JP3992023B2 - Surveillance camera device - Google Patents
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Description
本発明は、パン回転及びチルト回転が可能な監視カメラ装置に関し、特に、効率的なオートトレースを可能にしたものである。 The present invention relates to a surveillance camera device capable of pan rotation and tilt rotation, and particularly enables efficient auto-trace.
従来、カメラとカメラの回転台とをドーム型のハウジングに収めた監視カメラが市販されており、この監視カメラは、回転台の動作により、水平方向のカメラの回転(パン)と垂直方向のカメラの回転(チルト)とを合わせて行うことができるため、複合カメラと呼ばれている。従来の複合カメラは、パン方向に360度のエンドレスの回転が可能であり、チルト方向に0度から90度、即ち、水平から垂直の方向までの回転が可能である。 Conventionally, a surveillance camera in which a camera and a camera turntable are housed in a dome-shaped housing is commercially available. This surveillance camera operates by rotating the pan (horizontal) and moving the camera in the vertical direction by operating the turntable. This is called a composite camera because the rotation (tilt) can be performed together. The conventional composite camera can rotate 360 degrees in the pan direction, and can rotate in the tilt direction from 0 degrees to 90 degrees, that is, from the horizontal to the vertical direction.
本発明の発明者等のグループでは、これをさらに改良し、パン方向に360度のエンドレス回転を行い、チルト方向に180度回転する新しい複合カメラを開発した。この複合カメラは、移動方向の自由度が増したことにより、目標のカメラ位置まで最短経路を通って迅速に移動することができる。 The group of inventors of the present invention has further improved this, and has developed a new composite camera that performs endless rotation of 360 degrees in the pan direction and rotates 180 degrees in the tilt direction. This composite camera can move quickly through the shortest path to the target camera position due to the increased degree of freedom in the direction of movement.
この複合カメラは、図5の側断面図及び図6の平面図に示すように、円筒形のカメラベース107と半球状のカメラカバーとから成るハウジング内に、監視用のカメラ102と、カメラ102を直接保持するチルト回転台105と、360度のエンドレス回転が可能なパン回転台103と、パン回転台103に立設された一対の支柱113と、この支柱113にチルト回転台105を軸支するチルト回転軸106と、ハウジング内への電源の供給や電気信号の入出力のための接点として作用するスリップリング112とを備えており、その他に図示を省略しているが、パン回転台103やチルト
回転台104の回転機構、回転の駆動源となるモータ、モータの駆動制御部、映像信号を増幅する増幅回路、複合カメラの動作を制御する制御部などを備えている。また、パン方向の回転基点を定めるため、ハウジングの基点位置に磁石117が固定され、パン回転台103には、この磁石117の磁界を検知する原点ホール素子32が設置されている。
As shown in the side sectional view of FIG. 5 and the plan view of FIG. 6, this composite camera is provided with a surveillance camera 102, a camera 102, and a housing formed of a cylindrical camera base 107 and a hemispherical camera cover. A tilt turntable 105 that directly holds the pan, a pan turntable 103 capable of 360-degree endless rotation, a pair of columns 113 erected on the pan turntable 103, and the tilt turntable 105 supported by the column 113. A tilt rotation shaft 106 and a slip ring 112 acting as a contact point for supplying power to the housing and inputting / outputting electric signals. And a rotation mechanism of the tilt turntable 104, a motor as a rotation drive source, a motor drive control unit, an amplification circuit for amplifying a video signal, a control unit for controlling the operation of the composite camera, and the like. Further, in order to determine the rotation base point in the pan direction, a magnet 117 is fixed at the base point position of the housing, and an origin Hall element 32 that detects the magnetic field of the magnet 117 is installed on the pan rotation table 103.
カメラ102を保持するチルト回転台105は、チルト回転軸106を中心に180度に渡って回転が可能であり、その結果、カメラ102は、図5のA点(108)の方向から、最下点B(109)を通過して、C点(110)の方向まで可逆的に向きを変えることができる。 The tilt turntable 105 that holds the camera 102 can rotate 180 degrees around the tilt rotation axis 106. As a result, the camera 102 moves from the direction of point A (108) in FIG. The direction can be reversibly changed through the point B (109) to the direction of the point C (110).
また、パン回転台103は、その回転軌跡206を図6に示すように、360度に渡って水平方向に回転することができる。 Further, the pan turntable 103 can rotate the rotation locus 206 in the horizontal direction over 360 degrees as shown in FIG.
また、スリップリング112は、固定部から可動部への電源供給や、固定部と可動部との間の電気信号の導通を実現する。 In addition, the slip ring 112 realizes power supply from the fixed portion to the movable portion and electrical signal conduction between the fixed portion and the movable portion.
従って、この複合カメラを天井に取り付け、遠隔制御によりチルト回転台105の回転角度を調整し、パン回転台103を所定の方向に回転させることによって、監視域の全ての方向をカメラ102で撮影することができる。 Therefore, by attaching this composite camera to the ceiling, adjusting the rotation angle of the tilt turntable 105 by remote control, and rotating the pan turntable 103 in a predetermined direction, the camera 102 captures all directions in the monitoring area. be able to.
