JP4495028B2 - カメラ装置および監視カメラシステム - Google Patents

Description

本発明は、カメラ駆動装置を用いてカメラ装置の姿勢やズームを外部から制御することにより予め定められた複数の対象を監視するカメラ装置および監視カメラシステムに係り、監視対象がある対象から別の対象に変わったときズーム処理を高速化するように構成したカメラ装置および監視カメラシステムに関するものである。

近年、何台かの監視カメラを監視装置に接続し、監視装置のモニタを見て特定の対象を監視し、監視装置に備えられた記録媒体に記録する監視システムが、銀行等の金融業界やスーパーマーケットやデパート等に広く用いられている。

これらの監視システムには、可動雲台に監視カメラを搭載し、外部から監視カメラの姿勢を制御し、複数の対象を一台の監視カメラで監視できる監視システムがあり、この監視システムは、監視カメラの設置場所が少ない場合や特定の対象を追尾して監視する場合などによく用いられている。これらの監視カメラでは外部から手動もしくは予めプログラムされた順序通り、もしくは人検知センサ等のアラーム信号により、パン動作・チルト動作・ズーム動作をさせて監視カメラを入り口から陳列棚の方向に向けたり、代金を支払う客と客に対応する店員の両者が視野に入る方向に向けて広角の映像を映したり、さらにその映像をズームすることにより現金の授受の様子を詳細に映したりして、複数の監視状態を切り替えている。

上記の監視システムでは、監視状態により求められる画角が異なり、監視状態を変更する毎にズーム機構を駆動し対処している。しかし、光学ズームは、レンズを機械的に駆動させることから、画角の変化に時間がかかり、ズーム速度の高速化が望まれる。

従来の撮像装置では、光学ズーム手段と電子ズーム手段を総合画角が所望の画角になるまで同時駆動することによりズーム動作の高速化を実現している（例えば、特許文献１参照）。

また、他の監視カメラシステムでは、監視状態を変更したとき電子ズームを用いて瞬時に変更後の倍率まで画角変更を行っている。その後電子ズームの倍率を下げつつ、総合画角が一定となるよう光学ズームの倍率を制御している（例えば、特許文献２参照）。
特開平１０−４２１８３号公報 特開２００４−７２６１号公報

しかしながら、上記特許文献１では、ズーム動作を始める前の初期画角と最終画角の変化が大きな場合、ズーム動作の過程で電子ズームのズームに対する寄与率が大きくなると過度的に現われる解像度の低下に対する配慮が充分とはいえない。

また、特許文献２では電子ズーム倍率を瞬時に高倍率にすることにより画像の解像度が低下するという問題がある。

本発明の目的は、以上の点を考慮し、光学ズームと電子ズームの動作を制御することにより、一定の解像度を保ちながら高速に画角を変更することのできるカメラ装置およびこのカメラ装置を用いた監視カメラシステムを提供することにある。

光学ズーム機能を備え被写体を映像信号に変換する撮像手段と、映像信号を記憶する記憶手段と、記憶手段へ記憶した映像信号を読み出す領域を選択し選択部分に記憶された映像を拡大する電子ズーム手段と、電子ズーム手段による電子ズーム倍率の上限値を制限するズーム倍率制限手段により解決する。

