JP5871779B2

JP5871779B2 - カメラシステム

Info

Publication number: JP5871779B2
Application number: JP2012249778A
Authority: JP
Inventors: 博史丸山; 寧之柳ヶ瀬; 貢小嶋; 裕司浅野
Original assignee: Hitachi Industry and Control Solutions Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industry and Control Solutions Co Ltd
Priority date: 2012-11-13
Filing date: 2012-11-13
Publication date: 2016-03-01
Anticipated expiration: 2032-11-13
Also published as: JP2014099719A

Description

本発明は、ズームレンズ付きのカメラにおいて、タブレット端末からの遠隔操作でカメ
ラのパン、チルト、ズームの操作を行なう雲台つきのカメラシステムに関する。

特許文献１のようにタッチパネルからの操作で雲台付テレビカメラの操作を行なう特許
が出願されている。雲台でカメラを制御するするニーズは、このような放送用のテレビカ
メラだけではなく、監視用カメラ、防犯カメラ、点検カメラなどにあり、人が近づけない
場所、入ると危ない場所での利用が考えられ、カメラとモニタが離れた場所にあり遠隔で
制御を行なう利用が増えている。
また、有線、無線のネットワーク回線の普及により、ネットワークを介して撮影データ
を伝送、カメラの制御、操作を行なうことが容易になってきている。
タッチパネル式のモニタを利用してカメラからの映像を表示しながら操作を行なう事も
実施されており、画面上に表示されたボタンをタッチすることにより操作を行なうことが
出来る。スマートフォンやタブレット端末の普及により、タップやフリック、ピンチイン
、ピンチアウトという操作も一般的になり、２本の指を使って指示、拡大縮小処理を行な
う技術が提案されている。
このように２本の指を使って、お互いが離れるような操作をピンチアウト、近づける操
作をピンチインと呼ぶ。
１本の指で表示画面をタッチし入力する操作をタップと呼び、すばやくスライドさせる
ことをフリックと呼ぶ。

特開平５-２３６３１９号公報特開２０１２-１２３０６６号公報

図１に示すようなカメラシステムにおいて、タブレット端末の操作でカメラを画面上の
目標の位置に操作し任意のサイズに拡大、縮小するためには、画面上の目標位置をタップ
し視野の中心に移動させたのち拡大、縮小する、またはジョイスティックやボタン、カー
ソルの操作により決められた１ピッチずつ動かし目標に近づけ、拡大、縮小するなど、複
数回の操作で行なう必要があった。

このような、１ピッチずつ動かす操作では目標位置にあわせるまで時間がかかりかつ、
１ピッチ以下の精度の位置合わせができない。また、ジョイスティックやボタンを押して
いる間連続して移動し続ける操作では、カメラ装置とタブレット端末の間の往復の通信に
必要な時間、雲台が動く時間によりタイムラグが生じ目標位置で正確に位置決めをする事
が困難である。

カメラ映像が表示されるタブレット端末上で、目標となる対象物をはさむようにピンチ
イン、ピンチアウトすることにより、雲台のパン、チルトを行なうとともに、ズームレン
ズの倍率を決め、一度の操作で目標の映像を視野中心に移動させるとともに拡大、縮小を
行なう。

ピンチアウトにより拡大する場合は図６に示すように（ａ）で開始位置Ｐ１、Ｐ２を、
操作終了時に（ｂ）でＰ３、Ｐ４の位置を取得する。（ａ）で求めた一辺の長さ、（ｂ）
で求めた一辺の長さからタブレット端末４の演算部で図７に示す演算を行い、７０６によ
り変化率を求め、７０８により現在の倍率に変化率から新しい倍率を求め、７０９により
カメラユニットに倍率を伝送する。ピンチアウトにより拡大する場合も、同様に、開始位
置と操作終了時の位置を取得し１辺の長さから図７に示す演算を行い、７０６により変化
率を求め、７０８により現在の倍率に変化率から新しい倍率を求め、７０９カメラユニッ
トに倍率を伝送する。

また、フリックにより１回の操作で移動させたい方向へ上下左右１視野分となりへ移動
させる、このことにより短時間で位置決めが出来る。
特許文献１では、拡大、縮小の操作において、タッチパネルを操作する押圧を入力のパ
ラメータとしているが、実際にズームの動作を行わないと確認できず、目標とする倍率に
なるまで拡大、縮小の操作を繰り返すことになる。