図7は、この複合カメラの内部構成を機能ブロックで表している。パン回転台103及びチルト回転台105の回転制御機構として、回転するモータ24、28と、モータ24、28の回転数を検出するエンコーダ25、29と、エンコーダ25、29の検出結果を基にモータ24、28を駆動するモータドライバ23、27と、モータ24、28の回転を減速してパン回転台103及びチルト回転台105に伝える減速機構26、30と、パンの基点に配置された磁石117の磁界に感応す
る、パン回転台103に設置された原点ホール素子32と、チルトの端点位置に配置された磁石の磁界に感応する、チルト回転台105に180度離間して設置された端点ホール素子33と、ホール素子32、33の検知信号からパンの原点及びチルトの端点を検出するホール素子検出部31と、ホール素子検出部31の検出結果を基にモータドライバ23、27を制御するモータ制御部22とを備えている。
FIG. 7 shows the internal configuration of this composite camera in function blocks. As the rotation control mechanism of the pan turntable 103 and the tilt turntable 105, the motors 24 and 28 that rotate, the encoders 25 and 29 that detect the rotation speed of the motors 24 and 28, and the motors based on the detection results of the encoders 25 and 29 Motor drivers 23 and 27 for driving 24 and 28; speed reduction mechanisms 26 and 30 for decelerating the rotation of the motors 24 and 28 and transmitting them to the pan turntable 103 and the tilt turntable 105; and a magnet 117 arranged at the base point of the pan An origin hall element 32 located on the pan turntable 103 that is sensitive to the magnetic field of the head and an end point hall located 180 degrees apart from the tilt turntable 105 that is sensitive to the magnetic field of the magnet located at the end position of the tilt. The element 33, the Hall element detection unit 31 that detects the origin of the pan and the end point of the tilt from the detection signals of the Hall elements 32 and 33, and the motor that controls the motor drivers 23 and 27 based on the detection result of the Hall element detection unit 31 And a control unit 22.
また、カメラレンズ部の制御機構として、ズーム及びフォーカス調整のためのステッパモータ36、40と、ステッパモータ36、40に駆動用のパルスを出力するモータドライバ35、39と、ステッパモータ36、40の回転を減速してレンズ機構に伝える減速機構37、41と、ズーム調整の限界を検出するリミットスイッチまたはフォトインタラプタ38と、フォーカス調整の限界を検出するフォトインタラプタ42と、モータドライバ35、39を制御するレンズ制御部34と、アイリスを調整するドライバ43とを備えている。 Further, as a control mechanism of the camera lens unit, stepper motors 36 and 40 for zoom and focus adjustment, motor drivers 35 and 39 for outputting drive pulses to the stepper motors 36 and 40, and stepper motors 36 and 40 Controls deceleration mechanisms 37 and 41 that transmit rotation speed to the lens mechanism, limit switch or photo interrupter 38 that detects the limit of zoom adjustment, photo interrupter 42 that detects the limit of focus adjustment, and motor drivers 35 and 39 A lens control unit 34 for adjusting the iris and a driver 43 for adjusting the iris.
また、映像信号を出力するカメラ部として、撮像を行うCCD44と、映像信号を符号化するDSP45と、画像データの書き込み・読み出しを行う画像メモリ46とを備えている。 In addition, the camera unit that outputs the video signal includes a CCD 44 that performs imaging, a DSP 45 that encodes the video signal, and an image memory 46 that writes and reads image data.
さらに、コントローラから入力する制御信号に基づいて複合カメラの動作を制御するカメラ制御部21と、データを蓄積するメモリ(E2PROM)47と、時間をカウントするタイマ49とを備えている。 Furthermore, a camera control unit 21 for controlling the operation of the composite camera based on a control signal input from the controller, a memory (E2PROM) 47 for storing data, and a timer 49 for counting time are provided.
また、この複合カメラは、図8に示すように、同軸ケーブル16を通じてコントローラ12及びモニタ13に接続し、または、図9に示すように、通信伝送手段のRS485によりパソコン19に接続して制御される。 The composite camera is controlled by being connected to the controller 12 and the monitor 13 through the coaxial cable 16 as shown in FIG. 8, or connected to the personal computer 19 by the RS485 of the communication transmission means as shown in FIG. The
また、ここでは、コントローラ12またはパソコン19に一台の複合カメラ11が接続する場合を示しているが、複数の複合カメラをコントローラ12やパソコン19に接続して、それらの複合カメラを制御することも可能である。 In addition, here, the case where one composite camera 11 is connected to the controller 12 or the personal computer 19 is shown, but a plurality of composite cameras are connected to the controller 12 or the personal computer 19 to control those composite cameras. Is also possible.
この複合カメラでは、パン方向のモータ24の回転を検出するエンコーダ25の出力パルスがモータ制御部22に伝えられ、また、原点ホール素子32によるパンの基点の検出時点が、ホール検出部31を通じてモータ制御部22に伝えられる。モータ制御部22は、パン回転台が一回転する間にエンコーダ25から出力されるパルス数をpとするとき、原点ホール素子32がパンの基点を検出してからのエンコーダ25の出力パルス数mをカウントし、
Pt=m×360/p
により、現在のパン角度Ptを算出する。算出された現在のパン角度Ptはメモリ47で保持される。
In this composite camera, the output pulse of the encoder 25 that detects the rotation of the motor 24 in the pan direction is transmitted to the motor control unit 22, and the time point at which the origin hall element 32 detects the pan base point is transmitted through the hall detection unit 31. This is transmitted to the control unit 22. When the number of pulses output from the encoder 25 during the one rotation of the pan turntable is p, the motor control unit 22 outputs m the number of output pulses from the encoder 25 after the origin Hall element 32 detects the pan base point. Count
Pt = m × 360 / p
Thus, the current pan angle Pt is calculated. The calculated current pan angle Pt is held in the memory 47.
また、同様に、チルト方向のモータ28の回転を検出するエンコーダ29の出力パルスがモータ制御部22に伝えられ、また、端点ホール素子33によるチルト端点の検出時点が、ホール検出部31を通じてモータ制御部22に伝えられる。モータ制御部22は、チルト回転台が半回転する間にエンコーダ29から出力されるパルス数をqとするとき、端点ホール素子33がチルトの端点を検出してからのエンコーダ29の出力パルス数nをカウントし、
Tt=90−(n×180/q)
により、現在のチルト角度Ttを算出する。即ち、チルト角は、真下の方向を0度として角度が算出される。チルト角の取り得る範囲は+90度から−90度までである。算出された現在のチルト角度Ttはメモリ47で保持される。
Similarly, the output pulse of the encoder 29 that detects the rotation of the motor 28 in the tilt direction is transmitted to the motor control unit 22, and the detection time of the tilt end point by the end point hall element 33 is controlled by the motor through the hall detection unit 31. Reported to Part 22. When the number of pulses output from the encoder 29 during the half rotation of the tilt turntable is q, the motor control unit 22 outputs the number n of pulses output from the encoder 29 after the end point Hall element 33 detects the end point of the tilt. Count
Tt = 90− (n × 180 / q)
Thus, the current tilt angle Tt is calculated. That is, the tilt angle is calculated with the direction immediately below as 0 degrees. The range in which the tilt angle can be taken is from +90 degrees to -90 degrees. The calculated current tilt angle Tt is held in the memory 47.
