专利名称：监视摄像机装置及监视摄像机系统的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种监视摄像机装置及监视摄像机系统，其通过综合利用多种摄像机，能够清晰地拍摄在大范围监视区域内成为监视对象的运动体像。
背景技术：
通常，对用于守备沿岸地区、国境地带的监视摄像机装置，要求其具有大范围的监视区域，且成为监视对象的拍摄距离可达到数千米至数十千米。另外，在一般道路或高速公路等路上监视用途中，希望至少覆盖数十至数百米程度的拍摄距离。对这种监视摄像机装置，需要其具有尽快识别视为监视对象的运动体并跟踪监视的功能。以往，为达到此目的而所使用的监视摄像机装置，由于将一台摄像机向左右或上下移动而扫描大范围的监视区域并进行拍摄，因此对于瞬间现象或移动的物体，不能说有充分的可靠性。
而且，也有将监视区域分成多个区域并将多台摄像机分配到各分区域而进行拍摄的方式，但要准确识别远处的运动体就需要具有长焦距摄像镜头的摄像机。而这种摄像机的视场角必定狭小，因此要覆盖大范围的监视区域就得增加分开区域的数量，且每个区域均需要摄像机，从而大幅增加成本，这必将导致装置整体的大型化。
另一方面，在安全对策的一环中所使用的防范用监视摄像机装置中，如日本专利文献1、2所述，公开有将固定式广角摄像机和以电动式台架可自如变更摄像光轴方向的变焦摄像机进行组合，特定监视对象物之后以变焦摄像机继续拍摄监视对象物的装置。
日本专利公开平9-55930号公报[专利文献2]日本专利公开2004-15516号公报日本专利文献1所述的监视摄像机装置，是以固定设置的广角摄像机一直拍摄整个监视区域，并将其图像用显示器来显示，当操作员在显示器画面上通过鼠标指定画面上的特定区域，变焦摄像机的摄像光轴就朝向其指定区域，而进行高倍摄像。另外，日本专利文献2所述的监视摄像机装置，基于用广角摄像机拍摄的图像数据识别摄像画面内的运动体的同时，不断算出运动体的位置坐标，并使变焦摄像机的摄像光轴朝向对应于所算出的位置坐标的方向，同时进行自动跟踪方式的拍摄。
而这些日本专利文献所述的监视摄像机装置，均为监视闯进建筑物周围及建筑物内的可疑人员等运动体的目的所用，因此广角摄像机只要能识别到数米至数十米程度的拍摄距离范围内的运动体就已足够。由此，广角摄像机的摄像图像中可以拍摄具有一定大小的运动体图像，因此如日本专利文献1所述装置可由手动操作来进行指定，或者如日本专利文献2所述装置基于广角摄像机的摄像图像可获得变焦摄像机的跟踪信息。
然而，在以沿岸地区及国境地带等大范围的监视区域作为对象时、或以一般道路或高速公路的路上监视为目的时，至成为监视对象的运动体为止的距离达数百米以上的情况也很多，其图像在广角摄像机的显示器画面上成为极小的点像。因此如日本专利文献1所述的装置，以目视识别运动体的图像就非常困难，而且切换到变焦摄像机也需要人工操作，所以存在不能进行无人操作的缺点。此外，日本专利文献2所述的装置虽然具备自动跟踪运动体之功能，但从广角摄像机的图像识别运动体之后，也根据广角摄像机的摄像图像获得跟踪信息，因此监视区域如沿岸地区或国境地带等大范围时，即使根据运动体的图像成为极小点像的广角摄像机的摄像图像获得跟踪信息，其可靠性也存在一定问题，且很难准确地控制视场角狭小的变焦透镜的摄像光轴。并且跟踪一旦中断，再次开始跟踪就极为困难，从而不能得到充分的监视效果。
发明内容
本发明鉴于上述背景而作，其目的在于提供一种，当识别出以广角摄像机捕捉的在大范围监视区域中成为监视对象的运动体时，将其以摄像倍率高的望远摄像机来捕捉，且能够准确地自动跟踪并继续进行拍摄的监视摄像机装置及监视摄像机系统。
为了达到上述目的，本发明的监视摄像机装置，包括广角摄像机，将通过广角透镜得到的光学像转换成图像信号而输出，并将摄像光轴朝着一定方向固定；望远摄像机，将通过望远透镜得到的光学像转换成图像信号而输出，并至少在一个转动轴上转动自如地予以支撑而使摄像光轴倾斜；指向信息运算装置，基于上述来自广角摄像机的图像信号，从其摄像范围内识别运动体图像，并算出与摄像范围内的上述运动体图像位置对应的指向信息；摄像机姿势控制装置，基于上述指向信息，按照使望远摄像机的摄像光轴朝向用广角摄像机拍摄的运动体的方式，以上述转动轴为中心转动望远摄像机；和跟踪信息运算装置，基于依次从望远摄像机输出的图像信号，算出导向望远摄像机的摄像光轴的跟踪信息，使得在其摄像范围的中心捕捉运动体图像，而且，算出上述跟踪信息之后，代替上述指向信息通过该跟踪信息，实时控制上述摄像机姿势控制装置，且以望远摄像机继续进行运动体的拍摄。
