JP2001359083A - 移動体に搭載された撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 移動体を移動させつつ被写体を容易に撮像す
ること。 【解決手段】 ヘリコプターに搭載された撮像装置であ
って、ビルの火災場所の絶対位置を入力する被写体位置
入力部１２５と、ビル火災を撮像するカメラ１０３と、
一端がヘリコプター１５０に固定され、他端にカメラ１
０３が回転可能に取付けられた撮像方向変更部１０５
と、ヘリコプターの進行方向を検知するための進行方向
検知部１１１と、ヘリコプターの絶対位置を検知するた
めのＧＰＳ１０９とを備え、撮像方向変更部１０５は、
ヘリコプターの絶対位置、ビル火災の絶対位置およびヘ
リコプターの進行方向に基づき求められる回転角度で、
カメラを移動体に対して回転させる。これにより、カメ
ラのフレーム内にビル火災を自動的に入れることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、移動体に搭載さ
れた撮像装置に関し、特に、移動体と被写体とが相対的
に移動する場合であっても被写体を撮像可能な移動体に
搭載された撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ヘリコプターに搭載されたカメラ
で山火事などを被写体として撮像する場合、ヘリコプタ
ーの操縦者とカメラの撮影者の２人がそれぞれの作業を
行なう必要があった。

【０００３】また、地上を移動する自動車をヘリコプタ
ーに搭載されたカメラから撮像する場合にも、ヘリコプ
ターの操縦者と、カメラの撮影者の２人が必要である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
撮像方法では、ヘリコプターの操縦者とカメラの撮影者
との２人が必要となり、この２人がうまく連携しながら
被写体を撮影するようにしていた。たとえば、ヘリコプ
ターの操縦者は、カメラで撮影しやすい場所にヘリコプ
ターを移動させる必要があり、カメラの操縦者は、被写
体が映りやすいようにカメラのアングルを調整する必要
がある。

【０００５】このように、従来の撮像方法は、２人の作
業者が必要となるだけでなく、２人の作業者間における
意思疎通の程度が、画像の出来栄えに影響を与えるもの
であった。

【０００６】この発明は上述の問題点を解決するために
なされたもので、この発明の目的の１つは、移動体を移
動させつつ被写体を容易に撮像することが可能な撮像装
置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めにこの発明のある局面によれば、撮像装置は、移動体
に搭載された撮像装置であって、被写体の絶対位置を入
力する位置入力手段と、被写体を撮像する撮像手段と、
一端が移動体に固定され、他端に撮像手段が回転可能に
取付けられた撮像方向変更手段と、移動体の進行方向を
検出するための進行方向検出手段と、移動体の絶対位置
を検出する位置検出手段とを備え、撮像方向変更手段
は、移動体の絶対位置、被写体の絶対位置および移動体
の進行方向に基づき、撮像手段を移動体に対して回転さ
せることを特徴とする。

【０００８】この発明に従えば、一端が移動体に固定さ
れ、他端に撮像手段が回転可能に取付けられた撮像方向
変更手段により、移動体の絶対位置、被写体の絶対位置
および移動体の進行方向に基づき、撮像手段が移動体に
対して回転させられる。このため、移動体と被写体との
相対的な位置関係、および、撮像手段の撮像方向と移動
体の進行方向との相対的な違いを考慮して、撮像手段の
撮像方向が決定される。その結果、移動体を移動させつ
つ被写体を容易に撮像することが可能な撮像装置を提供
することができる。

【０００９】好ましくは、撮像装置の位置入力手段は、
被写体から送信される絶対位置を受信する受信手段を含
む。

【００１０】この発明に従えば、被写体から送信される
絶対位置が受信されるので、被写体が移動する場合であ
っても、被写体を撮像することができる。

【００１１】好ましくは、撮像装置の撮像方向変更手段
は、撮像手段の撮像フレーム内に含まれる被写体を撮像
フレーム内に維持する自動追尾手段を含む。

【００１２】この発明に従えば、撮像手段の撮像フレー
ム内に含まれる被写体が撮像フレーム内に維持される。
このため、一旦撮像フレーム内に被写体が含まれるよう
に撮像方向を決定されすれば、その後は、自動的に被写
体を撮像フレーム内に含めることができる。