また、レンズ部で撮影される画像の画角は、ズーム量を規定するステッパモータ36の回転量で決まり、これはステッパモータ36に出力されるパルス数によって決まる。同様に、レンズ部の焦点距離は、ステッパモータ40に出力されるパルス数によって決まる。レンズ
制御部34は、ステッパモータ36、40を正方向に回転するために出力されたパルスを+に、負方向に回転するために出力されたパルスを−にカウントして、モータドライバ35、39から出力されたパルス数を累積する。この累積パルス数は、現在の画角Zt及び焦点距離Ftを表すデータとしてメモリ47で保持される。
Further, the angle of view of the image photographed by the lens unit is determined by the rotation amount of the stepper motor 36 that defines the zoom amount, and this is determined by the number of pulses output to the stepper motor 36. Similarly, the focal length of the lens unit is determined by the number of pulses output to the stepper motor 40. The lens control unit 34 counts the pulses output to rotate the stepper motors 36 and 40 in the positive direction to + and the pulses output to rotate in the negative direction to −, and outputs the motor drivers 35 and 39 to the motor drivers 35 and 39. Accumulate the number of pulses output from. This accumulated pulse number is held in the memory 47 as data representing the current angle of view Zt and focal length Ft.
こうして、メモリ47には、複合カメラの現在の状態量を表すデータとして、Pt、Tt、Zt及びFtが保持される。 Thus, the memory 47 holds Pt, Tt, Zt and Ft as data representing the current state quantity of the composite camera.
この複合カメラの動作を制御する場合は、図8のコントローラ12や図9のパソコン19からコマンドが送信される。複合カメラ11のカメラ制御部21は、受信したコマンドを解釈して各部の動作を制御する。 When controlling the operation of the composite camera, a command is transmitted from the controller 12 in FIG. 8 or the personal computer 19 in FIG. The camera control unit 21 of the composite camera 11 interprets the received command and controls the operation of each unit.
例えば、プリセットポジションを設定する場合には、操作者は、コントローラ12からカメラの方向を遠隔操作して複合カメラ11のカメラ位置を目標のプリセットポジションに向ける。 For example, when setting a preset position, the operator remotely controls the direction of the camera from the controller 12 and directs the camera position of the composite camera 11 to the target preset position.
カメラの方向を変えるために操作者がコントローラ12のジョイスティック14を傾けると、この操作に応じて、コントローラ12からは、カメラの速度制御を指令するコマンドとともに、図10に示すように、傾いたジョイスティック14のx軸成分を表すデータVpanとy軸成分を表すデータVtiltとが複合カメラ11に送信される。複合カメラ11のカメラ制御部21は、受信したコマンドを解釈して、データVpan及びデータVtiltをモータ制御部22に送り、モータ制御部22は、Vpanの速度でパン回転を行うようにモータドライバ23を制御し、Vtiltの速度でチルト回転を行うようにモータドライバ27を制御する。 When the operator tilts the joystick 14 of the controller 12 in order to change the direction of the camera, in response to this operation, the controller 12 sends a tilted joystick as shown in FIG. 10 together with a command for commanding the camera speed control. Data Vpan representing 14 x-axis components and data Vtilt representing y-axis components are transmitted to the composite camera 11. The camera control unit 21 of the composite camera 11 interprets the received command, sends the data Vpan and data Vtilt to the motor control unit 22, and the motor control unit 22 performs the pan rotation at the speed of Vpan. And the motor driver 27 is controlled to perform tilt rotation at the speed of Vtilt.
また、操作者がジョイステックを中立位置に戻すと、同様に、コマンドとともにVpan=0、Vtilt=0のデータが複合カメラに送られ、チルト方向及びパン方向の回転が停止される。 When the operator returns the joystick to the neutral position, similarly, data of Vpan = 0 and Vtilt = 0 are sent to the composite camera together with the command, and the rotation in the tilt direction and the pan direction is stopped.
カメラが向きを変えるとき、前述するように、現在のカメラの状態量を表すPt、Tt、Zt及びFtのデータが更新されて保持される。 When the camera changes its direction, as described above, data of Pt, Tt, Zt, and Ft representing the current state of the camera is updated and held.
複合カメラ11が目標の方向に向いたことをモニタ画面で確認した操作者は、必要に応じてズーム量を遠隔操作した後、コントローラ12またはパソコン19から、プリセット設定の指示とそのプリセットポジションのIDとを入力する。このIDを含むプリセット設定指示コマンドは複合カメラ11に送出され、カメラ制御部21は、コマンドを解釈して、複合カメラの現在の状態量を表すPt、Tt、Zt及びFtのデータをIDとともにメモリ47に蓄積する。 After confirming on the monitor screen that the composite camera 11 is facing the target direction, the operator remotely controls the zoom amount as necessary, and then instructs the preset setting and the ID of the preset position from the controller 12 or the personal computer 19. Enter. The preset setting instruction command including this ID is sent to the composite camera 11, and the camera control unit 21 interprets the command and stores data of Pt, Tt, Zt and Ft representing the current state quantity of the composite camera together with the ID. Accumulate in 47.
