JP2005203920A

JP2005203920A - カメラシステムおよびカメラ映像の表示方法

Info

Publication number: JP2005203920A
Application number: JP2004006353A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Tawara; 明宏田原
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2004-01-14
Filing date: 2004-01-14
Publication date: 2005-07-28

Abstract

【課題】
従来の監視カメラ装置は、カメラの駆動、ズーム、フォーカスなどの制御は、遠隔制御して映像をモニタリングするが、ズームアップした状態で目標物を探そうとすると視野角が狭くなるため、操作の途中で目標物を見失ったり、ズーム視野外の変化を見過ごすことがある。
【解決手段】
主カメラ部と、複数の副カメラ装置および上記主カメラ部からの映像信号と上記複数の副カメラ装置からの映像信号を合成する演算処理部からなり、上記演算処理部は、上記複数の副カメラ装置からの映像信号を合成した画像に上記主カメラ部の撮像視野範囲を表示する機能を有するように構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、カメラシステムおよびカメラ映像の表示方法に関し、特に、複数のカメラの視野内の映像に主カメラの映像を表示すカメラシステムおよびカメラ映像の表示方法に関するものである。

カメラ装置を用いた監視装置は、例えば、公共の建物や場所、銀行、スーパ等の店舗、ダム、基地、飛行場等の立入り禁止区域等への侵入者あるいは侵入物体（以下侵入物体と称す。）を監視する目的で、数多く用いられている。また、これらの監視装置は、暖かい地方での使用もあれば、寒い地方、特に、冬季の極寒の地方では、カメラ装置自身が凍結したり、あるいは雪害や氷結で動作しない自体が起こり得る。

従来のカメラ装置、例えば、屋外の監視カメラ装置は、図６に示すような構造の監視カメラ装置である。図６において、６０１は、カメラを収納したカメラケース部、６０２は、カメラケース部６０１を水平方向に旋回したり、カメラ方向を上下に動かしたり制御する、所謂、パン、チルトのための回転機構やその制御部を搭載した回転機構部である。６０３は、回転機構部６０２を固定する固定台部である。この回転機構部６０２と固定台部６０３で雲台が構成されている。雲台のパン、チルトやカメラのズーム、フォーカスなどの制御は、離れた場所の専用操作器を使って遠隔制御し、映像をモニタリングするようになっている。実際の運用時の操作は、通常レンズは広角状態としておき、侵入物体（目標物）等の何かの変化があった場合、変化のあった場所が画面の中央にくるようにカメラのパン、チルト制御を行ない、レンズを制御してズームアップして詳細を観測するといった一連の操作を行なう。しかし、この操作は煩雑であり、急ぐあまり、先にレンズをズームアップして目標物を探そうとすると、画面が拡大されているため操作の途中で目標物を見失ったり、死角となったズーム視野外の変化を見過ごすことがある。また、冬季には、カメラ装置自身が凍結したり、あるいは雪害や氷結でパン、チルトが動作しない事態が発生し、侵入物体を監視できないということも起こり得る。これでは監視カメラ装置としての役割が果たせず、十分な監視活動ができないという問題がある。

また、監視装置（例えば、特許文献１参照）には、同時に複数の撮像手段の映像情報を取込み、同一画面上にオーバーラップして表示するものが開示されている。

特開２００１−６９４９０号公報

上述した従来のカメラ装置は、カメラの監視範囲内の目標物の映像を拡大して見たい場合の操作が煩雑であり、目標を見失い易いという問題がある。また、レンズを広角に設定してもカメラの視野範囲は、せいぜい９０°以下のため、カメラの視野範囲外は、大きな死角となり、侵入物体や監視対象の異常の見落とし等の問題がある。また、複数のカメラ装置を組合わせたものでも３６０°の視野範囲では、目標物の拡大にもおのずと限度がある。