すなわち、本発明の監視カメラシステムにおいては、具体的に次のような技術的手段を講じた。
（１）光学ズーム機能及び電子ズーム機能を備えたカメラ装置と、前記カメラ装置の姿勢を可変とするカメラ駆動装置とを備え、複数の監視対象を切り換えて監視する監視カメラシステムにおいて、前記複数の監視状態は、少なくとも第１の監視状態と第２の監視状態とを有し、前記複数の監視状態のそれぞれに対して、設定情報として、前記カメラ装置の姿勢と、前記光学ズーム機能による光学ズーム倍率と、前記電子ズーム機能による電子ズーム倍率と、前記電子ズーム倍率の上限倍率とを、前記複数の監視状態毎に異なった値に設定可能であり、前記第１の監視状態から、前記第１の監視状態よりも望遠方向にある前記第２の監視状態へ切り換える際に、前記第１の監視状態の前記光学ズーム倍率と前記第２の監視状態の前記電子ズーム倍率の前記上限倍率との積が、前記第２の監視状態の前記光学ズーム倍率と前記第２の監視状態の前記電子ズーム倍率との積である前記第２の監視状態の総合倍率より小さいか否かを判断し、小さい場合には、現在の前記電子ズーム倍率を前記第２の監視状態の前記電子ズーム倍率の前記上限倍率に直ちに変更するとともに、現在の前記光学ズーム倍率を前記第２の監視状態の前記光学ズーム倍率に向けて徐々に変化させてゆき、現在の前記電子ズーム倍率と現在の前記光学ズーム倍率との積である現在の総合倍率が前記第２の監視状態の総合倍率に達した後は、現在の前記総合倍率を維持しながら現在の前記光学ズーム倍率の変化に連動させて現在の前記電子ズーム倍率を徐々に下げてゆき、最終的に前記第２の監視状態の前記設定情報のとおりに収束させるズーム倍率制限手段を備えた。
また、
（２）上記のズーム倍率制限手段が、前記第１の監視状態から、前記第１の監視状態よりも望遠方向にある前記第２の監視状態へ切り換える際に、前記第１の監視状態の前記光学ズーム倍率と前記第２の監視状態の前記電子ズーム倍率の前記上限倍率との積が、前記第２の監視状態の総合倍率よりも大きいか等しい場合には、現在の前記電子ズーム倍率を、前記第２の監視状態の総合倍率を前記第１の監視状態の前記光学ズーム倍率で割った値に直ちに変更し、変更後の現在の前記総合倍率を維持しながら、現在の前記光学ズーム倍率を前記第２の監視状態の前記光学ズーム倍率に向けて徐々に変化させつつ、それに連動させて現在の前記電子ズーム倍率を徐々に変化させ、最終的に前記第２の監視状態の前記設定情報のとおりに収束させるようにした。
さらに、
（３）上記のズーム倍率制限手段が、前記第２の監視状態における監視位置と現在の監視位置との位置関係に応じて、前記電子ズーム機能によって前記カメラ装置が撮像した映像信号を切り出す範囲を計算して変更するとともに、前記位置関係によって計算された切り出す範囲が前記カメラ装置の撮像範囲を越える場合には、実際に切り出す範囲が前記撮像範囲を越えないように前記実際に切り出す範囲の端部が前記撮像範囲の端部に一致するように前記映像信号を切り出す範囲を補正するようにした。

さらに本発明のズーム倍率変更方法によれば、
（４）光学ズーム機能及び電子ズーム機能を備えたカメラ装置と、前記カメラ装置の姿勢を可変とするカメラ駆動装置とを備え、複数の監視対象を切り換えて監視する監視カメラシステムにおけるズーム倍率変更方法であって、前記複数の監視状態は、少なくとも第１の監視状態と第２の監視状態とを有し、前記複数の監視状態のそれぞれに対して、設定情報として、前記カメラ装置の姿勢と、前記光学ズーム機能による光学ズーム倍率と、前記電子ズーム機能による電子ズーム倍率と、前記電子ズーム倍率の上限倍率とを、前記複数の監視状態毎に異なった値に設定可能とし、前記第１の監視状態から、前記第１の監視状態よりも望遠方向にある前記第２の監視状態へ切り換える際に、前記第１の監視状態の前記光学ズーム倍率と前記第２の監視状態の前記電子ズーム倍率の前記上限倍率との積が、前記第２の監視状態の前記光学ズーム倍率と前記第２の監視状態の前記電子ズーム倍率との積である前記第２の監視状態の総合倍率より小さいか否かを判断し、小さい場合には、現在の前記電子ズーム倍率を前記第２の監視状態の前記電子ズーム倍率の前記上限倍率に直ちに変更するとともに、現在の前記光学ズーム倍率を前記第２の監視状態の前記光学ズーム倍率に向けて徐々に変化させてゆき、現在の前記電子ズーム倍率と現在の前記光学ズーム倍率との積である現在の総合倍率が前記第２の監視状態の総合倍率に達した後は、現在の前記総合倍率を維持しながら現在の前記光学ズーム倍率の変化に連動させて現在の前記電子ズーム倍率を徐々に下げてゆき、最終的に前記第２の監視状態の前記設定情報のとおりに収束させるようにした。

また、
（５）上記のズーム倍率変更方法において、前記第１の監視状態から、前記第１の監視状態よりも望遠方向にある前記第２の監視状態へ切り換える際に、前記第１の監視状態の前記光学ズーム倍率と前記第２の監視状態の前記電子ズーム倍率の前記上限倍率との積が、前記第２の監視状態の総合倍率よりも大きいか等しい場合には、現在の前記電子ズーム倍率を、前記第２の監視状態の総合倍率を前記第１の監視状態の前記光学ズーム倍率で割った値に直ちに変更し、変更後の現在の前記総合倍率を維持しながら、現在の前記光学ズーム倍率を前記第２の監視状態の前記光学ズーム倍率に向けて徐々に変化させつつ、それに連動させて現在の前記電子ズーム倍率を徐々に変化させ、最終的に前記第２の監視状態の前記設定情報のとおりに収束させるようにした。
さらに、
（６）上記のズーム倍率変更方法において、前記第２の監視状態における監視位置と現在の監視位置との位置関係に応じて、前記電子ズーム機能によって前記カメラ装置が撮像した映像信号を切り出す範囲を計算して変更するとともに、前記位置関係によって計算された切り出す範囲が前記カメラ装置の撮像範囲を越える場合には、実際に切り出す範囲が前記撮像範囲を越えないように前記実際に切り出す範囲の端部が前記撮像範囲の端部に一致するように前記映像信号を切り出す範囲を補正するようにした。