こうした操作を繰り返すことにより、メモリ47には、図11に示すように、複数のプリセットポジションが設定される。 By repeating these operations, a plurality of preset positions are set in the memory 47 as shown in FIG.
次に、操作者が、コントローラ12またはパソコン19からプリセットポジションのID(例えば、ID=2)を指定してプリセットポジションの撮影を指示した場合には、複合カメラ11のカメラ制御部21は、受信したコマンドを解釈して、メモリ47からID=2のプリセットポジションの状態量P2、T2、Z2及びF2と現在の状態量Pt、Tt、Zt及びFtとを読み出し、現在のカメラ位置からID=2のプリセットポジションへの最短経路を求める。 Next, when the operator designates the preset position ID (for example, ID = 2) from the controller 12 or the personal computer 19 to instruct the photographing of the preset position, the camera control unit 21 of the composite camera 11 receives it. The state quantities P2, T2, Z2 and F2 of the preset position of ID = 2 and the current state quantities Pt, Tt, Zt and Ft are read from the memory 47 and ID = 2 from the current camera position. Find the shortest path to the preset position.
現在のカメラ位置からID=2のプリセットポジションへの移動経路は、4通り存在する。 There are four movement paths from the current camera position to the preset position of ID = 2.
第1は、右旋回のパン回転と、同一領域内でのチルト回転(現在のチルト角が正領域にある場合には正領域内でのチルト回転、また、現在のチルト角が負領域にある場合には負領域内でのチルト回転)とによってプリセットポジションに到達する経路
第2は、左旋回のパン回転と、同一領域内でのチルト回転とによってプリセットポジションに到達する経路
第3は、異なる領域に移るチルト回転(0度を通過して正領域から負領域に、または負領域から正領域に移動するチルト回転)と、右旋回のパン回転とによってプリセットポジションに到達する経路
第4は、異なる領域に移るチルト回転と、左旋回のパン回転とによってプリセットポジションに到達する経路
この各移動経路でのパン回転角及びチルト回転角は、図12のようになる。複合カメラ11のカメラ制御部21は、各移動経路のパン回転角及びチルト回転角の内、大きい方の回転角に着目して、その回転角が最も小さい移動経路を最短経路として選択する。これは、目標のプリセットポジションへ移動するためにパン方向の回転とチルト方向の回転とを並行して行う場合に、パン回転角及びチルト回転角の内、大きい方の回転角によってプリセットポジションへの到達時間が決まるからである。
First, right-turn pan rotation and tilt rotation in the same region (if the current tilt angle is in the positive region, tilt rotation in the positive region, and the current tilt angle is in the negative region) In some cases, the path to reach the preset position by tilt rotation in the negative area) The second is the path to reach the preset position by left-turn pan rotation and tilt rotation in the same area. A path to reach the preset position by tilt rotation moving to a different area (tilt rotation moving from 0 degree to positive area or negative area or moving from negative area to positive area) and right-turn pan rotation Is a path to reach a preset position by tilt rotation moving to different regions and left-turn pan rotation. The pan rotation angle and tilt rotation angle in each movement path are as shown in FIG. The camera control unit 21 of the composite camera 11 pays attention to the larger rotation angle among the pan rotation angle and tilt rotation angle of each movement path, and selects the movement path having the smallest rotation angle as the shortest path. This is because when the rotation in the pan direction and the rotation in the tilt direction are performed in parallel in order to move to the target preset position, the larger one of the pan rotation angle and the tilt rotation angle is set to the preset position. This is because the arrival time is determined.
カメラ制御部21は、最短経路を選択すると、モータ制御部22に対して、選択した移動経路でのパン回転角及びチルト回転角だけパン及びチルト回転するように指示し、また、レンズ制御部34に対して、ズーム用のステッパモータ36に(Z2−Zt)のパルスを、また、フォーカス用のステッパモータ36に(F2−Ft)のパルスを出力するように指示する。 When the shortest path is selected, the camera control unit 21 instructs the motor control unit 22 to perform pan and tilt rotation by the pan rotation angle and the tilt rotation angle in the selected movement path, and the lens control unit 34 On the other hand, the zoom stepper motor 36 is instructed to output a pulse (Z2-Zt) and the focus stepper motor 36 is output a pulse (F2-Ft).
モータドライバ23は、モータ制御部22を通じて指示されたパン回転角だけモータ24を回転し、エンコーダ25の出力から、指示された角度だけモータ24が回転したことを検出すると、モータ24の回転を停止する。同様に、モータドライバ27は、モータ制御部22を通じて指示されたチルト回転角だけモータ28を回転し、エンコーダ29の出力から、指示された角度だけモータ28が回転したことを検出すると、モータ28の回転を停止する。その結果、カメラはプリセットポジションID=2の位置に向き、プリセット設定時のレンズ状態で撮影が開始される。なお、アイリスは、その時の被写体の明るさに応じてドライバ43を起動して調整する。 The motor driver 23 rotates the motor 24 by the pan rotation angle instructed through the motor control unit 22, and stops the rotation of the motor 24 when detecting that the motor 24 has rotated by the instructed angle from the output of the encoder 25. To do. Similarly, when the motor driver 27 rotates the motor 28 by the tilt rotation angle instructed through the motor control unit 22 and detects from the output of the encoder 29 that the motor 28 has rotated by the instructed angle, Stop rotation. As a result, the camera is directed to the position of preset position ID = 2, and photographing is started in the lens state at the time of preset setting. Note that the iris is adjusted by activating the driver 43 in accordance with the brightness of the subject at that time.
CCD44はカメラが向けられた方向の画像を撮像し、その映像信号は、DSP45で符号化された後、画像メモリ46に書き込まれ、次いで、画像メモリ46から読み出されてモニタ13に出力される。 The CCD 44 captures an image in the direction in which the camera is directed, and the video signal is encoded by the DSP 45 and then written to the image memory 46, and then read from the image memory 46 and output to the monitor 13. .