另外，本发明，能够以组合摄像范围互为不同的多台广角摄像机的方式来实施，而且即使望远透镜具有变倍功能也能够有效地实施。
而且，作为所述广角摄像机，采用多种定点拍摄摄像机，这对实施本发明也是有利的方式，该多种定点拍摄摄像机焦点距离相互不同，焦点距离越长越对焦成远距离且各自的摄像范围大致相等。这些定点拍摄摄像机分别被对焦成规定的摄像距离，但由于在对焦位置相邻的相互间，各自的近侧景深和远侧景深部分重叠，从而可以遍及摄像距离的大致整个区域进行有焦点的拍摄。另外，定点拍摄摄像机由多台摄像机模块构成，所述多台摄像机模块被配置成视场角以及焦点距离相等、摄像光轴的朝向相互不同，并且通过这些摄像机模块分别拍摄将定点拍摄摄像机的摄像范围大致等份分割后的划分区域，从而可以放大且清晰地拍摄成为监视对象的运动体的图像。
并且将望远摄像机与各摄像机姿势控制装置一起并用多台的形式也是一个有利的实施方式。而且，组装多台本发明的监视摄像机装置的监视摄像机系统也很有用，此时，使各监视摄像机装置的广角摄像机所拍摄的范围互为不同，并相互共享从各自监视摄像机所得到的指向信息及跟踪信息，从而进行相联系的摄像动作为佳。而且构筑该监视摄像机系统时，如果在地理上相互分开的位置设置并使用各个监视摄像机装置，并使各自的成为监视对象的摄像范围互为不同，分别属于监视摄像机装置的广角摄像机的摄像光轴相互平行也可以。
如果根据广角摄像机的拍摄图像识别出成为监视对象的运动体，则控制望远摄像机的姿势，使摄像光轴朝向其运动体，而在望远摄像机的拍摄范围的中心捕捉运动体。之后，反馈控制望远摄像机的姿势，使得在望远摄像机的摄像范围中心获取运动体的图像，由此能够准确地跟踪运动体而继续进行拍摄。望远摄像机的透镜具有变倍功能时，根据各摄像范围内的运动体图像的大小可进行变倍，并能够以适当的大小拍摄运动体。
如果为扩大广角摄像机可摄像范围而使广角摄像机的视场角过大，拍摄出的图像就变小，因此区分成为摄像对象的范围，且对每个区域各分配一台广角摄像机，这也是一种有利的实施方式。而且，若采用焦点距离相互不同、焦点距离越长越被对焦成远距离的多种定点拍摄摄像机作为上述广角摄像机，则可以在出现成为监视对象得运动体时用各定点拍摄摄像机以大致相同得像倍率拍摄运动体的图像，所以不仅容易识别图像，而且容易在监视器画面上进行观察。若使各定点拍摄摄像机的近侧、远侧的景深相互重叠，则不管摄像距离怎样都可以用任一个定点拍摄摄像机清晰地拍摄运动体，在正确求得望远摄像机得指向方向方面也是有效的。
而且，为了在广角摄像机的摄像范围内识别多个运动体时也能够对应，采用多个望远摄像机也是有效果的，此时，可以分别跟踪多个运动体并持续拍摄。并且通过组装多台本发明的监视摄像机装置，且共享各自的指向信息及跟踪信息，可以从不同方向监视运动体，而且当运动体向一台监视摄像机装置的监视区域外移动时，也可以用别的监视摄像机装置继续捕捉其而进行跟踪拍摄。
图1是表示本发明的监视摄像机装置的概略图；图2是表示电结构的概略的方块图；图3是表示监视摄像机装置的基本处理的流程图；
图4是表示用监视摄像机装置得到的图像之例的说明图；图5是表示本发明的其他实施方式的概略图；图6是表示本发明的另外实施方式的概略图；图7是表示本发明的又一个实施方式的概略图；图8是表示本发明的又一实施方式的外观图。
图9是表示图8所示的实施方式中的拍摄形态的概念图。
图10是表示本发明的监视摄像机系统之例的概略图。
图中2-基座；3-广角摄像机；5-望远摄像机；6-电动式台架；21、22-运动体识别处理电路；24-指向角度运算电路；27-跟踪信息运算电路；40、41-广角摄像机；45、46-望远摄像机；49-第一广角摄像机；50-第二广角摄像机；具体实施方式
采用本发明的监视摄像机装置其结构为，如图1概略地表示，例如，在安装于岬的突端的基座2上，设置广角摄像机3和望远摄像机5。广角摄像机3的摄像光轴3a朝着一定方向固定不变，而望远摄像机5通过与基座2之间设置的电动式台架(姿势控制装置)6可动地予以支撑，且其摄像光轴5a可向左右(panning)方向及上下(tilt)方向倾斜。