本発明の目的は、主監視カメラの撮像映像の撮影場所が容易に認識できるカメラシステムおよびカメラ映像の表示方法を提供することである。

本発明の他の目的は、複数のカメラの映像に主カメラの映像を拡大表示できるカメラシステムおよびカメラ映像の表示方法を提供することである。

本発明の更に他の目的は、複数のカメラの映像をネットワークを介して配信することのできるカメラシステムおよびカメラ映像の表示方法を提供することである。

本発明のカメラシステムは、主カメラ部と、複数の副カメラ装置および上記主カメラ部からの映像信号と上記複数の副カメラ装置からの映像信号を合成する演算処理部からなり、上記演算処理部は、上記複数の副カメラ装置からの映像信号を合成した画像に上記主カメラ部の撮像視野範囲を表示する機能を有するように構成される。

また、本発明のカメラシステムにおいて、更に、固定部と、上記固定部に可動軸で結合された可動機構部を備え、上記主カメラ部は、上記可動機構部に設けられ、上記複数の副カメラ装置は、上記固定部に設けられる。

また、本発明のカメラシステムにおいて、上記固定部に設けられた上記複数の副カメラ装置は、それぞれほぼ水平面内に配置され、かつ、それぞれ異なる視野範囲を撮像するように配置される。

また、本発明のカメラシステムにおいて、上記複数の副カメラ装置は、４台の副カメラ装置からなり、上記４台の副カメラ装置の視野範囲は、ほぼ３６０°になるように設定される。

また、本発明のカメラシステムにおいて、更に、端末装置を有し、上記演算処理部の出力は、伝送路を介して上記端末装置に結合され、上記端末装置は、上記主カメラ部、上記複数の副カメラ装置および上記可動機構部を制御する機能を有するように構成される。

また、本発明のカメラシステムにおいて、上記端末装置は、更に、表示装置を備え、上記演算処理部で合成された合成画像を表示するように構成される。

更に、本発明のカメラ映像の表示方法は、主カメラ部と、複数の副カメラ装置、上記主カメラ部からの映像信号と上記複数の副カメラ装置からの映像信号を合成する演算処理部および上記演算処理部の出力を表示する表示装置とからなるカメラシステムにおいて、上記複数の副カメラ装置からの映像信号を合成した映像に上記主カメラ部の視野範囲を示す表示をするように構成される。

また、本発明のカメラ映像の表示方法において、上記表示装置に、上記主カメラ部の視野範囲を示す表示に対応する上記主カメラ部の撮像映像を表示するように構成される。

また、本発明のカメラ映像の表示方法において、上記主カメラ部の視野範囲を示す表示を上記複数の副カメラ装置からの映像信号を合成した映像とは区別できる表示で表示するように構成される。

以上説明したように本発明によれば、複数のカメラ装置による広視野の映像に主カメラ装置の映像が表示されるので、拡大された主カメラ装置の映像の撮影の場所や範囲を容易に認識することができる。また、広視野、例えば、３６０°の映像が表示され、広視野の映像で目標物の確認ができるので、監視範囲の異常や変化を発見し易い。更に、詳細に確認したい監視箇所をすばやくズームアップし拡大表示することが可能となる。また、主カメラ装置が冬季凍結などで回転不能になった時でも複数の副カメラ装置で監視対象を確認できる長所がある。その上、複数のカメラ装置は、広い視野があることから、主カメラ装置の作動状況も視野内に入り確認できるので、冬季の凍結で主カメラ装置の回転異常などが生じた時に回転部の凍結状況などが確認可能となる等の長所もある。

以下、本発明の一実施例を図１〜図５を用いて説明する。図４は、本発明の一実施例の外観図を示している。図４において、４０１−１、４０１−２、４０１−３は、小型の広角カメラ装置（以下、副カメラ装置と称する。）を示し、固定台部６０３に設置されている。なお、副カメラ装置を総称する場合は、副カメラ装置４０１と称する。なお、図６と同じものには、同じ符号が付されている。図２は、図４に示すカメラ装置４０１を装着された固定台部６０３を回転機構部６０２の中心軸Ｒに直角な平面で切断した平面図を表している。図２において、４台の副カメラ４０１−１、・・・４０１−４は、中心軸Ｒの回りにそれぞれ９０°ずつの角度で固定台部６０３に取りつけられている。即ち、直角座標軸上で、副カメラ装置４０１−１と４０１−３は、それらの光軸がＬ１軸に一致するように配置され、また、副カメラ装置４０１−２と４０１−４は、それらの光軸がＬ２軸に一致するように配置されている。ここに、Ｌ１軸とＬ２軸は、互いに直角の関係にある。なお、図２では、副カメラ装置４０１は、小型広角のカメラであり、各副カメラの画角θは、１１０°程度の広角レンズであれば、４個のカメラ装置で３６０°全周の視野を確保できる。なお、図２においては、４個の副カメラ４０１を設置した場合を図示しているが、監視する視野範囲に応じて２台でも、また、８台でも、その数は適宜変更することができ、また、広角レンズの度合いによってもその数は、適宜変更できることは言うまでもない。