このとき、選択された最短経路において、チルト回転が0度を通過して異なる領域に移る場合(即ち、第3または第4の移動経路を選択した場合)には、画像メモリ46からの画像データの読み出しを、それまでとは逆の順序で行う。こうすることにより、モニタ13に表示される画像の逆転を防ぐことができる。 At this time, when the tilt rotation passes through 0 degrees and moves to a different region in the selected shortest path (that is, when the third or fourth movement path is selected), the image data from the image memory 46 is displayed. Are read out in the reverse order. By doing so, it is possible to prevent the image displayed on the monitor 13 from being reversed.
また、実際に画像データの読み出し方向を切り換える点(カメラ方向)として、チルト角が0度以外の2点を設定し、一方の点を超えてチルト角が−側に進む場合に画像データの読み出し方向を切り換え、また、他方の点を超えてチルト角が+側に進む場合に、画像データの読み出し方向の切り換え解除を行うようにしても良い。このように、画像データの読み出し方向の切り換えにヒステリシスを持たせることにより、切換点近辺での頻繁な画像反転の発生を防止できる。 Also, two points other than the tilt angle of 0 degree are set as points for actually switching the image data reading direction (camera direction), and the image data is read when the tilt angle advances to the minus side beyond one point. When the direction is switched and the tilt angle advances to the + side beyond the other point, the switching of the image data reading direction may be canceled. Thus, by providing hysteresis in switching of the reading direction of image data, it is possible to prevent frequent image inversion near the switching point.
また、複数のプリセットポジションを記憶した複合カメラに、各プリセットポジション
を順番に自動的に監視する監視動作、即ち、オートトレースを行わせることも可能である。
It is also possible to cause the composite camera storing a plurality of preset positions to perform a monitoring operation for automatically monitoring each preset position in order, that is, auto trace.
しかし、プリセットポジションが多数に及ぶ場合には、オートトレースでのプリセットポジションの監視順序を効率的に設定しないと、複合カメラは無駄な動きをすることになり、迅速な監視動作を実現することができない。このプリセットポジションの監視順序を、監視カメラの操作者が設定するとなると、可成り難しい作業になる。 However, if there are a large number of preset positions, unless the monitoring order of the preset positions in auto trace is set efficiently, the composite camera will move wastefully, and a quick monitoring operation can be realized. Can not. If the operator of the surveillance camera sets the monitoring order of the preset positions, it will be quite difficult work.
本発明は、こうした課題を解決するものであり、多数登録したプリセットポジションを順次移動する監視動作の中で、効率的な移動経路を自動的に設定することができる監視カメラを提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve such problems, and it is an object of the present invention to provide a surveillance camera capable of automatically setting an efficient movement path in a surveillance operation in which a large number of preset positions are sequentially moved. It is said.
本発明では、パン回転及びチルト回転を行い、複数のプリセットポジションをトレースする監視カメラ装置において、前記複数のプリセットポジションの並び替えを行い、一巡した後のトレース動作として、並び替え後の前記プリセットポジションの始点と終点との間を移動したパン角度が180度に満たないときは往復動作を選択し、前記プリセットポジションの始点と終点との間を移動したパン角度が180度以上であるときはループ動作を選択する演算手段と、前記演算手段により選択されたトレース動作により二巡目以降のプリセットポジションのトレースを実行する制御手段とを設けている。 In the present invention, in the monitoring camera device that performs pan rotation and tilt rotation and traces a plurality of preset positions, the plurality of preset positions are rearranged, and the preset positions after the rearrangement are traced as a trace operation after one round. When the pan angle moved between the start point and the end point is less than 180 degrees , the reciprocating operation is selected, and when the pan angle moved between the start point and the end point of the preset position is 180 degrees or more, a loop is selected. An operation means for selecting an operation and a control means for executing tracing of preset positions after the second round by the trace operation selected by the operation means are provided.
そのため、この監視カメラは、プリセットポジションの分布状況に応じて、往復動作またはループ動作の内、効率的な方を自動選択することができる。 Therefore, this surveillance camera can automatically select the more efficient one of the reciprocating operation and the loop operation according to the distribution of preset positions.
以上の説明から明らかなように、本発明の監視カメラ装置は、各プリセットポジションの監視を繰り返して行う場合に、プリセットポジションの分布状況に応じて、往復動作またはループ動作を自動的に選択することができる。 As is clear from the above description, the surveillance camera device of the present invention automatically selects the reciprocating operation or the loop operation according to the distribution status of the preset positions when repeatedly monitoring each preset position. Can do.
(第1の実施形態)
第1の実施形態では、登録された複数のプリセットポジションを、指定された順序で、滑らかな移動経路を選択して移動する複合カメラについて説明する。
(First embodiment)
In the first embodiment, a composite camera that moves a plurality of registered preset positions by selecting a smooth movement path in a designated order will be described.
複合カメラの構成、複合カメラを制御するコントローラやパソコンの構成については、図5〜図12で示したものと変わりがない。 The configuration of the composite camera, the controller for controlling the composite camera, and the configuration of the personal computer are the same as those shown in FIGS.
従来の複合カメラは、複数のプリセットポジションを直線的に辿る移動経路を自動的に設定することはできる。しかし、従来の複合カメラに曲線移動を行わせる場合には、操作者が、実際に複合カメラのカメラ位置を少しずつ曲線に沿って動かし、その軌跡を複合カメラに覚え込ませる必要があった。この実施形態の複合カメラでは、それを自動的に行うことができる。 The conventional composite camera can automatically set a movement path that linearly follows a plurality of preset positions. However, in the case where the curve movement is performed by the conventional composite camera, it is necessary for the operator to actually move the camera position of the composite camera little by little along the curve and to remember the locus to the composite camera. This can be done automatically in the composite camera of this embodiment.