本発明によれば、カメラ装置が光学ズーム機能と電子ズーム機能とを有する監視カメラシステムにおいて、一定の解像度のある画像を保ちながら高速に画像を拡大することができる。

本発明によれば、監視状態変更後の画角に到達した後は、レンズ性能を生かした解像度のある拡大画像を得ることができる。

以下、本発明にかかるカメラ装置およびこのカメラ装置を用いた監視カメラシステムの実施例について図１乃至図１１を用いて説明する。まず、図１を用いて本発明にかかる監視カメラシステムの例を説明する。

図１において、監視カメラシステムは、カメラ装置（以下、カメラということがある）１と、カメラ１の向きを変更する監視カメラ装置２と、カメラ１と監視カメラ装置２を制御するコントローラユニット３と、監視カメラ装置２とコントローラユニット３を接続するケーブル４とから構成される。カメラ１は、光学ズーム機能と電子ズーム機能を有している。監視カメラ装置２は、カメラ１を搭載して監視カメラをパンニング（以下、パンという）動作させたりチルティング（以下、チルトという）動作させる装置である。コントローラユニット３は、カメラ１と監視カメラ装置２の動作を制御する手段である。すなわち、監視カメラ装置２は、カメラ１を取り付けカメラの姿勢を可変とするカメラ駆動装置として働く。

次に、本発明にかかる監視カメラシステムの配置の例を、図２に示すコンビニエンスストア等に設置した場合を例にして説明する。レジ８１と、陳列棚８２と、出入口８３と、事務室８４を有するコンビニエンスストア８内の天井には、監視カメラ装置２が設置されており、監視カメラ装置２と事務室８４に設置されたコントローラユニット３は、図示を省略したケーブル４により接続されている。監視カメラ装置２はコントローラユニット３から手動あるいは自動により制御することができる。

次に、コントローラユニット３の構成を、図３を用いて説明する。コントローラユニット３は、コントローラユニット３と監視カメラ装置２を制御するシステム制御マイクロコンピュータ３１と、コントローラユニット３と監視カメラ装置２間の制御信号や映像情報等の交換を行う入出力インターフェース部３２と、監視状態の設定値を入力する入力部（操作部）３３と、入力部３３から入力された監視状態の設定値などを記憶するメモリ３４と、監視カメラ装置２から送られてくる映像や監視状態ごとの設定情報等を表示する表示部３５と、システム制御マイクロコンピュータ３１により処理された映像を記録する映像記録デバイス３６とを有して構成される。

コントローラユニット３には、メモリ３４が備えられており、複数の監視状態ごとに設定情報を記憶することができる。監視状態の設定情報には、監視状態ごとのパン角度値やチルト角度値やズーム倍率値などが含まれている。

コンビニエンスストア８における監視状態についての一例を、図４を用いて説明する。監視状態１では、電子ズーム上限倍率（ＣＥＺ）は設定されておらず、レジ８１を、パン角度：６０°、チルト角度：６０°、広角（総合ズーム倍率：１．５倍）で撮影する。監視状態２では、ＣＥＺは４倍に設定されており、レジ８１を望遠（光学ズーム倍率１０倍、電子ズーム倍率：１倍、総合倍率：１０倍）で撮影する。監視状態３では、ＣＥＺは設定されておらず、メモリ３４から監視状態３に対応するパン角度値（１８０°）、チルト角度値（４５°）およびズーム倍率値（光学ズーム倍率：１倍、電子ズーム倍率：１倍）を読み出し監視カメラ装置２に送ることにより、監視カメラ装置２内に設けられた図示を省略した駆動装置を制御し、カメラ１を陳列棚８２に向けると同時にズーム値を設定値に変更する。監視状態４では、ＣＥＺは５倍に設定されており、同様にカメラ１を出入口８３に向ける（パン角度：９０°。チルト角度：６０°）と同時に、ズーム値を設定値に変更（光学ズーム倍率：１２倍、電子ズーム倍率：２倍、総合ズーム倍率：２４倍）する。

監視状態の変更は自動で行ったり、コントローラユニット３の筐体に取り付けられた操作部３３のボタンや、図示しないリモコンのボタンなどよりワンタッチ操作で行ったりすることができる。