该监视摄像机装置的监视区域是由广角摄像机3的视场角θ来决定。另外，望远摄像机5左右旋回的角度是，将摄像光轴5a以与广角摄像机3的摄像光轴3a平行的基准位置为中心，至少覆盖广角摄像机3的视场角θ的范围。当然，也可以进一步扩大该左右旋回角度。望远摄像机5的视场角δ相对于广角摄像机3的摄像视场角θ充分狭小，例如，广角摄像机3的视场角θ以135胶片摄像机换算为80°(焦距25mm)左右，望远摄像机5的摄像视场角δ低倍率时为6°(焦距400mm)左右。
望远摄像机5无需必备变倍(variable magnification)功能，但如后述，本实施方式中望远摄像机5具有高低两档变倍功能，当切换到高倍率时视场角δ为2.5°(焦距1000mm)左右。通常视场角是由结像面上的摄像画面的对角线长度和透镜的焦距来决定，但在此，为了便于说明，作为水平方向上的视场角来进行说明。
概略表示上述监视摄像机装置的结构的图2中，广角摄像机3是以配置在广角透镜3b的结像面上的CCD型或CMOS型图像传感器8来进行拍摄，望远摄像机5是以配置在望远透镜5b的结像面上的相同的图像传感器9来进行拍摄。为了避免图面的复杂化，省略了各透镜系中组装的光圈等曝光调节装置的图示。这些广角透镜3b及望远透镜5b，基本上分别可以是单焦点的，但仅对于望远透镜5b，也可以使其具有变倍功能或变焦(zoom)功能。这里图示的实施方式中，广角透镜3b是单焦点，而望远透镜5b中具有两级的变倍功能。
从图像传感器8、9输出的摄像信号，通过具有前置放大器功能的A/D转换器11、12，分别进行数字转换，并输入到图像信号处理电路14、15。图像信号处理电路14、15，分别对输入信号进行众所周知的图像处理，并作为已数字化的每一画面的图像信号，依次输入到总线(Bus line)16中。记录这些动画图像数据时，可以用图像处理电路14、15对图像信息进行适当的数据压缩处理后输入到总线16中。这些图像信号通过广角映像记录器17、望远映像记录器18，作为动画图像数据被记录。在记录这些动画图像数据时，也可以作为在图像处理电路14、15加以适当的数据压缩处理的图像信号而提供到总线16上。
来自各图像信号处理电路14、15的每一画面的图像信号，再输入到运动体识别处理电路21、22中。运动体识别处理电路21、22逐一比较依次输入到的每一画面的图像信号并识别画面内是否有运动体。图像信号来自广角摄像机3时，由于摄像光轴3a是固定的，因此若画面内进入运动体，运动体图像就在画面内移动。指向角度运算电路24作为指向信息运算装置来起作用，其通过运动体识别处理电路22识别出运动体图像，根据摄像画面内的运动体图像的位置坐标，运算运动体对摄像光轴3a向哪一个方向、以多大角度偏离的信息。由于事先晓得广角摄像机3的摄像光轴3a的指向方位、以及广角透镜3b的焦距，因此只要知道已拍摄的运动体图像对画面中心的偏离程度，就能够容易地求出运动体对摄像光轴3a向哪一个方向、以多大角度偏离的信息。
伺服驱动器25驱动电动式台架6来控制望远摄像机5的姿势。广角摄像机3和望远摄像机5设置在共同的基座2上且其相对位置关系是已知的，因此，通过将来自指向角度运算电路24的指向信息输入到伺服驱动器25，能够使望远摄像机5的摄像光轴5a指向运动体。通常在摄像画面内运动体图像占一定的面积，因此使摄像光轴5a指向运动体图像的重心而进行控制为佳。而从电动式台架6通常经过总线向系统控制装置26反馈望远摄像机5的姿势信息，即表示摄像光轴5a对摄像光轴3a向哪一方向、以多大角度偏离的信息。
来自望远摄像机5的图像信号也输入到一方的运动体识别处理电路22中。该运动体识别处理电路22，与另一方的运动体识别处理电路21相同，识别望远摄像机5的摄像画面中是否有随时移动的图像。跟踪信息运算电路27，响应于运动体识别处理电路22识别运动体图像的情况，开始进行处理，将每一画面的图像信号依次进行比较运算，运算运动体图像的移动矢量，再运算相抵该移动矢量的信息。该信息相当于按照将运动体图像的重心一致于望远摄像机5的摄像画面的中心的方式补正摄像光轴5a的指向方向的信息，并作为望远摄像机5的跟踪信息来使用。
变倍驱动器28是切换望远透镜5b的倍率之用的，并通过来自系统控制装置26的指令来动作。系统控制装置26，包括上述处理，进行该监视摄像机装置整体的顺序控制，其顺序程序与包括监视摄像机装置的设置位置信息的各种初始设定信息一起存储在存储器32的RAM区域中。而且实行顺序程序时，存储器32的RAM区域作为存储临时数据、标记类的工作区域来使用。计时电路33将时钟脉冲进行分周并产生时日信息。该时日信息是在以广角映像记录器17或望远映像记录器18来记录的动画图像数据中重叠记录年月日及时刻数据时所用。