次に、図５を用いて本発明の一実施例の構成を説明する。図５は、本発明の一実施例の
概略構成を示すブッロック図である。図５において、５０１は、カメラ装置（以下、主カメラ装置と称する。）を示し、図４に示すカメラケース部６０１（カメラ部が内蔵）と回転機構部６０２に相当する。カメラ装置５０１は、光学系、例えば、ズームレンズ部５０２を備えた主カメラ部５０２（図４におけるカメラケース６０１に内蔵されたカメラ部に対応する。）と制御部５０４、雲台（図示せず。）を駆動するパン軸モータ５０５、チルト軸モータ５０６から構成されている。５０７は、演算処理部であり、演算処理部５０７は、映像合成部５０８、制御信号多重回路５０９、ネットワーク伝送部５１２および記憶部、例えば、フレームメモリ５１９で構成されている。５１４は、操作器、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）であり、操作器のジョイステイックを操作することにより同軸ケーブル５１３および制御信号多重回路５０９を介して主カメラ装置５０１のパン、チルトおよびズームを適宜制御するように構成されている。

５１５は、モニタを示し、副カメラ装置４０１および主カメラ装置５０３で撮像された映像が後述するように演算処理部５０７で演算処理され、映像合成部５０８で合成され、合成された出力映像信号５１０が同軸ケーブル５１３を介してモニタ５１５に表示される。５１２は、ネットワーク伝送部であり、映像合成部５０８で合成された映像をネットワーク伝送部５１２、ＬＡＮ（Local Area Network）ケーブル５１６を介してネットワーク５１７に接続され、遠隔地からカメラ装置４０１および５０１を制御すると共にカメラ装置の映像をモニタできるように構成されている。

而して、主カメラ部５０３の映像は、映像合成部５０８に入力される。一方、固定台部６０３の側面に取付けられた副カメラ装置４０１の映像は、それぞれ映像合成部５０８に入力される。映像合成部５０８は、それぞれの映像信号をデジタル化し、デジタル化したそれぞれの映像データをフレームメモリ５１９に記憶させると共に、それぞれ大きさおよび位置を変換して再配置し、１つの画像としてモニタ５１５に表示する。これについては、後述する。なお、５１８−１、・・・５１８−４は、副カメラ装置の広角レンズ部を示している。

次に、副カメラ装置４０１と主カメラ部５０３の映像の合成について図１および図３を用いて説明する。図３は、副カメラ４０１が撮影している視野範囲とその合成の原理を説明するための図である。図３（ａ）は、例えば、副カメラ４０１−１で撮像された視野範囲Ａ（図２に示す。）をフレームメモリ５１９上に記憶された状態を模式的に示す図である。図３（ａ）において、３０１は、副カメラ装置４０１−１で撮像される視野範囲、３０２は、副カメラ装置４０１−１で撮像される視野範囲内の所定の撮像範囲を示す。ＰＡは、副カメラ装置４０１−１で撮像される視野範囲の中心位置、即ち、副カメラ装置４０１−１の光軸Ｌ１を示している。従って、所定の撮像範囲３０２は、光軸Ｌ１を中心としてＡ１（Ｘ０、Ｙ０）、Ａ２（Ｘ０、Ｙ１）、Ａ３（Ｘ１、Ｙ１）、Ａ４（Ｘ１、Ｙ０）で指定する範囲となる。これら座標位置Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４で示される撮像範囲は、後述する画像合成のためにフレームメモリ５１９から切出される範囲の座標を示している。そしてこれらの座標は、適宜隣の副カメラ装置、例えば、副カメラ装置４０１−２および４０１−４から切出される撮像範囲の画像とがほぼ連続するように調整される。

