JP2003098576A - 雲台装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】プリセット登録時にパン／チルトの位置情報と
ともに当該位置の画像（登録位置画像）をメモリに記憶
し、プリセット再現時に移動した位置で取り込んだ画像
と登録位置画像を画像処理してズレ量を検出し、当該ズ
レを低減する方向に雲台を駆動制御することによりプリ
セット再現時の静止精度を向上させる。 【解決手段】プリセットボタンの押下によってプリセッ
ト再現の指示を入力すると、登録されている位置情報に
基づいて雲台１０が制御され、指定に係るパン／チルト
位置にカメラ４０が移動する。当該再現位置で撮影され
る画像（再現位置画像）を取り込み、予め登録されてい
る登録位置画像と比較する。画像処理プロセッサ６３を
用いて再現位置画像と登録位置画像を画像処理すること
により両者のズレ量（Shift 量）を検出し、このズレ量
に基づいて雲台１０の位置を補正するための制御信号を
生成し、雲台１０の停止位置を修正する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明はカメラの撮影方向を
移動する雲台装置に係り、特に予め記憶しておいたプリ
セット位置（ショット位置）を瞬時に再現するプリセッ
ト再現時における雲台の静止精度を向上させる技術に関
する。 【０００２】 【従来の技術】パン／チルト動作可能な電動雲台により
テレビカメラを支持し、雲台コントローラからの制御信
号により雲台のパン／チルト（カメラの撮影方向）やカ
メラのフォーカス、ズーム等を遠隔操作できるようにし
た雲台システムが知られている。また、このような雲台
システムにおいて、予めパン／チルト位置やズーム位
置、フォーカス位置等を記憶しておき、ボタン操作する
だけで当該記憶したパン／チルト位置等に自動的にカメ
ラを移動させるプリセット機能を搭載したものも知られ
ている。（特開平１１−２７５３９２号公報） 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年雲
台に搭載するレンズの高焦点距離化に伴い、パン／チル
トの静止精度不足によるプリセット再現性が問題となっ
ている。例えば、ワイド端焦点距離：１３．２ｍｍ，最
大８７倍（テレ端で２倍エクステンダー使用時の焦点距
離：２３００ｍｍ）のズームレンズを用いると、水平方
向の画角は１３′、垂直方向の画角は１０′となる。そ
の一方、一般的な高性能雲台の静止精度は±１′〜±
２′程度である。したがって、プリセット登録した時に
得られていた画像に対して、プリセット再現を実行した
時に得られる画像は静止精度の範囲でズレが生じ得る。
プリセット再現を繰り返して行うと、図８に示すよう
に、再現後の画像間で水平方向について最大４′のズレ
が発生し得る。撮影画角１３′の画面に対して４′もの
ズレは許容し難いものである。 【０００４】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、カメラの撮影方向を制御する電動雲台システム
とカメラから得られる映像信号の画像処理を組み合わせ
ることにより、プリセット再現時の静止精度を向上させ
ることができる雲台装置を提供することを目的とする。 【０００５】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明に係る雲台装置は、光学像を電気信号に変換
し、映像信号として出力するカメラと、前記カメラの撮
影方向を移動する電動駆動手段が搭載された雲台と、特
定の撮影位置を指定して当該撮影位置を記憶させる指令
を行うプリセット登録指示手段と、前記プリセット指示
手段の指令に従い前記特定の撮影位置に関する位置情報
を記憶する位置情報記憶手段と、前記特定の撮影位置で
撮影された画像（以下、「登録位置画像」という。）を
記憶する画像記憶手段と、前記位置情報記憶手段に登録
された撮影位置を再現する指令を行うプリセット再現指