接发信息电路34及调制/解调电路35，应其所需可远程操作该监视摄像机，或设置成离开已拍摄的图像的位置也能进行观察，并且一直接收来自电波表的计时电波，也可以利用于校正从计时电路33得到的计时信息。静止图像存储器36，不仅适用于记录以广角映像记录器17或望远映像记录器18所记录的动画图像，也使用于尤其需要静止图像时的记录。在记录清晰的图像上增加图像传感器8、9的像素是有利的，但动画图像中要求高速处理且动画图像只能是已压缩处理的图像记录时，就利用该静止图像存储器36以适当的区间记录静止图像为佳。输入操作部38使用于该监视摄像机装置的初始设定、各种参数的变更等操作输入。
下面，对将上述监视摄像机装置以监视沿岸地区、例如监视接近的可疑船只为目的而使用时的情况进行说明。通常的监视状态中广角摄像机一直进行拍摄，而通过来自图像信号处理电路14的图像信号，起动运动体识别处理电路21。来自海面的反射光从时间平均来算可以看成是不变的，而且伴随天气变化等的图像信号的变化，可作为摄像画面整体的变化进行识别，因此这种状态下不进行运动体图像的识别，也不进行由广角映像记录器17的图像记录。另外，通过事先在输入操作部38中设定，即使在此状况下也在适当的时机以间隔式记录动画图像。
如图4(A)所示，若从岛影出现可疑船只，在其就当作运动体图像被运动体识别处理电路21识别。响应于该识别信号，系统控制装置26向广角映像记录器17发送记录指令，如图3所述的ST1，以广角摄像机3开始摄像图像的记录。同时，指向角度运算电路24根据广角摄像机3的摄像画面内的运动体图像的位置，求出运动体对广角摄像机3的摄像光轴3a(摄像画面的中心)向哪一个方向、以多大角度偏离的信息。
设置该监视摄像机装置的阶段中，已知广角摄像机3的高度及摄像光轴3a的方位角，这些信息事先从输入操作部38被输入并写入到存储器32的规定区域中，因此关于摄像画面的水平方向，对应于运动体图像向左右那一侧、以多大角度偏离，可运算运动体的方位角。由此求出的方位角，重叠在由广角映像记录器17记录的记录图像而予以记录。图4(A)是表示该记录图像的一个例子，记录图像中，重叠记录有特定该监视摄像机装置的号码信息、表示为广角摄像机3的映像的摄像机信息“No.003-W”、当前时间点运动体的方位角“1922430”(表示以北侧为0°时的方位角，192°24′30″)、年月日时分秒“2005.08.07.15.26.08”(2005年8月7日15时26分8秒)。
对于摄像光轴3a，运动体的偏离方向不仅有水平方向，也有垂直方向，但指向角度运算电路24运算对水平和垂直两个方向摄像光轴3a与运动体之间的偏离方向和偏离角(ST2)，并将其结果作为指向信息输出。系统控制装置26根据该指向信息向伺服驱动器25提供驱动信号，其结果，电动式台架6起动，控制望远摄像机5的姿势，使摄像光轴5a朝向运动体(ST3)。广角摄像机3和望远摄像机5之间的相对位置关系为已知，且电动式台架6不仅向水平方向(左右方向)，向垂直方向(上下方向)也能改变摄像光轴5a，因此通过如上述求出的指向信息，能够使望远摄像机5的摄像光轴5a准确地指向运动体。然后，控制望远摄像机5的姿势，使摄像光轴5a指向运动体，则开始由望远摄像机5的摄像(ST4)。
来自望远摄像机5的图像信号输入到运动体识别处理电路22，并识别望远摄像机5的画面内是否存在运动体图像。若识别出运动体图像，则根据其运动体图像所占的像素，判断摄像画面内的运动体图像的大小是否在规定水准以上(ST5)，若不到规定水准则进行望远透镜5b的倍率切换。图4(B)是切换倍率之前的记录图像之例，图4(C)表示切换倍率之后的记录图像。这些记录图像中，与由广角摄像机3的记录图像相同，重叠记录特定监视摄像机装置的号码信息、当前时间点的运动体的方位角、年月日时分秒的各信息。而且，号码信息中附加有表示望远摄像机5是以低倍率摄像的还是以高倍率摄像的“TI”“T2”的信息。
若开始望远摄像机5的图像记录，跟踪信息运算电路27依次比较并运算从望远摄像机5所得到的每一个画面的图像，且依次运算跟踪信息，使运动体图像的重心与望远摄像机5的摄像画面的中心相一致。运算的跟踪信息实时提供到伺服驱动器25中，由此电动式台架6被反馈控制，一直使运动体图像在于望远摄像机5的摄像画面内的中心地继续着动画记录(ST6～ST7)。该动画记录，只要可疑船只捕捉在广角摄像机3的视场角θ的范围内就会继续着。由于望远摄像机5基于其摄像画面内的运动体图像进行自动跟踪，因此，若使电动式台架6的可动范围超过广角摄像机3的视场角θ的界限而扩大，就可以进一步使望远摄像机5自动跟踪并继续动画记录。