図３（ｂ）は、上述のようにしてそれぞれの副カメラ装置４０１で撮像する視野範囲内の所定の撮像範囲を指定し、これら指定された所定の撮像範囲を切出し、合成し、フレームメモリ５１９に再配置した状態を示している。即ち、図３（ｂ）において、３０３は、副カメラ装置４０１−１の視野範囲、３０７は、その所定の切出された撮像範囲である。同様に、３０４は、副カメラ装置４０１−２の視野範囲、３０８は、その所定の切出された撮像範囲、ＰＢは、光軸Ｌ２である。同様に、３０５は、副カメラ装置４０１−３の視野範囲、３０９は、その所定の切出された撮像範囲、ＰＣは、光軸Ｌ１である。同様に、３０６は、副カメラ装置４０１−４の視野範囲、３１０は、その所定の切出された撮像範囲、ＰＤは、光軸Ｌ２である。

ここで、副カメラ装置４０１−２の視野範囲３０８のＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４は、副カメラ装置４０１−１の視野範囲と同様に、それぞれ（Ｘ１、Ｙ０）、（Ｘ１、Ｙ１）、（Ｘ２、Ｙ１）、（Ｘ２、Ｙ０）となる。副カメラ装置４０１−３および４０１−４の視野範囲３０９および３１０も同様であるので、説明は省略する。即ち、それぞれの副カメラ装置４０１の視野範囲３０３〜３０６は、互いに一部分重なるが、それぞれの副カメラ装置４０１の撮像範囲３０７〜３１０は、それぞれ画像がうまく連続するようにフレームメモリ５１９から切出され、再配置して合成することにより３６０°の視野の画像とすることができる。

次に、副カメラ装置４０１の撮像範囲に主カメラ部５０３の撮像範囲を表示する方法について説明する。図３（ｃ）は、副カメラ装置４０１−１の撮像範囲に主カメラ部５０３の視野範囲を表示している図である。図３（ｃ）において、３２０は、主カメラ部５０３の撮像範囲をフレームメモリ５１９上に記録した状態を模式的に示した図である。Ｍは、主カメラ部５０３の光軸を示す。なお、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４は、主カメラ部５０３の視野範囲を示し、フレームメモリ５１９から適宜読み出された範囲を模式的に示している。なお、Ａ１〜Ａ４で示す範囲は、図３（ａ）で示す副カメラ装置４０１−１の撮像範囲３０２を示している。

而して、図３（ｃ）に示したように、例えば、副カメラ４０１−１の撮像範囲３０２内に主カメラ部５０３の撮像範囲（ａ１、ａ２、ａ３、ａ４）を表示するには、まず、主カメラ部５０３の光軸Ｍと副カメラ装置４０１−１の光軸Ｌ１（ＰＡ）を本発明のカメラ装置を組み立てる時に所定の関係になるように初期設定することが必要である。例えば、本発明のカメラシステムを設置する場合、主カメラ部５０３の光軸の中心点Ｍ（フレームメモリ５１９上の位置）に副カメラ装置４０１−１の光軸Ｌ１の中心点ＰＡ（フレームメモリ５１９上の位置）が一致するように主カメラ部５０３および副カメラ装置４０１−１を調節する。副カメラ装置４０１−２、４０１−３、４０１−４についても同様である。また、他の方法としては、主カメラ部５０３のイニシアルポジションが、例えば、副カメラ装置４０１−１の撮像範囲３０２のＡ１点と一致するように設定することでも調節が可能である。なお、図３（ｃ）では、主カメラ部５０３の視野範囲（ａ１、ａ２、ａ３、ａ４）が副カメラ装置４０１−１の撮像範囲３０２により制限されているように見えるが、実際の装置では、副カメラ装置４０１−１は、広角レンズ５１８−１を備えており、ほぼ監視すべきエリア全てをカバーすることができる。