示手段と、前記プリセット再現指示手段の指令に従い前
記位置情報に基づいて前記カメラを前記撮影位置に移動
させるように前記雲台を制御する制御手段と、前記プリ
セット再現指示手段の指令に従い前記撮影位置に移動さ
せた後に、当該位置で撮影した画像（以下、「再現位置
画像」という。）を取り込み、該再現位置画像及び前記
登録位置画像から画像処理によって画像間のズレ量を検
出するズレ量検出手段と、前記検出されたズレ量に基づ
いて、当該ズレを低減する方向に前記カメラを移動させ
るように前記雲台を制御する位置誤差補正手段と、を備
えたことを特徴としている。 【０００６】本発明によれば、オペレータはプリセット
登録指示手段を操作して所望の撮影位置の登録を行う。
指定された撮影位置の情報は位置情報記憶手段に記憶さ
れるとともに、当該撮影位置で得られる撮影画像の情報
が画像記憶手段に記憶される。なお、撮影位置の情報に
は、撮影方向を規定する雲台の位置情報（例えば、パン
／チルトの位置情報）のみならず、カメラに装着されて
いるレンズの位置情報（例えば、ズームやフォーカスの
位置情報）が含まれてもよい。 【０００７】かかる登録操作の後に、オペレータがプリ
セット再現指示手段を操作すると、位置情報記憶手段に
記憶されている位置情報に基づいて雲台が制御され、指
定に係る撮影位置が再現される。この再現直後の位置は
雲台の静止精度の範囲で登録位置に対して誤差を含むた
め、本発明では当該再現位置において撮影される画像
（再現位置画像）を取り込み、画像記憶手段に記憶され
ている登録位置画像と比較している。再現位置画像と登
録位置画像を画像処理することによって両者のズレ量を
検出し、このズレ量に基づいて雲台の位置を補正するた
めの制御信号を生成し、雲台の停止位置を修正する。こ
れにより、プリセット再現時の静止精度を向上させるこ
とができる。 【０００８】 【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る雲台装置の好ましい実施の形態を詳述する。 【０００９】図１は本発明の実施形態に係る雲台装置が
適用されるリモコン雲台システムの全体構成図である。
同図に示すリモコン雲台システムは、リモコン雲台１０
（以下、単に雲台１０という。）、雲台コントローラ１
２及び画像処理装置１４から構成される。雲台１０はテ
レビカメラ（以下、単にカメラという。）を収容するハ
ウジング１５と、ハウジング１５全体を回動させてハウ
ジング１５内のカメラをパンニング及びチルティングさ
せる雲台本体１６とから構成される。ハウジング１５の
前面には透明の保護ガラス１７が設けられ、ハウジング
１５内に収納されたカメラはこの保護ガラス１７を介し
てハウジング１５外部の被写体を撮影する。 【００１０】ハウジング１５は、雲台本体１６から延設
されたチルト軸（図示せず）に支持され、このチルト軸
は雲台本体１６に内蔵されたチルトモータによって回転
駆動される。チルトモータが駆動されると、チルト軸を
介してハウジング１５が回動し、これに伴いハウジング
１５内のカメラがチルティングする。また、雲台本体１
６は図示しない据付台上に固定されたパン軸１８によっ
て支持されており、雲台本体１６内にはパンモータが設
けられている。パンモータが駆動されると、雲台本体１
６はパン軸１８を回転軸として回転し、ハウジング１５
内のカメラがパンニングする。 【００１１】雲台コントローラ１２は、雲台１０及びカ
メラの制御を行う装置であって、ケーブルを介して雲台
１０に接続される（専用回線、公衆回線等の通信回線を
介して接続することも可能である）。雲台コントローラ
１２には各種操作部材が設けられており、操作者が操作
部材を操作することによってその操作に応じた制御信号
が雲台コントローラ１２から雲台１０及びカメラに送信
され、該制御信号によって雲台１０のパン／チルトやカ
メラのズーム・フォーカス等が制御される。 【００１２】画像処理装置１４は、カメラから得られる
映像信号に基づいて画像処理を行う信号処理装置であ
る。画像処理装置１４は雲台コントローラ１２とともに