这样，用望远摄像机5继续进行动画记录的过程中，若可疑船只向远方移动，或接近到近距离时，则摄像画面内的运动体图像就过小或过大，而很难用运动体识别处理电路22确切地识别运动体图像的重心。若不能自动跟踪(ST7)，则在ST8中判断望远摄像机5的倍率的设定状态是否确切。然后，运动体图像过小却低倍率设定时，或运动体图像过大却高倍率设定时，分别将其变更为适当倍率之后，返回到ST6继续进行同样的处理。
即使望远摄像机5以适当的倍率进行跟踪，望远摄像机5的视场角与广角摄像机3相比非常窄，因此，会存在受到干扰杂音或意想不到的冲击等，只有望远摄像机5的自动跟踪中断的可能性。此时，通过ST9的处理，基于广角摄像机3的摄像图像，再次算出望远摄像机5的指向方向及角度，重复ST2移行的处理。在广角摄像机3的摄像画面内未能捕捉运动体图像时，就结束望远摄像机5的摄像及动画记录，而广角摄像机3继续摄像，但结束其动画记录。
而且，由于在望远摄像机5自动跟踪并继续进行动画记录期间，广角摄像机3的摄像及动画记录继续进行着，因此能够逐一监视广角摄像机3的摄像画面内的运动体图像位置。所以记录其位置数据为佳，而代替ST9的处理，参照该位置数据，读取望远摄像机5的指向方向及指向角度，可以移到ST3的处理。另外，也可以用变焦透镜来构成望远摄像机5所用的望远透镜5b，且逐渐变倍使运动体图像的大小在摄像画面内保持一定而进行动画记录。
根据上述监视摄像机装置，将大范围的监视对象区域用视场角大的广角摄像机来摄像，在其摄像画面内捕捉到成为监视对象的运动体图像时，开始进行由广角摄像机的动画记录，并根据来自广角摄像机3的图像数据，运算望远摄像机5的指向方向及指向角度，并将望远摄像机5朝向成为监视对象的运动体，之后通过来自望远摄像机5的图像数据，自动跟踪运动体并进行动画记录。因此，与只依靠来自广角摄像机的图像数据使望远摄像机跟踪的方式相比，一旦以望远摄像机5捕捉运动体之后，可以显著提高自动跟踪的精度。同时，来自广角摄像机3的图像数据也进行逐一记录，因此，即使望远摄像机5的自动跟踪中断，也能够容易地再次开始自动跟踪摄像。
图5是表示本发明的其他实施方式的图，该监视摄像机装置是由两台广角摄像机40、41和一台望远摄像机5组合而成。广角摄像机40、41固定在共同的基座2上，各摄像光轴40a、41a只偏离了一定角度。各广角摄像机40、41的视场角θ1相等，并使摄像光轴40a、41a之间的角度稍微小于θ1，这样，通过并用两台广角摄像机40、41可将监视对象区域扩大到θ2(≈2θ1)。这与用一台广角摄像机摄像相同监视对象区域的情况相比，由于可以变小各个的广角摄像机的视场角，因此监视对象物的图像尺寸变大，从而易于识别摄像画面内的运动体。
以广角摄像机40、41进行摄像的期间，例如，若在广角摄像机40的摄像画面内识别出运动体图像，则用广角摄像机40开始进行动画记录的同时，与上述实施方式相同，运算望远摄像机5(视场角δ)的指向方向及其角度，通过电动式台架6，望远摄像机5的摄像光轴5a朝向其方向。之后同样进行基于由望远摄像机5的自动跟踪的动画记录。如果运动体向图中右侧移动且在广角摄像机41的摄像画面内识别运动体图像，则用广角摄像机41开始动画记录。由于电动式台架6的左右方向的可动范围为θ2以上，因此望远摄像机5接着将运动体图像捕捉在摄像画面的中心并自动跟踪而继续进行动画记录。
图6的实施方式中，是由一台广角摄像机3和两台望远摄像机44、45构成监视摄像机装置。广角摄像机3固定在基座2上，摄像光轴3a朝向一定方向。望远摄像机44、45，通过对于基座2分别向左右方向、上下放向可动的电动式台架46、47所支撑，而且摄像光轴44a、45a的左右方向的指向角度可由广角摄像机3的视场角θ任意改变。
若在广角摄像机3的摄像画面内捕捉到第一运动体图像，通过运动体识别处理电路21及指向角度运算电路24中的处理，运算一方望远摄像机44的指向方向，并使望远摄像机44的摄像光轴44a朝向运动体的方向。望远摄像机44，按照在摄像画面内的中心捕捉其运动体图像的方式，边自动跟踪边开始进行动画记录。当在广角摄像机3的摄像画面内捕捉到第二运动体图像时，经相同处理，运算望远摄像机45的指向方向，并使望远摄像机45的摄像光轴45a朝向其运动体方向。之后，望远摄像机45也在摄像画面的中心捕捉运动体图像，并开始自动跟踪而进行动画记录。由此，即使同时出现两个成为监视对象的运动体时，也能够继续监视其各个运动体。当然，增加望远摄像机的数量同时可以增加能够监视的对象的数量。