また、押圧に応じた倍率のパラメータをあらかじめＲＯＭに格納しておく必要がある、
この課題を解決するため、対象を２点ではさむように指示し、その２点に内接する長方形
と、ピンチイン、ピンチアウトを行ない、拡大、縮小終了後の２点に内接する長方形を表
示し視覚的に拡大、縮小の倍率が分かるようになり、倍率の計算に用いるパラメータも不
要となる。

従来の方法ではこのように、ズームの位置に対応するズーム比、タッチパネルの押圧に
対応するパラメータを求めてＲＯＭに格納しておく必要があるが、本発明ではズーム比で
はなく画角をパラメータし、倍率についても開始位置と終了位置の２本の指で表す長方形
の比をパラメータとすることにより、操作者が指示した値を指令値に変換する計算に必要
なパラメータをあらかじめ求めておく必要が無く、ズームレンズを交換してもそのまま使
用する事が出来る。

本発明により、タブレット端末上に表示された、拡大、または縮小したい対象を中心に
ピンチイン、ピンチアウトすることにより一度の操作でカメラのパン、チルトによる対象
物をタブレット端末の視野中心に表示するとともに倍率の変更を行なうことが出来、１ピ
ッチの毎の移動の精度が出ない、または通信のタイムラグなどにより正確に制御できない
カメラシステムであっても、短時間で対象物を視野中心になるようカメラを雲台により移
動させるとともに拡大、縮小をする事が出来る。

本発明の実施例に係わる雲台とタブレット端末を用いたカメラシステムの構成を示す図である。対象の視野とズームレンズの水平画角、垂直画角の関係を示す図である。タブレット端末の画面上での視野中に持って来たい対象の目標位置と、視野中心の関係を示す図である。カメラ装置内での機能ブロックとインターフェースについて示す図である。ピンチイン開始時と終了時、ピンチアウト開始時と終了時の関係を示す図である。ピンチイン、ピンチアウト時のズームレンズを駆動する演算を示す図である。制御を行なうシーケンスを示す図である。スライドにより視野を1画角分移動させることを示す図である。

本発明のカメラシステムは、カメラ装置１とズームレンズ２、雲台３、タブレット端末
４からなる。カメラ装置は、カメラユニット４０１と制御部４０２から構成され、タブレ
ット端末４とは、制御部４０２に内蔵される通信モジュール４０６で有線、または無線で
通信する事が出来る

図１に示すカメラ装置１は図４に示すようにカメラユニット４０１とズームレンズ２、
雲台３、制御部４０２から構成され、制御部４０２はさらにカメラ制御部４０３、雲台制
御部４０４、ＣＰＵ４０５を含むカメラアプリケーション４０７、通信モジュール４０６
から構成される。

カメラユニットからは入力データとして、画角および倍率４０９を、カメラユニットへ
は指令値として倍率４０９を送る。上記データは、タブレット端末の演算部で求められ、
そのままの形で制御部４０２を介してカメラ制御部４０３からカメラユニット４０１へ伝
送され、また逆にカメラユニット４０１から制御部４０２を介してタブレット端末４へ伝
えられる。

通信モジュール４０６とタブレット端末４の間は、有線、または無線により接続され、
遠隔でカメラ映像の伝送、ズームレンズの画角、倍率および、タブレット端末からの指令
値の伝送を行なう。更にタブレット端末はＬＡＮ、ＷＡＮなどのインターネット回線によ
り遠隔地とデータの送受信を行なうことが出来る。

カメラからの映像が見られるタブレット端末の画面上で、視野中心に持って来たい対象
を挟むように２本の指で指示し、そのままピンチイン、ピンチアウトすることにより、対
象が視野中心に来るようパンチルトを行なうとともに倍率を変更する。

２本の指で指示する位置により図５に示すように、２点５０１ａ、５０１ｂの中点とな
る中心位置５０３を求める。５０３を中心とし、５０１ａ、５０１ｂに接する表示を行な
う画面アスペクト比と同じアスペクト比になる長方形を求める。中心位置と２点の位置関
係により、図５（ａ）、図５（ｂ）の２通りがある。