雲台１０の制御部として機能し、画像処理の結果は雲台
１０の制御等に利用される。なお、画像処理装置１４は
雲台コントローラ１２と別体の構成でもよいし、雲台コ
ントローラ１２に内蔵された構成でもよい。 【００１３】図２は雲台コントローラ１２の平面図であ
る。同図に示すように、雲台コントローラ１２には、操
作桿（ジョイスティック）２０、フォーカスつまみ２
２、ズームつまみ２３が設けられており、ジョイスティ
ック２０を左右・前後に操作するとカメラをパン・チル
トさせることができ、フォーカスつまみ２２、ズームつ
まみ２３を回転操作すると、カメラのフォーカス調整、
ズーム調整を行うことができる。また、当該雲台コント
ローラ１２にはプリセット機能が搭載されており、プリ
セット機能に関連してメモボタン２４、ページボタン２
８、プリセットボタン３０が設けられている。プリセッ
ト機能は、カメラのパン・チルト位置、ズーム位置及び
フォーカス位置で決まる所望のショットを予め登録して
おくと、プリセットボタン３０のワンタッチ操作でその
ショットを自動で再現する機能である。 【００１４】図２の雲台コントローラ１２は、ショット
番号１〜１０までのプリセットボタン３０を有し、３つ
のページボタン２８Ａ〜２８ＣによってページＡ、Ｂ、
Ｃのいずれかを選択することにより、同一のプリセット
ボタンに３通りのショットを登録することができ、総数
３０通りのショットを登録できる。登録したショットを
再生する場合、メモボタン２４をオフにした状態で、再
生したいショット番号のプリセットボタン３０を押す。
これにより、そのショット番号のショット再生を指示す
る制御信号が雲台１０に送信され、当該ショットが再現
される。なお、スピードつまみ３２を調整することによ
ってショット再生時の動作速度を変更することができ
る。 【００１５】図３は上記したリモコン雲台システムの構
成例を示したブロック図である。同図に示すように雲台
１０に搭載されるカメラ４０は、カメラ本体４２と、該
カメラ本体４２に装着されるレンズ装置４４とから構成
される。カメラ本体４２には撮像素子や所要の信号処理
回路が搭載されており、レンズ装置４４の光学系を介し
て撮像素子に結像された画像（動画）が映像信号（本実
施の形態ではＮＴＳＣ方式のビデオ信号）として外部に
出力される。 【００１６】レンズ装置４４には、モータ駆動可能なフ
ォーカスレンズやズームレンズ等の光学部材が搭載され
ており、これらのフォーカスレンズやズームレンズが移
動することによってカメラ４０のフォーカスやズームが
調整される。 【００１７】雲台１０にはレンズ装置４４及びカメラ本
体４２を制御する制御部（以下、「レンズ・カメラ制御
部」という。）５１が設けられており、カメラ本体４２
における撮影の開始や終了等の撮影動作並びにフォーカ
スやズーム等のレンズ装置４４の動作は、雲台コントロ
ーラ１２からの指令に従ってレンズ・カメラ制御部５１
から与えられる制御信号に基づいて制御される。 【００１８】雲台１０には、パンモータに相当するパン
駆動部５２及びチルトモータに相当するチルト駆動部５
３が搭載されており、雲台コントローラ１２からの制御
信号によってこれら駆動部（５２、５３）が制御され
る。パン駆動部５２やチルト駆動部５３が作動すること
により、カメラ４０がパン方向やチルト方向に旋回し、
カメラ４０の撮影方向が移動する。 【００１９】画像処理装置１４は、ビデオデコーダ６
１、画像メモリ６２、画像処理プロセッサ６３及びＣＰ
Ｕ６４等から構成される。画像処理装置１４にはカメラ
本体４２から出力された映像信号が入力され、その映像
信号はビデオデコーダ６１によって輝度信号（Ｙ信号）
と色差信号に分離される。ここで分離された輝度信号は
不図示のＡ／Ｄコンバータによってデジタル信号に変換
され、画像メモリ６２に格納される。また、画像処理プ
ロセッサ６３には、ビデオデコーダ６１から映像信号の
同期信号が与えられており、この同期信号に基づいて所
要のタイミングで画像処理プロセッサ６３から画像メモ
リ６２に対してデータ書き込みのコマンドが与えられ