次に、上述した主カメラ部５０３と複数の副カメラ装置４０１の映像を合成してモニタに表示した状態について図１を用いて説明する。図１において、１０１は、モニタ５１５の表示画面、１０２は、主カメラ部５０３の拡大された撮像画面、１０３は、複数の副カメラ装置４０１の合成された撮像画面を示す。図１から明らかなように複数の副カメラ装置４０１の撮像画面３０７〜３１０が図３（ｂ）で説明したように演算処理部５０７で演算され、合成され表示される。この表示画面１０３には、図２で示される視野範囲Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、即ち、３６０°の範囲が平面状に表示されている。また、この表示画面１０３には、山脈１０６および建物１０８、１１１〜１１３が撮影されて表示されている。そして、１０４は、主カメラ部５０３の撮像画面で、この図では、副カメラ装置４０１−２の視野範囲Ｂを主カメラ部５０３で撮像している状態を示している。なお、撮像画面１０４は、主カメラ部５０３の撮像画面であることを示す枠を設けることも可能であり、また、この枠をカラー表示することも可能である。また、主カメラ部５０３の撮像画面１０４に対応する画像が拡大されて表示画面１０２として表示されている。１０９は、山脈１０６の拡大図、１１０は、建物１０８の拡大図であり、主カメラ部５０３をズームアップしても撮像画面がどの位置か、またどの場所かを容易に副カメラ装置４０１の撮像画面１０３で確認できるので、ユーザのための監視カメラシステムとしては、極めて有効である。１０５は、主カメラ部５０３を移動し、副カメラ４０１−１の視野範囲Ａに移動した場合を示している。勿論、このように移動すると主カメラ部５０３のズームアップされた撮像画面１０２も変化することは勿論である。

図７は、本発明の他の一実施例を説明するためのブロック図を示す。図７において、７０１−１、・・・７０１−ｎは、図４に示されるカメラ装置が複数台、伝送路７０２、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）等でサービスセンタ７０３および監視事務所７０４に接続されている場合を示している。特に、広範囲の監視を必要とする地域や建物では、数台から数十台の監視カメラ装置７０１（監視カメラ装置を総称する場合は、７０１と称する。）が設置されるのが普通である。なお、複数の監視カメラ装置７０１のそれぞれは、例えば、図５に示されるカメラ装置５０１および演算処理部５０７から構成されている。勿論、複数の監視カメラ装置７０１が全て図５に示される監視カメラ装置であっても良いし、また、いくつかの監視カメラ装置は、副カメラを持たないものでも良く、設置する場所、監視する対象物により種々の組合せが可能である。

サービスセンタ７０３は、監視システムの維持管理を行なうもので、監視カメラ７０１の稼動状況を把握したり、各種設定を行なったり、設定を変更したりするためのＣＰＵ７０５を具えている。ＣＰＵ７０５は、監視カメラ装置７０１−１、・・・７０１−ｎそれぞれの動作状態を把握するためのモニタ７０６および各種設定のための操作器（キーボード、マウス等）７０７からなる。これらを総称して制御端末装置とも言う。ＣＰＵ７０５は、内部に記憶装置７０８を具え、必要により上述したフレームメモリ５１９の内容を記憶し、操作器７０７の指示に基づき、モニタ７０６上に適宜表示することもできる。

監視事務所７０４は、監視カメラ装置７０１−１・・・７０１−ｎから送られてくる監視映像を入手するための複数のＣＰＵ７０９（制御端末装置とも言う。）が設置され、また、内部には、記憶部７１２を設け、必要により上述したフレームメモリ５１９の内容を記憶し、操作器７１１の指示に基づき、モニタ７１０上に適宜表示することもできる。操作器７１１は、ＣＰＵ７０９への入力手段であり、監視者がモニタしたい場所に設置されているカメラ装置の監視映像を選択してモニタすることも可能である。また、ＣＰＵ７０９およびモニタ７１０は、必要に応じて複数の監視カメラ装置７０１からの監視映像をマルチ表示する機能も有していることは言うまでもない。また、送られてきた画像をプリンタ（図示せず。）に印刷したり、別途設けた記録装置（図示せず。）に長期間記録することも可能である。なお、図７の実施例では、監視事務所の中に複数台の制御端末装置が設置されているが、複数の場所に分散して設置することもできる。また、上記実施例では、サービスセンタ７０３および監視事務所７０４とを分けて説明したが、同一の制御端末装置とすることもできる。上述のようなシステム構成とすることにより監視者は、操作器７１１を操作し、主カメラ装置５０１および副カメラ装置４０１の映像を適宜モニタ７１０に表示することが可能である。