次に、本発明を実現するカメラ１の構成について、図５を用いて説明する。本例で使用するカメラ装置１は、ズーム機能を有するレンズユニット１１１によって結像された光学情報を光電変換するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）１１２からなる撮像部１１と、光学情報から光電変換されたアナログ形式の画像信号をディジタル形式の画像信号に変換するＡ／Ｄ変換回路１２と、Ａ／Ｄ変換回路１２から送られてくる画像信号を処理するための信号処理回路１３と、信号処理回路１３から送られてくる画像信号を一時的に記憶するメモリ１４と、コントローラユニット３より送られてくる監視対象ごとに予め設定された画角（ズーム倍率）についての情報を受け付けるズーム倍率入力部１５１およびズーム倍率計算回路１５２からなるズーム処理部１５と、電子ズームを制御する信号処理マイクロコンピュータ１６と、信号処理マイクロコンピュータ１６からの指令によりレンズユニット１１１のＺｏｏｍ／Ｆｏｃｕｓ／Ｉｒｉｓを制御するレンズ制御回路１７と、画像のディテール処理を行う手段であるディテール処理を制御するためのディテール制御マイクロコンピュータ１８１およびディテール制御マイクロコンピュータ１８１の指示により画像にディテール処理を施すディテール処理回路１８２からなるディテール処理部１８と、ディテール処理回路１８２によりディテール処理を施された画像をアナログ変換するＤ／Ａ変換回路１９を有している。

信号処理マイクロコンピュータ１６は、ズーム倍率計算回路１５２で計算した電子ズーム上限倍率を超えないように制御する電子ズーム倍率を制御するズーム倍率制限手段としての働きを有している。

次に、カメラ装置１の動作を説明する。使用者がコントローラユニット３を操作するか予め決めておいた自動切り替えに対応して監視状態がある状態から次の状態に変わると、新しい状態に対応する画角（ズーム倍率）を指定する情報は、ズーム倍率入力部１５１、ズーム倍率計算回路１５２を介して信号処理マイクロコンピュータ１６に送信される。信号処理マイクロコンピュータ１６は、レンズ制御回路１７にズーム駆動指令を送信し、レンズユニット１１１内に設けられたズームレンズを駆動させるとともに各ズームレンズの位置に応じたフォーカスレンズの位置制御を行い、ズームトラッキング動作が実現され任意の光学的画角調節が可能となる。

被写体からの光学情報は、レンズユニット１１１を経由して、ＣＣＤ１１２の撮像面にて結像される。結像された光学情報はＣＣＤ１１２によって光電変換され、Ａ／Ｄ変換回路１２によってディジタル信号に変換され、信号処理回路１３へ送信される。信号処理回路１３は、Ａ／Ｄ変換回路１２から送られてくる画像信号をメモリ１４に記憶する。

信号処理マイクロコンピュータ１６は、メモリ１４に記憶された画像信号を読み出し、それを電子的に拡大し走査線補間を行って電子ズームを制御する。これによって、任意の電子的画角調節（電子ズーム倍率の調節）が可能となる。

信号処理マイクロコンピュータ１６は、電子ズーム制御量、すなわち、電子ズームの倍率をディテール制御マイクロコンピュータ１８１に送信する。ディテール制御マイクロコンピュータ１８１とディテール処理回路１８２により、信号処理回路１３から電子的画角調節された画像に、電子ズーム倍率に対応したディテール処理を行う。ディテール処理により、電子ズームによる画像の拡大に伴う画像の劣化を最小限に抑えることができる。なお、ディテール処理は、従来技術と同様に電子ズーム使用時に自動的に行われるものとし、本発明ではディテール処理の説明を省略する。

Ｄ／Ａ変換回路１９により、ディジタルの映像信号をアナログに変換して外部へ出力する。出力される映像信号はコントローラユニットに接続してもよいし、そのまま外部モニタなど外部機器に接続してもよい。

また、Ａ／Ｄ変換回路１２、信号処理回路１３、メモリ１４、ズーム倍率計算回路１５２、信号処理マイコン１６、ディテール制御マイコン１８１、ディテール処理回路１８２、Ｄ／Ａ変換回路１９の全てもしくは任意の組み合わせにより、ワンチップにしてもよい。

上記のように構成された監視カメラ装置において、本発明の特徴である光学ズームと電子ズームを併用したズームの駆動動作を、図６乃至図１１を用いて以下詳細に説明する。

本発明の一例として、図４の監視状態１（レジ広角）から監視状態２（レジ望遠）へ画角変化を行うときの処理を示す。このときの光学ズームと電子ズームの駆動動作を図６および図７のフローチャートに沿って説明する。また、光学ズーム倍率と電子ズーム倍率の変化については図８に沿って説明する。