る。 【００２０】画像処理プロセッサ６３は、画像メモリ６
２に記憶された画像データを読み出して画像処理を実行
し、その結果をＣＰＵ６４に提供する。画像処理の詳細
については後述するが、ＣＰＵ６４は画像処理プロセッ
サ６３による画像処理の結果に基づいて各種の演算処理
を行い、プリセット再現時のズレ量を検出するととも
に、当該ズレ量を補正すべく雲台１０の動作制御に必要
なコントロール信号を生成する。生成されたコントロー
ル信号はＣＰＵ６４から雲台コントローラ１２に送信さ
れ、雲台コントローラ１２は、受入したコントロール信
号に従って雲台１０のパン／チルト動作を制御する。 【００２１】次に、上記の如く構成されたリモコン雲台
システムの動作について説明する。 【００２２】図４はプリセット機能におけるショット登
録時の手順を示したフローチャートである。ショットを
登録する場合、雲台コントローラ１２のジョイスティッ
ク２０、フォーカスつまみ２２、ズームつまみ２３を操
作してカメラ４０を所望のショットに設定する（ステッ
プＳ１１０）。ショットが定まったら、メモボタン２４
を押して登録モードに設定するとともに、ショット番号
１〜１０まで設けられた複数のプリセットボタン３０の
うち、いずれか１つのショット番号のプリセットボタン
を押す（ステップＳ１２０）。これにより、そのショッ
ト番号に関連付けられたショットの登録を指示する制御
信号が雲台１０に送信され、そのときのパン・チルト位
置、ズーム位置及びフォーカス位置の情報がそのショッ
ト番号のショットデータとして雲台１０に内蔵されたメ
モリ（不図示）に記憶されると同時に、当該ショットに
おける画像データが画像メモリ６２（又は図示せぬ不揮
発性メモリでもよい。）に記憶される（ステップＳ１３
０）。登録作業が終了したらメモボタン２４をオフする
ことにより、登録モードが解除される。 【００２３】図５はプリセット機能におけるショット再
現の手順を示したフローチャートである。登録してある
ショットを再現する場合、操作者はメモボタン２４がオ
フになっていることを確認してから、所望のショット番
号のプリセットボタン３０を押下する（ステップＳ２１
０）。この操作に応動して、当該ショット番号のショッ
ト再生を指示する制御信号が雲台１０に送信され、その
ショット番号のショットデータが雲台１０のメモリから
読み出されて、カメラ４０がショットデータのパン・チ
ルト位置、ズーム位置及びフォーカス位置に移動され
る。 【００２４】ＣＰＵ６４は、指令されたショット位置
（プリセット位置）になるまで処理を待機し（ステップ
Ｓ２２０）、プリセット位置に到達したことを検出した
ら、このプリセット再現位置における映像を画像メモリ
６２に記憶する（ステップＳ２３０）。 【００２５】こうして記憶した画像（プリセット画像）
と、プリセット登録時に記憶した画像（メモリ画像）と
を画像処理によって比較して、相対的なシフト量（Shif
t 量）を求める（ステップＳ２４０）。Shift 量を求め
る演算処理のサブルーチンを図６に示し、図７には処理
の概念図を示す。以下の説明ではパン方向のズレ量につ
いて説明するが、チルト方向についても同様の手順を適
用できる。 【００２６】図６に示したように、まず初期設定とし
て、演算に必要な変数Shift を０に設定する（ステップ
Ｓ３１０）。次いで、プリセット登録時に画像メモリ６
２に記憶した画像（メモリ画像）と、プリセット再現
実行直後に画像メモリ６２に記憶された画像（プリセ
ット画像）とを画像処理プロセッサ６３によって比較
し、これら画像データの各画素の値（以下、画素値）の
差を求め、その演算結果をＡという変数に対応付けて記
憶する（ステップＳ３１２）。 【００２７】その後、画像処理プロセッサ６３は画像
を左に１画素シフトする処理を行い（ステップＳ３１
４）、当該画素シフトによって得た画像′と画像と
を比較し、これら画像データの画素値の差を求め、その
演算結果をＡ1 という変数に対応付けて記憶する（ステ
ップＳ３１６）。 【００２８】ステップＳ３１４で得たＡとステップＳ３