图7表示由两台广角摄像机和一台望远摄像机组装的实施方式。在基座2上固定第一广角摄像机49和第二广角摄像机50，各摄像光轴49a、50a朝向同一指向方向。第一广角摄像机49的视场角θ3比第二广角摄像机50的视场角θ4大，因此摄像倍率是第二广角摄像机50大于第一广角摄像机49。具有视场角δ的望远摄像机5通过电动式台架6支撑在基座2上，且可将摄像光轴5a向左右方向及上下方向倾斜。
第一及第二广角摄像机49、50一直进行摄像动作，与上述实施方式相同，识别出各摄像画面内进入的运动体图像时，开始动画记录动作。由于θ3＞θ4，因此第一广角摄像机49的摄像范围大而有利，但成为监视对象的运动体出现在远方时，摄像画面内的运动体图像的尺寸就变小。与此相反，第二广角摄像机50尽管其摄像范围变窄，但有能够以大的尺寸捕捉运动体图像的优点。若以任意广角摄像机识别出运动体图像，则运算望远摄像机5的指向方向及角度，基于此，望远摄像机5的摄像光轴5a朝向其方向。之后用望远摄像机5开始摄像，与上述实施方式相同地进行自动跟踪并继续进行动画记录。另外，第一、第二广角摄像机49、50中，能识别出运动体图像的一方进行动画记录，但也可以在任意广角摄像机识别出运动体图像之时，由另一方广角摄像机来开始动画记录。
将多台不同视场角的广角摄像机朝向同一指向方向使用时，特别是各广角摄像机具有比一般普通摄像机更高的析像力，而且在固定焦点位置而使用的情况下，对应于视场角分别将各广角摄像机的最佳拍摄距离设置成互为不同为佳。例如，设定视场角最窄的第一广角摄像机的焦点，使其景深包括0～2km的拍摄距离，然后设定视场角较宽的第二广角摄像机的焦点，使其景深包括2～5km的拍摄距离，最后设定视场角最宽的第三广角摄像机的焦点，使其景深包括5～10km的拍摄距离，由此可在更宽的拍摄距离范围内拍摄清晰的图像。而对于焦点设置最远的广角摄像机也无法清晰拍摄的远景，可使用视场角窄但能将被摄物放大摄像的望远摄像机，使其按上述方式自动跟踪拍摄即可。
对本发明的又一其他实施方式进行说明。在该实施方式中，作为上述实施方式中采用的广角摄像机，采用了将多种定点拍摄摄像机组合的摄像装置，这些定点拍摄摄像机的焦点位置分别对应有限的摄像距离。在图8中，与上述实施方式同样，在基座2上除了经由电动式台架6支撑着望远摄像机5，还固定有摄像机框体55。在摄像机框体55中装入了三种定点拍摄摄像机，即第一摄像机56、第二摄像机57、第三摄像机58。如图所示，第一摄像机56由一台摄像机模块构成，第二摄像机57由两台摄像机模块57a和57b构成，第三摄像机58由三台摄像机模块58a、58b和58c构成。
在图9中，概念表示上述第一～第三摄像机56～58的拍摄的形态。第一摄像机56被对焦成摄像距离为L1，并基于摄像视场角θa对摄像范围S1进行摄像。并且基于焦点距离最短以及标准的孔径光阑，从而景深为D1。由两台摄像机模块57a和57b构成的第二摄像机57被对焦成摄像距离为L2，并基于作为整体摄像视场角θb对摄像范围S2进行摄像。摄像机模块57a和57b是具有完全相同的光学规格的摄像机，焦点距离相等，且摄像视场角θbn也相同。
摄像机模块57a和57b，以基于各自的摄像视场角θbn可以拍摄将第一摄像机56的摄像范围S1分成两份的分割区域的方式，来确定摄像光轴的朝向，由此，第二摄像机57整体成为摄像视场角θb。摄像机模块57a和57b的焦点距离比第一摄像机56的焦点距离长，且分别被对焦成摄像距离为L2，作为第二摄像机57整体对摄像范围S2进行摄像。此时，基于标准的孔径光阑景深为D2，其近侧景深与第一摄像机56的景深D1的远侧部分重叠。另外，在摄像范围S2的中央部分，摄像机模块57a和57b的各自的摄像范围一部分重合，但通过在将各摄像图像合成为一个画面时进行修正处理，从而可以进行第二摄像机用的适当的监视画面显示。
由摄像机模块58a～58c构成的第三摄像机被对焦成摄像距离为L3，并基于整体的摄像视场角θc对摄像范围S3进行摄像。摄像机模块58a～58c全部具有共同的光学规格，焦点距离、各自的摄像视场角θcn相同。这些摄像机模块58a～58c，按照分别拍摄将第二摄像机57的摄像范围S2三等分的分割区域的方式，来设定各自的摄像光轴的朝向，焦点距离比第二摄像机57长。基于标准的孔径光阑，摄像机模块58a～58c的景深为D3，其前侧景深与第二摄像机57的后侧景深部分重叠。另外，摄像机模块58a～58c的各自的摄像范围在第三摄像机58整体的摄像范围S3一部分重合，但通过在将各摄像图像合成为一个画面时进行修正处理，从而可以进行第三摄像机用的适当的监视画面显示。