ステップＳ１００にて、まず、コントローラユニット３より監視状態１から監視状態２へ移る指令が信号処理コンピュータ１６に伝達され、ズーム倍率が変更されるか否かについて判定が行われる。ステップＳ１０１にて、所望の画角を得るための光学ズーム倍率の変更が望遠（Ｔ）方向か広角（Ｗ）方向かを判別する。監視状態１から監視状態２への変更では光学ズーム倍率の変更はＴ方向であり、Ｔ方向であると判別した場合には、ステップＳ１０２により、解像度を一定以上保つために電子ズームの上限倍率（ＣＥＺ）が決定される。

次に、図７を用いてステップＳ１０２の電子ズーム上限倍率（ＣＥＺ）の決定方法について以下説明する。ステップＳ４０１にて、変更後の監視状態２についての設定情報にＣＥＺが含まれているかどうかを判別する。設定情報にＣＥＺが含まれている場合は、ステップＳ４１１によりその設定値をＣＥＺとする。監視状態１から監視状態２への変更時には、ステップＳ４０１、ステップＳ４１１によりＣＥＺは４倍となる。

ＣＥＺが設定されていない場合は、ＣＥＺは使用しているＣＣＤの有効画素数から画像劣化が起こらない倍率を元に算出してもよい。次に、画像劣化が発生しない電子ズーム上限倍率の算出について説明する。ステップＳ４０１においてＣＥＺが設定されていないときには、ステップＳ４０２にてＣＥＺをＣＣＤの有効画素数より決定するか判断する。ＣＥＺをＣＣＤの有効画素数から決定すると判断した場合は、ステップＳ４２１へ進む。このとき、例えばカメラ１よりケーブル４を通りコントローラユニット３へ出力される映像信号の縦方向ライン数が５２５本であるとき、ＣＣＤ１１２の縦方向有効画素数が１０５０画素であれば、電子ズーム２倍（＝１０５０÷５２５）までは画像劣化は起こらない。予め、何倍まで劣化してもよいかを決定する係数ｋ１を決めておき、画像劣化が起こらない倍率とこのｋ１の積をＣＥＺとする。ＣＣＤ１１２の縦方向有効画素数が１０５０画素、カメラ１より出力される映像信号の縦方向ライン数が５２５本、ｋ１＝１．５であるときは、ＣＥＺ＝３倍となる。

また、ＣＥＺは監視状態変更前後のズーム倍率より決定してもよく、ステップＳ４０２にてＣＥＺをＣＣＤの有効画素数より決定すると判断しないときには、ステップＳ４０３にてＣＥＺを監視状態変更前後のズーム倍率より決定するとか判断する。ステップＳ４０２にてＣＥＺをＣＣＤの有効画素数より決定すると判断した場合は、ステップＳ４３１へ進む。変更後の総合倍率Ｚ２に対して瞬時にどのぐらいまで電子ズームを用いて画像を拡大するかを決定する係数ｋ２を予め決めておき、変更前の光学ズーム倍率をＯＺ１とし、ＣＥＺ＝Ｚ２÷ＯＺ１×ｋ２とする。監視状態１（光学ズーム：１．５倍）から監視状態４（光学ズーム：１２倍、電子ズーム：２倍、総合倍率：２４倍）へと画角を変更させるときは、ステップＳ４３１よりｋ２＝０．５であればＣＥＺ＝８倍となる。

また、ステップＳ４０３で変更前後の倍率より決定しないと判別した場合は、ステップＳ４０４において、電子ズームの上限倍率は特に設定せず、ＣＥＺは信号処理マイコン１６の能力により決定される電子ズームの最大倍率となる。

ステップＳ４０１、Ｓ４０２、Ｓ４０３、Ｓ４０４、Ｓ４１１、Ｓ４２１、Ｓ４３１でＣＥＺを決定するがここであげたＣＥＺを決定するための方法は一例であり、これらのＣＥＺの決定方法を任意に組み合わせても良いし、他の方法によりＣＥＺを決定しても良い。その後ステップＳ４４１にて、電子ズーム上限倍率（ＣＥＺ）と変更前後の電子ズーム倍率（ＥＺ１、ＥＺ２）を比較し、変更前もしくは変更後の電子ズーム倍率が電子ズーム上限倍率より小さければＣＥＺで電子ズーム処理を行い、変更前もしくは変更後の電子ズーム倍率が電子ズーム上限倍率より大きいのであれば、ステップＳ４４２において、変更前もしくは変更後に設定されている電子ズーム倍率までの画質劣化は許容できるものとし、その倍率を電子ズーム上限倍率ＣＥＺに設定しなおす。