この複合カメラ11のカメラ制御部21は、コントローラ12やパソコン19から、プリセットポジションの監視順序を指定したオートトレースの指令を受けると、メモリ47に記憶している各プリセットポジションのパン及びチルト座標(Pi,Ti)を読み出し、各座標点を通るスプライン曲線を演算する。 When the camera control unit 21 of the composite camera 11 receives an auto-trace command specifying the preset position monitoring order from the controller 12 or the personal computer 19, the pan and tilt coordinates of each preset position stored in the memory 47 ( Pi, Ti) is read and a spline curve passing through each coordinate point is calculated.
スプライン曲線Sは、与えられたn個の点Q1、Q2、Q3、‥、Qnを通り、次の条件(1)(2)を満たす曲線である。
(1)点Q1から点Q2までの区間の曲線をS1、‥、点Qn-1から点Qnまでの区間の曲線
をSn-1としたとき、各区間の曲線Si(i=1,2,‥,n−1)がパラメータtのm次式として表現される。
(2)曲線Sは、始点Q1から終点Qnまで全区間で連続で、tに関する1階導関数、‥、(m−1)導関数が全て連続である。
The spline curve S is a curve that passes through given n points Q1, Q2, Q3,..., Qn and satisfies the following conditions (1) and (2).
(1) When the curve of the section from the point Q1 to the point Q2 is S1,... And the curve of the section from the point Qn-1 to the point Qn is Sn-1, the curve Si (i = 1, 2, , N-1) is expressed as an m-th order expression of the parameter t.
(2) The curve S is continuous in all the sections from the start point Q1 to the end point Qn, and the first-order derivatives with respect to t,..., (M−1) derivatives are all continuous.
点Q1、Q2、‥、Qnが与えられたときのスプライン曲線の求め方は公知であり、ワードプロセッサなどでも、指定された複数の点を通る曲線を描く場合に用いられている。 A method of obtaining a spline curve when points Q1, Q2,..., Qn are given is known, and is used in a word processor or the like to draw a curve passing through a plurality of designated points.
カメラ制御部21は、演算したスプライン曲線をメモリ47に記憶し、移動の軌跡がこのスプライン曲線と一致するように、モータ制御部22にパン回転及びチルト回転の制御を指令する。 The camera control unit 21 stores the calculated spline curve in the memory 47, and instructs the motor control unit 22 to control pan rotation and tilt rotation so that the movement locus coincides with the spline curve.
図1(a)は、スプライン曲線に沿って移動しながらプリセットポジション(白丸)を通過する複合カメラの移動経路を模式的に示している。また、図1(b)には、各プリセットポジション間を直線的に移動する従来の複合カメラの移動経路を対比して示している。複合カメラがスプライン曲線上を動くことにより、モニタ13には、撮影方向が滑らかに変化する画像が表示され、図1(b)のように、複合カメラが直線的に移動する場合の急角度の方向転換に伴う不自然な画像の変化を改善することができる。 FIG. 1A schematically shows a moving path of a composite camera passing through a preset position (white circle) while moving along a spline curve. FIG. 1B also shows a comparison of movement paths of a conventional composite camera that moves linearly between preset positions. As the composite camera moves on the spline curve, an image in which the shooting direction changes smoothly is displayed on the monitor 13, and the steep angle when the composite camera moves linearly as shown in FIG. It is possible to improve an unnatural image change caused by the direction change.
このように、この複合カメラは、登録された複数のプリセットポジションの監視順序が指定されたとき、そのプリセットポジションを指定された順序で通過する滑らかな移動経路を自動的に設定し、その移動経路に沿うオートトレースを自動的に実施することができる。 As described above, when a monitoring order of a plurality of registered preset positions is designated, the composite camera automatically sets a smooth movement path that passes through the preset positions in the designated order, and the movement path. Auto-tracing can be performed automatically.
(第2の実施形態)
第2の実施形態では、複数のプリセットポジションの監視順序を自動的に並べ換える複合カメラについて説明する。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, a composite camera that automatically rearranges the monitoring order of a plurality of preset positions will be described.
この複合カメラでは、カメラ制御部21が、まず、複数のプリセットポジション位置を表す点群に対して、パン軸またはチルト軸のどちらが支配的であるかを求める。 In this composite camera, the camera control unit 21 first determines whether the pan axis or the tilt axis is dominant with respect to a point group representing a plurality of preset position positions.
図2(a)は、このときの支配的な軸の求め方を示している。カメラ制御部21は、メモリ47に記憶されている各プリセットポジションのパン/チルト座標(Pi,Ti)を読み出し、このパン/チルト座標(Pi,Ti)の中で、最も大きいチルト座標Tmaxと最も小さいチルト座標Tminとの差分を取ることによりチルト角度の幅Aを求め、また、最も大きいパン座標Pmaxと最も小さいパン座標Pminとの差分を取ることによりパン角度の幅Bを求め、このAとBとの比A/Bを算出する。 FIG. 2A shows how to obtain the dominant axis at this time. The camera control unit 21 reads the pan / tilt coordinates (Pi, Ti) of each preset position stored in the memory 47, and among the pan / tilt coordinates (Pi, Ti), the largest tilt coordinate Tmax and the largest A difference between the tilt angle Tmin and the tilt angle width A is obtained, and a breadth angle width B is obtained by taking the difference between the largest pan coordinate Pmax and the smallest pan coordinate Pmin. The ratio A / B with B is calculated.
そして、図2(b)のように、A/Bが、A/B≧4であるときは、チルト軸が支配的な軸であると判定し、また、図2(c)のように、A/Bが、A/B≦1/4であるときは、パン軸が支配的な軸であると判定する。 Then, as shown in FIG. 2B, when A / B is A / B ≧ 4, it is determined that the tilt axis is the dominant axis, and as shown in FIG. When A / B is A / B ≦ 1/4, it is determined that the pan axis is the dominant axis.