以上説明したように本発明のカメラシステムは、全方位（３６０°）の監視カメラシステムが実現できる。そして、侵入者や異常があればネットワーク５１７を介して遠隔地の端末や携帯電話などに通信メールや動画を配信することもできる。これらの機能は、インターネットの接続環境にあれば、簡単に端末に通信メールや動画を配信することができる。また、監視事務所等にサーバを設置すれば、離れた場所からでも異常部分を切取り、記録したり、録画映像を閲覧できるほか、リアルタイムでの監視も可能である。従って、保育園、学校等の公共施設、コンビニエンスストアなどの商業施設のセキュリテイ、更には、福祉、介護、育児などの分野にも広く利用ができるシステムの実現が可能となる。

以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載されたカメラシステムおよびカメラ映像の表示方法に限定されるものではなく、上記以外のカメラシステムおよびカメラ映像の表示方法に広く適応することが出来ることは、言うまでも無い。

本発明の一実施例の画像表示画面を示す図である。本発明の構成を説明するための図である。本発明の映像の合成を説明するための図である。本発明の一実施例の外観図を示す図である。本発明のカメラシステムの概略構成を示すブロック図である。従来のカメラ装置の一例を示す外観図である。本発明の他の一実施例の概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０１：表示画面、１０２：主カメラ部の拡大された撮像画面、１０３：複数の副カメラ装置の合成された撮像画面、１０４、１０５：主カメラ部の撮像画面、１０６、１０９：山脈、１０８、１１０、１１１、１１２、１１３：建物、３０１、３０３、３０４、３０５、３０６：副カメラ装置の視野範囲、３０２、３０７、３０８、３０９、３１０：副カメラ装置の切出された撮像範囲、３２０：主カメラ部の視野範囲、４０１：副カメラ装置、５０１：主カメラ装置、５０２：光学系、５０３：主カメラ部、５０４：制御部、５０５：パン軸モータ、５０６：チルト軸モータ、５０７：演算処理部、５０８：映像合成部、５０９：制御信号多重回路、５１０：出力映像信号、５１１：制御信号、５１２：ネットワーク伝送部、５１３：同軸ケーブル、５１４：操作器、５１５：モニター、５１６：ＬＡＮケーブル、５１７：ネットワーク、５１９：記憶部、７０１：監視カメラ、７０２：伝送路、７０３：サービスセンタ、７０４：監視事務所。

Claims

主カメラ部と、複数の副カメラ装置および上記主カメラ部からの映像信号と上記複数の副カメラ装置からの映像信号を合成する演算処理部からなり、上記演算処理部は、上記複数の副カメラ装置からの映像信号を合成した画像に上記主カメラ部の撮像視野範囲を表示する機能を有することを特徴とするカメラシステム。
請求項１記載のカメラシステムにおいて、更に、端末装置を有し、上記演算処理部の出力は、伝送路を介して上記端末装置に結合され、上記端末装置は、上記主カメラ部、上記複数の副カメラ装置および上記可動機構部を制御する機能を有することを特徴とするカメラシステム。
主カメラ部と、複数の副カメラ装置、上記主カメラ部からの映像信号と上記複数の副カメラ装置からの映像信号を合成する演算処理部および上記演算処理部の出力を表示する表示装置とからなるカメラシステムにおいて、上記複数の副カメラ装置からの映像信号を合成した映像に上記主カメラ部の視野範囲を示す表示をすることを特徴とするカメラ映像の表示方法。