図６のフローチャートの説明に戻る。ＣＥＺの決定後、ステップＳ１０３にて、現在の光学ズーム倍率（ＯＺ１）と、ＣＥＺと、変更後の光学ズーム倍率と電子ズーム倍率をかけあわせた最終状態の総合倍率（Ｚ２）の関係を調べる。ＯＺ１×ＣＥＺ＜Ｚ２であれば、ステップＳ１０４に進む。監視状態１から監視状態２への変更では、ＯＺ１＝１．５倍、ＣＥＺ＝４倍、Ｚ２＝１０倍であり、ＯＺ１×ＣＥＺ＜Ｚ２となるため、ステップＳ１０４へと進む。

ステップＳ１０４により、電子ズーム倍率（ＥＺ）を電子ズーム上限倍率（ＣＥＺ）にする。

ステップＳ１０５、ステップＳ１０６により、変更後の総合倍率（Ｚ２）に達するまで光学ズームをＴ方向に駆動し、その後総合倍率がＺ２に達すると（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、ステップＳ１０８に進む。監視状態１から監視状態２への変更では、光学ズーム倍率が２．５倍、電子ズームが４倍の状態でステップＳ１０８へと進む。

ステップＳ１０３で、ＯＺ１×ＣＥＺ≧Ｚ２となった場合は、ステップＳ１０７にて、電子ズーム倍率ＥＺをＺ２÷ＯＺ１に変更する。このとき、総合倍率は変更後の最終総合倍率（Ｚ２）となり、その後ステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８、ステップＳ１０９、ステップＳ１１０、ステップＳ１１１を通して、総合倍率をＺ２に維持したまま、電子ズームの倍率を下げつつ、光学ズームの倍率を上げていく。したがって、この間は、画角はそのままであり、徐々に解像度のある映像へと変化していく。光学ズームがＴ端、もしくは電子ズームがＷ端に達した場合は、ズームの駆動を停止する。監視状態１から監視状態２への変更では、最終的に監視状態２の設定値である光学ズーム１０倍、電子ズーム１倍（Ｗ端）となる。

以上の動作により、一定の解像度を保持しながら、高速に画像を拡大することができる。

ステップＳ１０１で光学ズーム倍率の変更方向が広角（Ｗ）方向であると判別した場合は、Ｓ２０１、Ｓ２０２、Ｓ２０３を通して、所望の画角を得る。

以上のズーム処理の態様は、図８に示すようにまず電子ズーム倍率を電子ズーム上限倍率ＣＥＺに上げるとともに光学ズーム倍率ＯＺを変更前の光学ズーム倍率ＯＺ１から最終状態の光学ズーム倍率ＯＺ２へ変更してゆく。光学ズーム倍率と光学ズーム倍率との積が総合ズーム倍率Ｚ２となると、光学ズーム倍率ＯＺの増加分だけ電子ズーム倍率ＥＺを低減してゆき、光学ズーム倍率ＯＺが最終状態のズーム倍率ＯＺ２になったときに、電子ズーム倍率ＥＺは最終状態の電子ズーム倍率ＥＺ２となる。

図９乃至図１１を参照して本例の監視システムにおける、パン・チルトとズームが同時に行われる例について説明する。カメラ１のパン角度とチルト角度を変えながら、光学ズームと電子ズームを利用して画像を拡大する場合でも、光学ズームと電子ズームの制御は図６に示すように行うことができる。ただし、電子ズームの切り出し位置如何では、所望の被写体が表示部３５に表示されないということが起きてしまうので、パン角度・チルト角度の変更中は電子ズーム切り出しの中心位置をＣＣＤ１１２の中心ではなく適切な位置に常に補正する必要がある。

以下図９を用いて電子ズームの切り出し位置の補正について詳細に説明する。Ｗ端の焦点距離ｆが３．８ｍｍのレンズにおいて、監視対象が例えばパン方向（以下ｘ方向と称す）１０°に位置する場合は、監視対象のＣＣＤ上での位置は、３．８ｍｍ×ｔａｎ１０°＝０．６７ｍｍ（＝Δｘ）の位置となる。したがって、パン方向に１０°の位置を中心に電子ズームを行うには、ＣＣＤの中心からｘ方向へΔｘ（＝０．６７ｍｍ）ずらした位置を中心に電子ズームの切り出し位置を設定すればよい。同じレンズでも光学ズーム２倍であれば、２×３．８ｍｍ×ｔａｎ１０°＝１．２４ｍｍ（＝Δｘ）となる。チルト方向も同様に考えられるので、チルト方向については説明を省略する。