視野中心については、図６（ｂ）に示すように、操作終了時の指の位置Ｐ３、Ｐ４より
求める。図６（ｂ）における対象の中心位置ＰＣ２が、図３における対象位置３０２であ
り、視野中心３０１との移動量を求め、図７７０５によりパン、チルトの移動量を求め
、雲台を駆動する。

タブレット端末の画面上には、開始時に指示した位置より求めた画面アスペクト比にあ
った長方形図６６０１と操作終了時に求めた長方形図６６０２を表示し、倍率の変化
を目視できるようにする。画面アスペクト比にあった長方形を表示することにより、対象
物を移動先として指示している事が目視で確認出来る。図６（ｂ）における操作開始時の
視野を表す長方形６０１と、操作終了時の視野を表す長方形６０２は違う色で表示し区別
できるようにする。

タブレット端末上で指示した開始位置２点および、終了位置２点からズーム倍率を求め
る手段として、図６に示す長方形６０１の一辺の長さと長方形６０２の長さを利用する。
倍率の変化量は次の式で求められる。

倍率の変化量＝６０２の一辺の長さ÷６０１の一辺の長さ

終了位置のズーム倍率は次の式で求められる。

終了位置のズーム倍率＝開始位置のズーム倍率×倍率の変化量

なお、計算に使用する一辺の長さは縦でも横でもあるいは対角でも構わず、開始位置と終
了位置で同じ場所を使用すればよい。

ズームレンズの視野と画角の関係を図２に示す。視野２０１に対し、水平方向の画角２
０２をＨ、垂直方向の画角２０３をＶ、視野中心に持って来たい対象物を２０４とする。
タブレット端末の画面では図３のように見えており、対象物２０４が対象位置３０２にあ
るとする。

対象位置３０２を視野中心３０１に移動させるための移動量は下記のようになる。

水平方向の動作角度＝水平画角Ｈ×水平画素数差分dx/水平画素数x

垂直方向の動作角度＝垂直画角Ｖ×垂直画素数差分dy/垂直画素数y

このようにカメラ装置から現在の画角をもらうことにより、雲台の動作角度として簡単に
求めることが出来る。

また、図４においてカメラユニット４０１から情報として、現在のズームレンズの画角
および、倍率をカメラ制御部４０３に渡し、カメラアプリケーション４０７および、通信
モジュール４０６を介してタブレット端末４に伝送する。タブレット端末４では画角を使
用して上記移動量を求めることにより、倍率が変化しても常に同じアルゴリズムで計算す
る事が出来、ズームレンズを使用が違うものと取り替えてもアルゴリズムを変更する必要
がない。

タブレット端末の画面上で、フリック操作を行なうことにより、指をスライドさせる方
向（上下左右）に１画面分移動させて表示させる。点検カメラなどでは点検箇所を、重な
ることなく、なるべく少ない回数で網羅する必要があり、１回の操作で視野角（画角）分
指令値を与えてパン、チルトを行なう。

図８（ａ）では、現在の視野を８０１とし、タブレット端末での表示を（ｂ）とし、そ
の画面を８０２とする。１回のフリック操作(1)により、視野(1)移動する。このように、
フリック操作により１視野分移動を行い、マトリクス上の対象エリアを洩れなく移動し表
示する事が出来る。点検システムや監視システムでは、特定の範囲をダブルことなく飛ば
すことなく順番に見ていくことが必要であり、対象エリアを１視野ずつ順番に見ていける
ように移動が出来るようにする。

図１のカメラシステムにおいて、カメラシステム２とタブレット端末４を、遠隔からイ
ンターネット回線や携帯電話網で接続する。通信により遅延が発生する環境であってもタ
ブレット端末上で目標とする位置と倍率を直接指示することにより短時間で位置決めを行
なうことが出来る。例えば、図２において水平画角２０２が５０度、視野中心から対象位
置までの差分が２０度、１ピッチの移動量が２度である場合、１０回の操作が必要である
が、本システムでは１回の操作で位置決めをおこなうことができ位置決めに要する時間は
1/10となる。遠隔でカメラを操作し対象に合わせる用途として、交通や流通、工事現場な
どの監視システムや防犯システム、構造物の点検、保守システムで利用する。

