangle OPQ is taken out in FIG. CPUによるパン角度及びチルト角度の算出処理の処理動作を示すフローチャートThe flowchart which shows the processing operation | movement of the calculation process of pan angle and tilt angle by CPU.

符号の説明Explanation of symbols

11 台座
12 パン軸旋回軸
13 パン軸モータ
14 制御部
15 チルト軸モータ
16 チルト軸旋回軸
17 接着部
18 パン軸動作
19 撮像機器
20 チルト軸動作
21 CPU
22 パン軸モータ
23 チルト軸モータ
31 パン動作
32 チルト動作
33 映像画面
51 座標をP(Px,Py)とした映像画面上において指定された点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Base 12 Pan axis turning axis 13 Pan axis motor 14 Control part 15 Tilt axis motor 16 Tilt axis turning axis 17 Adhesion part 18 Pan axis operation | movement 19 Imaging equipment 20 Tilt axis operation | movement 21 CPU
22 Pan axis motor 23 Tilt axis motor 31 Pan operation 32 Tilt operation 33 Video screen 51 Point specified on video screen with coordinate P (Px, Py)

Claims (2)

パン軸及びチルト軸に設けられた撮像機器を備え、該撮像機器の映像画面の任意の箇所が指定されたときに、該指定された箇所が映像画面の中心に位置するように制御するカメラ制御装置であって、
前記撮像機器を取り巻く空間に前記撮像機器を中心とした球を設けるとともに、前記映像画面を前記球に接する平面として前記空間に設ける空間設定手段と、
前記撮像機器の視野角と前記映像画面の解像度との三角関数の関係を基に、前記空間に対して3次元の座標軸を用いて絶対座標を与える絶対座標付与手段と、
前記絶対座標付与手段によって与えられた絶対座標情報を基に、前記指定された箇所が前記映像画面の中心に位置すべく前記撮像機器のパン角度及びチルト角度を算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出されたパン角度及びチルト角度に基づいて前記撮像機器に対するパンの動作及びチルトの動作を行わせるカメラ視野移動手段と、
を有することを特徴とするカメラ制御装置。
Camera control including an imaging device provided on the pan axis and the tilt axis, and controlling so that the designated location is positioned at the center of the video screen when an arbitrary location on the video screen of the imaging device is designated A device,
A space setting means for providing a sphere centered on the imaging device in a space surrounding the imaging device and providing the video screen in the space as a plane in contact with the sphere;
Based on a trigonometric relationship between the viewing angle of the imaging device and the resolution of the video screen, absolute coordinate giving means for giving absolute coordinates to the space using a three-dimensional coordinate axis;
Based on the absolute coordinate information given by the absolute coordinate giving means, calculating means for calculating the pan angle and tilt angle of the imaging device so that the designated location is located at the center of the video screen;
Camera visual field moving means for performing panning and tilting operations on the imaging device based on the pan angle and tilt angle calculated by the calculation unit;
A camera control device comprising:
パン軸及びチルト軸に設けられた撮像機器の映像画面の任意の箇所が指定されたときに、該指定された箇所が映像画面の中心に位置するように制御するカメラ制御方法であって、前記撮像機器を取り巻く空間に前記撮像機器を中心とした球を設ける第1のステップと、前記映像画面を前記球に接する平面として前記空間に設ける第2のステップと、
前記撮像機器の視野角と前記映像画面の解像度との三角関数の関係を基に、前記空間に対して3次元の座標軸を用いて絶対座標を与える第3のステップと、
前記第3のステップにより与えられた絶対座標情報を基に、前記指定された箇所が前記映像画面の中心に位置すべく前記撮像機器のパン角度及びチルト角度を算出する第4のステップと、
前記第4のステップにより算出されたパン角度及びチルト角度に基づいて前記撮像機器に対するパンの動作及びチルトの動作を行わせる第5のステップと、
を含むことを特徴とするカメラ制御方法。
A camera control method for controlling an arbitrary position of a video screen of an imaging device provided on a pan axis and a tilt axis so that the specified position is positioned at the center of the video screen, A first step of providing a sphere centered on the imaging device in a space surrounding the imaging device; a second step of providing the video screen in the space as a plane in contact with the sphere;
A third step of giving absolute coordinates to the space using a three-dimensional coordinate axis based on a trigonometric relationship between the viewing angle of the imaging device and the resolution of the video screen;
A fourth step of calculating a pan angle and a tilt angle of the imaging device so that the designated location is positioned at the center of the video screen based on the absolute coordinate information given in the third step;
A fifth step of performing a pan operation and a tilt operation on the imaging device based on the pan angle and the tilt angle calculated in the fourth step;
A camera control method comprising:
JP2004187717A 2004-06-25 2004-06-25 Camera controller, and camera control method Pending JP2006013854A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004187717A JP2006013854A (en) 2004-06-25 2004-06-25 Camera controller, and camera control method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004187717A JP2006013854A (en) 2004-06-25 2004-06-25 Camera controller, and camera control method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006013854A true JP2006013854A (en) 2006-01-12