Ｗ端の焦点距離ｆ＝３．８ｍｍのレンズであり、カメラ１を図４の監視状態１から監視状態４への移動中で、パン角度が６０°から８５°の位置になり光学ズームが３倍となっているとき、電子ズーム切り出しのＣＣＤ上の中心位置を、３×３．８ｍｍ×ｔａｎ（９０°―８５°）＝１．００ｍｍ（＝Δｘ）だけ、中心からｘ方向にずらすことにより、監視対象は表示部３５の中心に表示される。

また、計算により求めたＣＣＤの切り出し位置が、図１０のようにＣＣＤ１１２の外側を一部もしくは全部含む場合は、図１１に示すように、切り出し位置がはみ出した側の側面に沿うように電子ズーム位置の中心を決定する。中心位置のずらし量（Δｘ）と、ＣＣＤの中心から端点までの長さ（Ｘ）と、電子ズームの倍率（ＥＺ）の関係は、Δｘ＝Ｘ（１−１／ＥＺ）となる。

以上のように制御することで、パン・チルト・ズーム倍率が、監視状態の変更前後で異なる場合でも、解像度を一定以上に保ちながら高速に画像を拡大することができ、最終的にはズームレンズの性能を生かした拡大画像を得ることができる。

本発明は、実施例であげた監視カメラシステムだけでなく、民生用途のビデオカメラや携帯電話など、光学ズームおよび電子ズームを有する製品では同様の制御を行うことができる。

本発明における監視カメラシステムの構成を示す全体構成図。 コンビニエンスストアにおける監視カメラシステムの配置図。 コントローラユニットのシステム回路構成を示したブロック図。 コントローラユニットに記憶された監視状態の情報を示す図。 本発明におけるカメラの構成を示したブロック図。 光学ズーム倍率と電子ズーム倍率を制御するフローチャート。 電子ズーム上限倍率（ＣＥＺ）を決定するフローチャート。 光学ズーム倍率、電子ズーム倍率および画角の変化を示す図。 電子ズーム処理を説明するための図。 計算された電子ズーム切り出し位置を示す図。 はみ出しを補正されたＣＣＤの切り出し位置を示す図。

符号の説明

１…カメラ、２…監視カメラ装置、３…コントローラユニット、１１…撮像部、１１１…レンズユニット、１１２…ＣＣＤ（固体撮像素子）、１２…Ａ／Ｄ変換回路、１３…信号処理回路、１４…メモリ、１５…ズーム処理部、１５１…ズーム倍率入力部、１５２…ズーム倍率計算回路、１６…信号処理マイコン、１７…レンズ制御回路、１８…ディテール処理部、１８１…ディテール制御マイコン、１８２…ディテール処理回路、１９…Ｄ／Ａ変換回路

Claims (6)