１６で得たＡ1 とを比較して（ステップＳ３１８）、そ
の比較結果に応じて処理が分岐する。すなわち、ステッ
プＳ３１８においてＡ＞Ａ1 の場合は、左方向に画像を
シフトさせたことによって画素値の差が小さくなったこ
とを示しているため、更に同じ方向（左）に画像をシフ
トするようにステップＳ３２０に進む。ステップＳ３２
０では、変数Shift の値に１を加えてShift の値を更新
する。次いで、画像を変数Shift が示す画素数分だけ
左にシフトさせて得た画像を新たに画像′とし、画像
と画像′の画像データの差を求め、当該演算結果を
変数Ａ2 に対応付けて記憶する（ステップＳ３２２）。 【００２９】その後、Ａ1 とＡ2 の大小関係を比較する
（ステップＳ３２４）。ステップＳ３２４においてＡ1
＞Ａ2 の判定（ＹＥＳ判定）を得た場合は、更に同じ方
向の画素シフトを行うべく、ステップＳ３２６に進む。
ステップＳ３２６では、変数Shift の値に１を加えてSh
ift の値を更新する。次いで、画像を変数Shift が示
す画素数分だけ左にシフトさせて得た画像を新たに画像
′とし、画像と画像′の画像データの差を求め、
当該演算結果を変数Ａ1 に対応付けて記憶する（ステッ
プＳ３２８）。 【００３０】ステップＳ３２８の後はステップＳ３２０
に戻り、上述の処理を繰り返す。ステップＳ３２４にお
いてＡ1 ≦Ａ2 の判定を得た場合には、画素値の差が最
小となるシフト量を検出したことを意味するため、ステ
ップＳ３３０に進み、変数Shift の値から１を減算して
変数Shift の値を更新する。こうして得られた変数Shif
t の値は、画像に対する画像のズレ量を意味してい
る。 【００３１】その一方、ステップＳ３１８においてＡ≦
Ａ1 の判定を得た場合は、画像を左方向にシフトさせ
たことによって画素値の差が大きくなることを示してい
るため、逆方向（右方向）に画像をシフトするようにス
テップＳ３４０に進む。ステップＳ３４０では、変数Sh
ift の値から１を減算してShift の値を更新する。次い
で、画像を変数Shift が示す画素数分だけ右にシフト
させて得た画像を新たに画像′とし、画像と画像
′の画像データの差を求め、当該演算結果を変数Ａ2
に対応付けて記憶する（ステップＳ３４２）。 【００３２】その後、Ａ1 とＡ2 の大小関係を比較する
（ステップＳ３４４）。ステップＳ３４４においてＡ1
＞Ａ2 の判定（ＹＥＳ判定）を得た場合は、更に同じ方
向の画素シフトを行うべく、ステップＳ３４６に進む。
ステップＳ３４６では、変数Shift の値から更に１を減
算してShift の値を更新する。次いで、画像を変数Sh
ift が示す画素数分だけ右にシフトさせて得た画像を新
たに画像′とし、画像と画像′の画像データの差
を求め、当該演算結果を変数Ａ1 に対応付けて記憶する
（ステップＳ３４８）。 【００３３】ステップＳ３４８の後はステップＳ３４０
に戻り、上述の処理を繰り返す。ステップＳ３４４にお
いてＡ1 ≦Ａ2 の判定を得た場合には、画素値の差が最
小となるシフト量を検出したことを意味するため、ステ
ップＳ３５０に進み、変数Shift の値に１を加算して変
数Shift の値を更新する。こうして得られた変数Shift
の値は画像に対する画像のズレ量を意味している。 【００３４】ステップＳ３３０又はステップＳ３５０の
処理が終了したら図５に示したフローチャートに復帰し
てステップＳ２５０に進む。 【００３５】ステップＳ２５０では、ステップＳ２４０
によって求めたShift の値が予め設定されている許容値
よりも小さいか否かの判断を行う。許容値としては、２
〜３画素程度の値が好ましい。ステップＳ２５０におい
てShift の値が許容値を上回っていると判定した場合
（ＮＯ判定時）は、ステップＳ２６０に進む。ステップ
Ｓ２６０では、Shift の値に基づいて画像のズレを補正
するために雲台１０を作動させるコントロール信号（ズ
レ補正信号という。）を出力する。すなわち、ＣＰＵ６
４は、Shift 値を画角量に変換する演算を行い、得られ