A/B≧4であるとき、即ち、チルト軸が支配的な軸であるときは、チルト座標の昇順に各プリセットポジションを並べ換えてメモリ47に記憶し、また、A/B≦1/4であるとき、即ち、パン軸が支配的な軸であるときは、パン座標の昇順に各プリセットポジションを並べ換えてメモリ47に記憶する。 When A / B ≧ 4, that is, when the tilt axis is the dominant axis, the preset positions are rearranged in the ascending order of the tilt coordinates and stored in the memory 47, and A / B ≦ 1/4. In some cases, that is, when the pan axis is the dominant axis, the preset positions are rearranged in the ascending order of the pan coordinates and stored in the memory 47.
また、A/Bが、4>A/B>1/4のときは、図3に示すように、各プリセットポジションQiからの距離qiの和が最小である直線gを最小二乗法により求め、座標軸を直線gに変換したときの各プリセットポジションQiの座標値を算出し、この座標値の昇順に
各プリセットポジションの順序を並べ換えてメモリ47に記憶する。ただし、メモリ47に記憶する各プリセットポジションの座標値はパン/チルト座標(Pi,Ti)である。
When A / B is 4> A / B> 1/4, as shown in FIG. 3, a straight line g having a minimum sum of distances qi from each preset position Qi is obtained by the method of least squares. The coordinate value of each preset position Qi when the coordinate axis is converted into a straight line g is calculated, and the order of each preset position is rearranged in the ascending order of the coordinate value and stored in the memory 47. However, the coordinate values of each preset position stored in the memory 47 are pan / tilt coordinates (Pi, Ti).
オートトレースでは、メモリ47に記憶された順序で各プリセットポジションの監視が行われる。従って、図2(b)の場合は、Q1、Q2、‥、Q6の順にカメラが移動し、図2(c)の場合は、Q11、Q12、‥、Q16の順にカメラが移動し、また、図3の場合は、Q21、Q22、‥、Q26の順にカメラが移動する。 In the auto trace, each preset position is monitored in the order stored in the memory 47. Therefore, in the case of FIG. 2 (b), the camera moves in the order of Q1, Q2,..., Q6, and in the case of FIG. 2 (c), the camera moves in the order of Q11, Q12,. In the case of FIG. 3, the camera moves in the order of Q21, Q22,.
このように、この複合カメラでは、プリセットポジションを軸に沿って自動的に並べ替えた後、オートトレースを実施するため、移動経路の短縮化を図ることができ、監視動作における1サイクルの動作時間を短くすることができる。 As described above, in this composite camera, since the auto-trace is performed after the preset positions are automatically rearranged along the axis, the movement path can be shortened, and the operation time of one cycle in the monitoring operation can be achieved. Can be shortened.
なお、ここでは、A/Bの閾値を4及び1/4に設定しているが、この閾値は適宜変更することが可能である。また、常に、最小二乗法を用いて直線gを求め、それに基づいてプリセットポジションを並べ替えるようにしても良い。 Here, the threshold values for A / B are set to 4 and 1/4, but this threshold value can be changed as appropriate. Alternatively, the straight line g may always be obtained using the least square method, and the preset positions may be rearranged based on the straight line g.
(第3の実施形態)
第3の実施形態では、複数のプリセットポジションを連続的に繰り返して監視する場合に、往復動作またはループ動作(始点→終点の後、直接始点に移動する動作)の内、移動経路が短い方の動作を自動選択する複合カメラについて説明する。
(Third embodiment)
In the third embodiment, when a plurality of preset positions are continuously and repeatedly monitored, the reciprocating operation or the loop operation (the operation of moving directly from the start point to the end point and moving directly to the start point) has the shorter movement path. A composite camera that automatically selects an operation will be described.
この複合カメラのカメラ制御部21は、第2の実施形態と同様の手順で、複数のプリセットポジション位置を表す点群に対して、チルト角度の幅Aとパン角度の幅Bとの比A/Bを算出して支配的な軸を求める。 The camera control unit 21 of this composite camera performs a ratio A / of the tilt angle width A and the pan angle width B with respect to a point group representing a plurality of preset position positions in the same procedure as in the second embodiment. Calculate B to determine the dominant axis.
そして、チルト軸が支配的な軸である場合(A/B≧4)には、往復反転動作(図4(a))により複数のプリセットポジションを連続的に繰り返し監視する。 When the tilt axis is the dominant axis (A / B ≧ 4), a plurality of preset positions are continuously and repeatedly monitored by a reciprocal reversal operation (FIG. 4A).
また、パン軸が支配的な軸である場合(A/B≦1/4)には、始点と終点との間または各点の間の最大パン角度が180度に満たないときは、往復反転動作(図4(a))により複数のプリセットポジションを連続的に繰り返し監視し、始点と終点との間または各点の間の最大パン角度が180度以上であるときは、ループ動作(図4(b))により複数のプリセットポジションを連続的に繰り返し監視する。 When the pan axis is the dominant axis (A / B ≦ 1/4), when the maximum pan angle between the start point and the end point or between each point is less than 180 degrees, the reciprocal reversal operation (FIG. 4 (a)) by repeatedly monitoring the plurality of preset positions continuously, when the maximum panning angle between or between each point of the start point and the end point is on the 180 degrees or a loop operation (Fig. 4 (b)), a plurality of preset positions are continuously and repeatedly monitored.
また、A/Bが、4>A/B>1/4のときは、第2の実施形態で説明したように、各プリセットポジションQiからの距離qiの和が最小である直線g求め、座標軸を直線gに変換したときの各プリセットポジションQiの座標値に基づいて各プリセットポジションの順序を並べ換える。そして、この順序で各プリセットポジションを監視するときの始点と終点との間または各点の間の最大パン角度が180度に満たないときは、往復反転動作により複数のプリセットポジションを連続的に繰り返し監視し、始点と終点との間または各点の間の最大パン角度が180度以上であるときは、ループ動作により複数のプリセットポジションを連続的に繰り返し監視する。 When A / B is 4> A / B> 1/4, as described in the second embodiment, the straight line g having the minimum sum of the distances qi from each preset position Qi is obtained, and the coordinate axes The order of the preset positions is rearranged on the basis of the coordinate values of the preset positions Qi when. If the maximum pan angle between the start point and the end point when monitoring each preset position in this order or less than 180 degrees is less than 180 degrees , a plurality of preset positions are continuously repeated by the reciprocal reversal operation. When the maximum pan angle between the start point and the end point or between each point is 180 degrees or more, a plurality of preset positions are continuously and repeatedly monitored by a loop operation.