本発明は雲台に装着されたズームレンズ付カメラシステムの制御および、表示方式に関
するもので、特にタブレット端末を用いて遠隔で操作を行い、画面上の任意の位置へ移動
させるとともに、拡大縮小をさせたりするための動作制御および構成に関するものである
。
さらに、ＴＶカメラシステム、監視用カメラ、防犯カメラ、点検システムなどカメラを
対象物に合わせて移動させたり、拡大、縮小を行なうカメラシステム利用する事が出来る
。

１…カメラ装置、２…ズームレンズ、３…雲台、４…タブレット端末、２０１…視野、
２０２…水平画角Ｈ、２０３…垂直画角Ｖ、２０４…対象物、３０１…視野中心、３０２
…対象位置、３０３…対象物、３０４…水平画素数x、３０５…垂直画素数y、３０６…水
平画素数差分dx、３０７…垂直画素数差分dy、４０１…カメラユニット、４０２…制御部
、４０３…カメラ制御部、４０４…雲台制御部、４０５…ＣＰＵ、４０６…通信モジュー
ル、４０７…カメラアプリケーション、４０８…画角（指令値）、４０９…画角／倍率、
４１０…雲台指令値、５０１…２点の指示位置、５０２…５０１に接する長方形、５０３
…５０１で指示する２点の中点でかつ、５０２の長方形の中心、５０４…２点の指示位置
、５０５…５０４に接する長方形、５０６…５０４で指示する２点の中点でかつ、５０５
の長方形の中心、６０１…ピンチアウトを行なう開始位置での長方形、６０２…ピンチア
ウト終了後の長方形、７０１〜７０９…カメラユニットに指令値を与えるアルゴリズム、
８０１…対象の中での現在の視野、８０２…タブレット端末の表示画面。

Claims

カメラ映像を映すことが出来るタブレット端末からの操作指示により、パン及びチルトの移動量、ズーム倍率をカメラ装置に伝送することにより、雲台及びカメラの位置が制御されると共に、レンズ部のズーム倍率が制御されるカメラシステムにおいて、
タブレット端末上で、視野の中心に持って来る対象を２本の指で指示し、中点を視野の中心になるよう、パン及びチルトの量を演算するとともに、
ピンチインによる縮小、又はピンチアウトによる拡大のズーム倍率を演算し、
演算出力として雲台及びズームカメラを制御することにより、一回の操作で対象とする位置まで制御し、
操作開始時に２本の指で指示した２点の中点を中心として、２本の指で指示した２点に接する、画面アスペクト比と同じアスペクト比の長方形を求め、
ピンチイン、又はピンチアウト終了後の２本の指で指示した位置の中点を視野中心とし、２本の指で指示した位置に接する長方形を開始時と同じ方法で同じアスペクト比により求め、
操作開始時と操作終了時の長方形を重ねて、それぞれ違う色で表示し視覚的に倍率の変化を示すカメラシステム。
請求項１に記載のカメラシステムにおいて、
操作終了時に求めた長方形の一辺の長さと操作開始時に求めた長方形の一辺の長さの変化率を、操作開始時にカメラユニットから取得したズーム倍率に乗ずることにより求め、
カメラユニットに伝送し、ズーム倍率を変更するカメラシステム。
請求項１に記載のカメラシステムにおいて、
カメラユニットからタブレット端末へは、画角と倍率を送信し、
タブレット端末からカメラユニットへは、倍率とパン及びチルトの移動角度を送信することにより、カメラ及びレンズの仕様が変わってもアルゴリズムを変更する必要がないカメラシステム。
カメラ映像を映すことが出来るタブレット端末からの操作指示により、パン及びチルトの移動量、ズーム倍率をカメラ装置に伝送することにより、雲台及びカメラの位置が制御されると共に、レンズ部のズーム倍率が制御されるカメラシステムにおいて、
タブレット端末上で、視野の中心に持って来る対象を２本の指で指示し、中点を視野の中心になるよう、パン及びチルトの量を演算するとともに、
ピンチインによる縮小、又はピンチアウトによる拡大のズーム倍率を演算し、
演算出力として雲台及びズームカメラを制御することにより、一回の操作で対象とする位置まで制御し、
一本の指で、タッチパネル上をタッチし、そのまま上下左右のカメラを移動させたい方向に指をスライドさせる操作により、
上下左右のスライドにより指定した方向に１視野分のパン及びチルトを、１回の操作で移動を行なうカメラシステム。