如上所述，按照覆盖第一摄像机56的摄像范围S1的方式来确定第二摄像机57的视场角θb，而且按照覆盖第二摄像机57的摄像范围S2的方式来确定第三摄像机58的视场角θc，这样一来在特定的运动体进入到任一个摄像机的摄像范围内时，可以一直用至少两台摄像机对该被摄物进行摄像，大部分情况可以用三台摄像机对其进行摄像。另外，由于使第一～第三摄像机的景深相互重叠，所以只要不在孔径光阑成为开放光阑那样暗的环境下，就可以至少用两台摄像机进行焦点处于良好状态下的摄像。
而且，由于一般被摄物的像倍率为“焦点距离/被摄物距离”的关系，所以若在第一～第三摄像机56～58的焦点距离和各自的摄像距离L1～L3之间以上述关系成为一定的方式进行设定，则以摄像距离L1用第一摄像机56拍摄进入了摄像范围S1的被摄物时的被摄物的图像尺寸、以摄像距离L2用第二摄像机57拍摄进入了摄像范围S2的被摄物时的被摄物的图像尺寸、和以摄像距离L3用第二摄像机58拍摄进入了摄像范围S3的被摄物时的被摄物的图像尺寸分别大致相等，从而可以在监视器画面上简单地识别成为监视对象的被摄物图像。
这样，在第一～第三摄像机56～58的摄像画面内捕捉成为监视对象的运动体图像时，与先前的实施方式同样可以基于其位置坐标将视场角δ的望远摄像机5的摄像光轴5a指向该运动体，以后可以由望远摄像机5进行运动体的跟踪观察。另外，在图8以及图9说明的实施方式的情况下，第一～第三摄像机的摄像距离L1～L3作为有限的摄像距离进行设定是有效的。例如，在将该监视摄像机装置设置在主要的交叉点，并以对经过该交叉点的一条直线道路跨越其纵深方向进行监视为目的进行使用的情况下，将第一～第三摄像机的焦点距离例如设为50mm、100mm、200mm，将各自的摄像距离L1、L2、L3设为50m、100m、200m。然后，若事先用监视器画面内的色调等指定成为监视对象的车辆，则继续监视经由交叉点在所述直线道路上向远方行驶的指定车辆、或从直线道路向交叉点进入的指定车辆的样子，并由望远摄像机进行跟踪摄像，从而也可以获得司机和号码牌的图像。
另外，为了在以适度的大小摄像被摄物的图像尺寸，如上所述，作为三种定点拍摄摄像机而使用的第一摄像机56、第二摄像机57、第三摄像机58的摄像距离L1、L2、L3，被分别阶段性设定为有限的摄像距离，但若被摄物处在比摄像距离L3更远处时，则无法避免该图像尺寸变小的问题。此时，有效使用望远摄像机5能得到被摄物的信息为好，但在进一步提高其功能的方面优选使望远摄像机5具有变焦功能，可以在监视器画面上以适当的图像尺寸拍摄被摄物。
图10表示组合2套使用本发明的监视摄像机装置的监视系统之例。第一监视摄像机装置61和第二监视摄像机装置62与图1所示的监视摄像机装置结构相同，分别包括广角摄像机3和望远摄像机5。各广角摄像机3的摄像光轴3a，其指向方向不同，监视对象的区域也不同。第一监视摄像机装置61和第二监视摄像机装置62分别独自进行工作，望远摄像机5的指向方向是根据来自相应广角摄像机3的指向信息来决定，之后就自动跟踪并对成为监视对象的运动体的图像进行动画记录。
附图例中，对于广角摄像机3的视场角θ，各摄像光轴3a之间的角度被设定为小，因此两个监视对象区域会出现部分重叠，但这并不是必须的。第一监视摄像机装置61和第二监视摄像机装置62通过发收信息电路34(图2)以无线方式相互联系，并相互共享根据广角摄像机3及望远摄像机5发出的图像信号运算的指向信息和跟踪信息。而且还互相共享第一、第二监视摄像机装置61、62的安装位置的经度、纬度、高度、及广角摄像机3的摄像光轴3a的方位角等初始设定信息。
根据上述监视摄像机系统，可实现第一监视摄像机装置61和第二监视摄像机装置62的联动，在不能用第一监视摄像机装置61进行自动跟踪时，第二监视摄像机装置62可根据来自第一监视摄像机装置61的跟踪信息预测成为监视对象的运动体的位置，从而可以用第二监视摄像机装置62继续进行跟踪。如果再安装第三、第四监视摄像机装置并用有线或无线方式分别进行联系，则可监视更广的范围。当然，作为构成该监视摄像机系统的监视摄像机装置，可使用在图5～图9所示实施方式的监视摄像机装置。