このように、この複合カメラでは、オートトレースを実施する場合に、プリセットポジションの分布に応じて、往復動作またはループ動作を選択し、連続的な監視動作を迅速に、且つ、効率的に行うことができる。 As described above, in the case of auto-tracing, this composite camera selects the reciprocating operation or the loop operation according to the distribution of the preset positions, and performs the continuous monitoring operation quickly and efficiently. Can do.
また、各実施形態で説明した複合カメラの動作は、それぞれ組み合わせて実施することができる。例えば、第1の実施形態の動作と第2の実施形態の動作とを組み合わせて、プリセットポジションの並べ替えを行った後のカメラの移動をスプライン曲線に沿って実行
したり、第1の実施形態の動作と第3の実施形態の動作とを組み合わせて、往復反転動作またはループ動作を選択した後のカメラの移動をスプライン曲線に沿って実行することができる。また、第2の実施形態の動作と第3の実施形態の動作とを組み合わせて、プリセットポジションの並べ替えを行った後のカメラの移動を、往復反転動作またはループ動作を選択して実行することができる。また、1順目のプリセットポジションの監視順序が指定された場合に、2順目以降を往復反転動作で行うか、ループ動作で行うかを第3の実施形態の手順で決めることができる。
Further, the operations of the composite camera described in each embodiment can be performed in combination. For example, the operation of the first embodiment and the operation of the second embodiment are combined to perform camera movement after rearranging the preset positions along the spline curve, or the first embodiment. The movement of the camera after selecting the reciprocal reversal operation or the loop operation can be executed along the spline curve by combining the above operations and the operation of the third embodiment. In addition, the movement of the camera after rearranging the preset positions by combining the operation of the second embodiment and the operation of the third embodiment is executed by selecting the reciprocal inversion operation or the loop operation. Can do. Further, when the monitoring order of the first preset position is designated, it is possible to determine whether to perform the second and subsequent orders by the reciprocal reversal operation or the loop operation by the procedure of the third embodiment.
また、実施形態では、360度のパン回転と180度のチルト回転が可能な複合カメラについて説明したが、本発明は、パン回転及びチルト回転を行う監視カメラであれば、異なる角度のものであっても適用が可能である。 Further, in the embodiment, a description has been given of a composite camera capable of 360-degree pan rotation and 180-degree tilt rotation. However, the present invention is of a different angle as long as it is a surveillance camera that performs pan rotation and tilt rotation. However, it can be applied.
本発明にかかる監視カメラ装置は、各プリセットポジションの監視を繰り返して行う場合に、プリセットポジションの分布状況に応じて、往復動作またはループ動作を自動的に選択することができ、特に広範囲を監視する監視カメラとして有用である。 The surveillance camera device according to the present invention can automatically select a reciprocating operation or a loop operation according to a preset position distribution state when monitoring each preset position repeatedly, and particularly monitors a wide range. It is useful as a surveillance camera.
10 カメラ
11 複合カメラ
12 コントローラ
13 モニタ
14 ジョイステック
15 テンキー
21 カメラ制御部
22 モータ制御部
23、27 モータドライバ
24、28 モータ
25、29 エンコーダ
26、30 減速機構
31 ホール素子検出部
32 原点ホール素子
33 端点ホール素子
34 レンズ制御部
35、39 モータドライバ
36、40 ステッパモータ
37、41 減速機構
38 リミットスイッチ/フォトインタラプタ
42 フォトインタラプタ
43 ドライバ
44 CCD
45 DSP
46 画像メモリ
47 メモリ(E2PROM)
49 タイマ
102 カメラ
103 パン回転台
105 チルト回転台
106 チルト回転軸
107 カメラベース
112 スリップリング
113 支柱
117 磁石
10 Camera
11 Combined camera
12 Controller
13 Monitor
14 Joyce Tech
15 Numeric keypad
21 Camera control unit
22 Motor controller
23, 27 Motor driver
24, 28 motor
25, 29 Encoder
26, 30 Deceleration mechanism
31 Hall element detector
32 Origin Hall element
33 End Hall element
34 Lens control unit
35, 39 Motor driver
36, 40 Stepper motor
37, 41 Deceleration mechanism
38 Limit switch / Photo interrupter
42 Photointerrupter
43 Drivers
44 CCD
45 DSP
46 Image memory
47 Memory (E2PROM)
49 Timer
102 Camera
103 Pan turntable
105 tilt turntable
106 Tilt rotation axis
107 camera base
112 slip ring
113 support
117 magnet
Claims (4)
その演算結果により往復動作またはループ動作を選択する演算手段と、前記演算手段により選択されたトレース動作により二巡目以降のプリセットポジションのトレースを実行する制御手段とを備え、前記演算手段は、前記プリセットポジションの分布に基づいて軸を選定し、前記軸がチルト軸であるときは往復動作を選択することを特徴とする監視カメラ装置。 In the surveillance camera device that performs pan rotation and tilt rotation and traces a plurality of preset positions, as a trace operation after making a round of the plurality of preset positions, an operation is performed based on the distribution of the plurality of preset positions,
Computation means for selecting a reciprocal operation or loop operation based on the computation result, and a control means for executing tracing of preset positions after the second round by the trace operation selected by the computation means, A monitoring camera device, wherein an axis is selected based on a distribution of preset positions, and when the axis is a tilt axis, a reciprocating operation is selected.
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