Family

ID=35780565

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004187717A Pending JP2006013854A (en) 2004-06-25 2004-06-25 Camera controller, and camera control method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006013854A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007100043A1 (en) * 2006-03-02 2007-09-07 Toa Corporation Camera control device and camera control method
CN102331792A (en) * 2011-06-24 2012-01-25 天津市亚安科技电子有限公司 Method and system for controlling presetting bit of holder
KR101704427B1 (en) * 2016-11-03 2017-02-10 (주)나인정보시스템 The method for correcting PTZ distortion of automatic tracking PTZ camera
CN110058475A (en) * 2018-12-03 2019-07-26 叠境数字科技(上海)有限公司 The angle regulation method of camera, the holder of adjustable camera angle and holder camera

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007100043A1 (en) * 2006-03-02 2007-09-07 Toa Corporation Camera control device and camera control method
JP2007235696A (en) * 2006-03-02 2007-09-13 Toa Corp Camera control apparatus and camera control method
CN102331792A (en) * 2011-06-24 2012-01-25 天津市亚安科技电子有限公司 Method and system for controlling presetting bit of holder
KR101704427B1 (en) * 2016-11-03 2017-02-10 (주)나인정보시스템 The method for correcting PTZ distortion of automatic tracking PTZ camera
CN110058475A (en) * 2018-12-03 2019-07-26 叠境数字科技(上海)有限公司 The angle regulation method of camera, the holder of adjustable camera angle and holder camera

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102458415B1 (en) System and method for automatic hand-eye calibration of vision system for robot motion
WO2020024178A1 (en) Hand-eye calibration method and system, and computer storage medium
JP4191080B2 (en) Measuring device
JP5538667B2 (en) Position / orientation measuring apparatus and control method thereof
JP5586765B2 (en) Camera calibration result verification apparatus and method
JP2008254150A (en) Teaching method and teaching device of robot
KR20140008262A (en) Robot system, robot, robot control device, robot control method, and robot control program
WO2020252632A1 (en) Coordinate system calibration method, device, and computer readable medium
JPWO2017146202A1 (en) Three-dimensional shape data and texture information generation system, photographing control program, and three-dimensional shape data and texture information generation method
WO2020063058A1 (en) Calibration method for multi-degree-of-freedom movable vision system
JP4802012B2 (en) Camera control apparatus and camera control method
WO2011118476A1 (en) Three dimensional distance measuring device and method
KR101320712B1 (en) Method for aligning rotation axis of two-axis rotation stage using alignment mark and apparatus thereof
KR101111503B1 (en) Apparatus for controlling Pan/Tilt/Zoom camera in omnidirectional and method for the same
US20090281662A1 (en) Simulator for visual inspection apparatus
CN115972192A (en) 3D computer vision system with variable spatial resolution
JP2012071394A (en) Simulation system and simulation program therefor
CN106996769A (en) A kind of active pose fast relocation method without camera calibration
JP4132068B2 (en) Image processing apparatus, three-dimensional measuring apparatus, and program for image processing apparatus
JP2006013854A (en) Camera controller, and camera control method
JPH1079027A (en) Image processing device for mobile camera
JP2778376B2 (en) Camera viewpoint change method
JP2005150902A (en) Photographing system, and method for determining photographing control information
JP2005186193A (en) Calibration method and three-dimensional position measuring method for robot
JP5610579B2 (en) 3D dimension measuring device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070521

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20070613

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090904

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090915

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20091120

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100126