至此，根据附图所示实施方式对本发明进行了说明，只要广角摄像机或望远摄像机的视场角相对不同即可，以135胶片摄像机换算，优选使用视场角在90°以上的广角摄像机和视场角在30°以下的望远摄像机比较实用。此外，还可使广角摄像机具有变倍功能(视场角可变功能)，从而可每隔一定时间改变视场角而进行拍摄。并且，将一套或多套监视摄像机装置设置在地理位置上相互分开的位置上，且能够从控制室以指令来控制，也可以将广角摄像机的摄像光轴的指示方向、驱动望远摄像机的电动式台架的可动范围用遥控方式来改变。此时，将来自广角摄像机和望远摄像机的图像信号传送到控制室，由安装在控制室的监控器并行监视。
另外，在图1～图7所述的实施方式的情况下，只要将广角摄像机和望远摄像机各自的透镜的焦距调到无限远，就能够无障碍地进行拍摄，但例如，若并用一般数码相机所使用的对比度检测型自动聚焦装置，则可清晰地拍摄近距离的景物。并且图像传感器8、9，使用可感应红外线区域的装置，由此白天可用红外线消除滤镜进行拍摄，夜间则取下红外线消除滤镜进行拍摄，从而夜间也能够继续监视。而且，本发明不但可以用于沿岸地区和边境地区的防御监视，还可以安装在例如山区地带，用以早期发现遇难者等，非常有效。
权利要求
1.一种监视摄像机装置，其特征在于包括广角摄像机，将通过广角透镜得到的光学像转换成图像信号而输出，并将摄像光轴朝着一定方向固定；望远摄像机，将通过望远透镜得到的光学像转换成图像信号而输出，并至少在一个转动轴上转动自如地予以支撑而使摄像光轴倾斜；指向信息运算装置，基于上述来自广角摄像机的图像信号，从其摄像范围内识别运动体图像，并算出与摄像范围内的上述运动体图像位置对应的指向信息；摄像机姿势控制装置，基于上述指向信息，按照使望远摄像机的摄像光轴朝向用广角摄像机拍摄的运动体的方式，以上述转动轴为中心转动望远摄像机；和跟踪信息运算装置，基于依次从望远摄像机输出的图像信号，算出导向望远摄像机的摄像光轴的跟踪信息，使得在其摄像范围的中心捕捉运动体图像，而且，算出上述跟踪信息之后，代替上述指向信息通过该跟踪信息，实时控制上述摄像机姿势控制装置，且以望远摄像机继续进行运动体的拍摄。
2.根据权利要1求所述的监视摄像机装置，其特征在于上述望远透镜可以变倍。
3.根据权利要求1或2所述的监视摄像机装置，其特征在于设置多台上述广角摄像机，这些广角摄像机视场角相等而摄像范围不同。
4.根据权利要求1或2所述的监视摄像机装置，其特征在于所述广角摄像机由多种定点拍摄摄像机构成，所述多种定点拍摄摄像机焦点距离相互不同，焦点距离越长越对焦成远距离且各自的摄像范围大致相等，并且这些定点拍摄摄像机，在对焦位置相邻的相互间，近侧景深和远侧景深部分重叠。
5.根据权利要求4所述的监视摄像机装置，其特征在于所述定点拍摄摄像机的至少任一个组合了多台摄像机模块而构成，所述多台摄像机模块被配置成视场角以及焦点距离相等、摄像光轴的朝向相互不同，并且这些摄像机模块分别拍摄将所述摄像范围大致等份分割后的划分区域。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的监视摄像机装置，其特征在于上述望远摄像机与上述摄像机姿势控制装置一同设置多台，通过1台或多台广角摄像机拍摄多个运动体图像时，由上述指向信息运算装置算出多个指向信息，各指向信息各自输入到上述多台摄像机姿势控制装置。
7.一种监视摄像机系统，其特征在于将多台权利要求1至6中任意一项所述的监视摄像机装置，设置成使各广角摄像机的摄像光轴互为不同，而且在这些监视摄像机装置之间共享上述指向信息及跟踪信息。
全文摘要
本发明的监视摄像机装置，由基座支撑广角摄像机(3)和望远摄像机(5)。广角摄像机(3)被安装成摄像光轴(3a)指向一定方向。望远摄像机(5)通过电动式台架(6)可以向左右方向及上下方向倾斜，且可以变更摄像光轴(5a)的指向方向。对来自广角摄像机(3)的图像信号进行评价，而在广角摄像机的摄像画面内识别出运动体图像，则根据与画面中心之间的相对位置，算出对应于运动体位置的指向信息。通过该指向信息，控制望远摄像机(5)的姿势，使摄像光轴(5a)指向运动体。之后，继续控制望远摄像机(5)的姿势，使得能够在望远摄像机(5)的摄像画面的中心捕捉运动体图像，从而望远摄像机(5)跟踪运动体进行拍摄。
文档编号H04N7/18GK1937766SQ20061013881
公开日2007年3月28日 申请日期2006年9月19日 优先权日2005年9月20日
发明者田中康则 申请人:富士能株式会社