た画角量だけパン駆動部５２を駆動するためのズレ補正
信号を生成し、これを雲台コントローラ１２に出力す
る。 【００３６】こうしてズレ補正信号に従って雲台１０が
駆動されることにより、画像のズレが補正される。ステ
ップＳ２６９の後はステップＳ２３０に戻り、上述の処
理が繰り返される。 【００３７】ステップＳ２５０においてShift の値が許
容値を下回っていると判定した場合（ＹＥＳ判定時）
は、本処理シーケンスを終了する。これにより、プリセ
ット再現時の位置精度が許容値以内に納まり、再現性が
向上する。 【００３８】上記実施の形態では、テレビカメラを搭載
した雲台システムについて述べたが、本発明の適用範囲
はこれに限定されず、デジタルビデオカメラ、動画撮影
機能付きのデジタルスチルカメラなどについても同様に
適用可能である。 【００３９】 【発明の効果】以上説明したように本発明に係る雲台装
置によれば、プリセット登録時に位置情報とともに当該
位置における画像（登録位置画像）を記憶し、プリセッ
ト再現時には再現された位置で取り込んだ画像（再現位
置画像）と登録位置画像を画像処理することにより画像
のズレ量を検出し、当該ズレを低減する方向にカメラを
動かすように雲台の駆動を制御するようにしたので、プ
リセット再現時の静止精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施形態に係る雲台装置が適用される
リモコン雲台システムの全体構成図 【図２】雲台コントローラの平面図 【図３】本実施形態によるリモコン雲台システムの構成
例を示したブロック図 【図４】プリセット機能においてショットを登録する際
の手順を示したフローチャート 【図５】プリセット機能においてショットを再現する際
の手順を示したフローチャート 【図６】画像処理によってShift 量を求める演算のサブ
ルーチンを示したフローチャート 【図７】図６に示した処理の内容を説明するための概念
図 【図８】従来の雲台装置によるプリセット再現時の静止
精度不足を説明するために用いた説明図 【符号の説明】 １０…雲台、１２…雲台コントローラ、１４…画像処理
装置、１６…雲台本体、１８…パン軸、２０…ジョイス
ティック、２４…メモボタン、２８…ページボタン、３
０…プリセットボタン、４０…カメラ、４２…カメラ本
体、４４…レンズ装置、５１…レンズ・カメラ制御部、
５２…パン駆動部、５３…チルト駆動部、６２…画像メ
モリ、６３…画像処理プロセッサ、６４…ＣＰＵ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｅ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 光学像を電気信号に変換し、映像信号と
   して出力するカメラと、 前記カメラの撮影方向を移動する電動駆動手段が搭載さ
   れた雲台と、 特定の撮影位置を指定して当該撮影位置を記憶させる指
   令を行うプリセット登録指示手段と、 前記プリセット指示手段の指令に従い前記特定の撮影位
   置に関する位置情報を記憶する位置情報記憶手段と、 前記特定の撮影位置で撮影された画像（以下、「登録位
   置画像」という。）を記憶する画像記憶手段と、 前記位置情報記憶手段に登録された撮影位置を再現する
   指令を行うプリセット再現指示手段と、 前記プリセット再現指示手段の指令に従い前記位置情報
   に基づいて前記カメラを前記撮影位置に移動させるよう
   に前記雲台を制御する制御手段と、 前記プリセット再現指示手段の指令に従い前記撮影位置
   に移動させた後に、当該位置で撮影した画像（以下、
   「再現位置画像」という。）を取り込み、該再現位置画
   像及び前記登録位置画像から画像処理によって画像間の
   ズレ量を検出するズレ量検出手段と、 前記検出されたズレ量に基づいて、当該ズレを低減する
   方向に前記カメラを移動させるように前記雲台を制御す
   る位置誤差補正手段と、 を備えたことを特徴とする雲台装置。