1. 光学ズーム機能及び電子ズーム機能を備えたカメラ装置と、前記カメラ装置の姿勢を可変とするカメラ駆動装置とを備え、複数の監視対象を切り換えて監視する監視カメラシステムにおいて、
   前記複数の監視状態は、少なくとも第１の監視状態と第２の監視状態とを有し、
   前記複数の監視状態のそれぞれに対して、設定情報として、前記カメラ装置の姿勢と、前記光学ズーム機能による光学ズーム倍率と、前記電子ズーム機能による電子ズーム倍率と、前記電子ズーム倍率の上限倍率とを、前記複数の監視状態毎に異なった値に設定可能であり、
   前記第１の監視状態から、前記第１の監視状態よりも望遠方向にある前記第２の監視状態へ切り換える際に、前記第１の監視状態の前記光学ズーム倍率と前記第２の監視状態の前記電子ズーム倍率の前記上限倍率との積が、前記第２の監視状態の前記光学ズーム倍率と前記第２の監視状態の前記電子ズーム倍率との積である前記第２の監視状態の総合倍率より小さいか否かを判断し、小さい場合には、現在の前記電子ズーム倍率を前記第２の監視状態の前記電子ズーム倍率の前記上限倍率に直ちに変更するとともに、現在の前記光学ズーム倍率を前記第２の監視状態の前記光学ズーム倍率に向けて徐々に変化させてゆき、現在の前記電子ズーム倍率と現在の前記光学ズーム倍率との積である現在の総合倍率が前記第２の監視状態の総合倍率に達した後は、現在の前記総合倍率を維持しながら現在の前記光学ズーム倍率の変化に連動させて現在の前記電子ズーム倍率を徐々に下げてゆき、最終的に前記第２の監視状態の前記設定情報のとおりに収束させるズーム倍率制限手段を備えたことを特徴とする監視カメラシステム。
2. 前記ズーム倍率制限手段が、前記第１の監視状態から、前記第１の監視状態よりも望遠方向にある前記第２の監視状態へ切り換える際に、前記第１の監視状態の前記光学ズーム倍率と前記第２の監視状態の前記電子ズーム倍率の前記上限倍率との積が、前記第２の監視状態の総合倍率よりも大きいか等しい場合には、現在の前記電子ズーム倍率を、前記第２の監視状態の総合倍率を前記第１の監視状態の前記光学ズーム倍率で割った値に直ちに変更し、変更後の現在の前記総合倍率を維持しながら、現在の前記光学ズーム倍率を前記第２の監視状態の前記光学ズーム倍率に向けて徐々に変化させつつ、それに連動させて現在の前記電子ズーム倍率を徐々に変化させ、最終的に前記第２の監視状態の前記設定情報のとおりに収束させることを特徴とする請求項１に記載の監視カメラシステム。
3. 前記ズーム倍率制限手段が、前記第２の監視状態における監視位置と現在の監視位置との位置関係に応じて、前記電子ズーム機能によって前記カメラ装置が撮像した映像信号を切り出す範囲を計算して変更するとともに、前記位置関係によって計算された切り出す範囲が前記カメラ装置の撮像範囲を越える場合には、実際に切り出す範囲が前記撮像範囲を越えないように前記実際に切り出す範囲の端部が前記撮像範囲の端部に一致するように前記映像信号を切り出す範囲を補正することを特徴とする請求項１または２に記載の監視カメラシステム。
4. 光学ズーム機能及び電子ズーム機能を備えたカメラ装置と、前記カメラ装置の姿勢を可変とするカメラ駆動装置とを備え、複数の監視対象を切り換えて監視する監視カメラシステムにおけるズーム倍率変更方法であって、
   前記複数の監視状態は、少なくとも第１の監視状態と第２の監視状態とを有し、
   前記複数の監視状態のそれぞれに対して、設定情報として、前記カメラ装置の姿勢と、前記光学ズーム機能による光学ズーム倍率と、前記電子ズーム機能による電子ズーム倍率と、前記電子ズーム倍率の上限倍率とを、前記複数の監視状態毎に異なった値に設定可能とし、
   前記第１の監視状態から、前記第１の監視状態よりも望遠方向にある前記第２の監視状態へ切り換える際に、前記第１の監視状態の前記光学ズーム倍率と前記第２の監視状態の前記電子ズーム倍率の前記上限倍率との積が、前記第２の監視状態の前記光学ズーム倍率と前記第２の監視状態の前記電子ズーム倍率との積である前記第２の監視状態の総合倍率より小さいか否かを判断し、小さい場合には、現在の前記電子ズーム倍率を前記第２の監視状態の前記電子ズーム倍率の前記上限倍率に直ちに変更するとともに、現在の前記光学ズーム倍率を前記第２の監視状態の前記光学ズーム倍率に向けて徐々に変化させてゆき、現在の前記電子ズーム倍率と現在の前記光学ズーム倍率との積である現在の総合倍率が前記第２の監視状態の総合倍率に達した後は、現在の前記総合倍率を維持しながら現在の前記光学ズーム倍率の変化に連動させて現在の前記電子ズーム倍率を徐々に下げてゆき、最終的に前記第２の監視状態の前記設定情報のとおりに収束させることを特徴とするズーム倍率変更方法。
5. 前記第１の監視状態から、前記第１の監視状態よりも望遠方向にある前記第２の監視状態へ切り換える際に、前記第１の監視状態の前記光学ズーム倍率と前記第２の監視状態の前記電子ズーム倍率の前記上限倍率との積が、前記第２の監視状態の総合倍率よりも大きいか等しい場合には、現在の前記電子ズーム倍率を、前記第２の監視状態の総合倍率を前記第１の監視状態の前記光学ズーム倍率で割った値に直ちに変更し、変更後の現在の前記総合倍率を維持しながら、現在の前記光学ズーム倍率を前記第２の監視状態の前記光学ズーム倍率に向けて徐々に変化させつつ、それに連動させて現在の前記電子ズーム倍率を徐々に変化させ、最終的に前記第２の監視状態の前記設定情報のとおりに収束させることを特徴とする請求項４に記載のズーム倍率変更方法。
6. 前記第２の監視状態における監視位置と現在の監視位置との位置関係に応じて、前記電子ズーム機能によって前記カメラ装置が撮像した映像信号を切り出す範囲を計算して変更するとともに、前記位置関係によって計算された切り出す範囲が前記カメラ装置の撮像範囲を越える場合には、実際に切り出す範囲が前記撮像範囲を越えないように前記実際に切り出す範囲の端部が前記撮像範囲の端部に一致するように前記映像信号を切り出す範囲を補正することを特徴とする請求項４または５に記載のズーム倍率変更方法。

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