【００１３】好ましくは、撮像装置は、撮像手段と被写
体との間の距離を測定するための測距手段をさらに備
え、撮像手段は、測定された距離に応じて画角を変更す
る画角変倍機能を有することを特徴とする。

【００１４】この発明に従えば、測定された距離に応じ
て画角が変更されるので、被写体が撮像フレーム内で所
望の割合で撮像される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。なお、図中同一符号は同一
または相当する部材を示し、説明は繰返さない。

【００１６】［第１の実施の形態］図１は、本発明の第
１の実施の形態における撮像装置の概略構成を示すブロ
ック図である。撮像装置１００は、被写体１５１を撮像
するためのカメラ１０３と、一端を移動体１５０に固定
され、他端にカメラ１０３が回転可能に取付けられた撮
像方向変更部１０５と、カメラ１０３が移動体１５０に
対して相対的に回転する回転角度を検知するための回転
角度検知部１０７と、移動体１５０の絶対位置を検知す
るための全地球測位システム（global positioning sys
tem：以下「ＧＰＳ」という）１０９と、移動体１５０
の進行方向を検知するための進行方向検知部１１１と、
被写体１５１の絶対位置を入力するための被写体位置入
力部１２５と、被写体１５１の絶対位置、移動体１５０
の絶対位置および移動体１５０の進行方向に基づきカメ
ラ１０３の撮像方向を決定する制御部１０１と、カメラ
１０３で撮像した画像を外部機器へ出力するための出力
部１１５とを含む。

【００１７】カメラ１０３は、受光素子に電荷結合素子
（以下「ＣＣＤ」という）を用いたデジタルカメラであ
る。カメラ１０３は、静止画像および動画像を出力部１
１５に出力する。また、カメラ１０３は、ズーム機構を
有し、被写体１５１を撮像する画角を変更することがで
きる。

【００１８】撮像方向変更部１０５は、下端が移動体１
５０に固定されており、上端にはカメラ１０３を接続す
るための結合部を有する。結合部は、カメラ１０３を移
動体１５０に対して水平方向および垂直方向に回転させ
るために、２軸の自由度を有する。したがって、カメラ
１０３は、撮像方向変更部１０５により、移動体１５０
に対して相対的に、水平および垂直の２自由度で回転移
動させられる。

【００１９】回転角度検知部１０７は、撮像方向変更部
１０５の結合部の回転角度を検知する。回転角度は、結
合部が２自由度を有するので、それぞれの軸に対応して
検知される。この回転角度は、移動体１５０に対する相
対的な回転角度であるため、移動体１５０に対してカメ
ラ１０３が水平に回転する回転角度と、垂直に回転する
回転角度とからなる。回転角度検知部１０７で検知され
た水平方向回転角度と垂直方向回転角度とは、制御部１
０１に出力される。

【００２０】ＧＰＳ１０９は、移動体１５０の絶対位置
を検知する。絶対位置とは、地上の位置で表わされ、た
とえば、緯度、経度、標高からなる３次元の情報であ
る。したがって、移動体１５０は、地上を走行するもの
であってもよく、空中を飛行するものであってもよい。
ＧＰＳ１０９は、人工衛星から送信される電波を受信し
て絶対位置を検知するものや、地上の特定の位置から送
信される電波を受信して絶対位置を検知する３次元位置
情報検知システムなどを適用することができる。

【００２１】進行方向検知部１１１は、移動体１５０が
進行する方向を検知する。進行方向検知部１１１は、ジ
ャイロセンサや地磁気センサ等を用いることができる。
進行方向は、移動体１５０が進行する方位で表わされ、
検知された進行方向は制御部１０１に出力される。

【００２２】被写体位置入力部１２５は、被写体１５１
の絶対位置を入力するためのキーボードや受信装置であ
る。被写体位置入力部１２５がキーボードの場合には、
撮像装置１００の操作者が、被写体１５１の絶対位置を
キーボードから入力する。また、被写体位置入力部１２
５が受信装置である場合には、被写体１５１が有する送
信機から被写体１５１の絶対位置情報が送信され、それ
を受信することになる。被写体位置入力部１２５で入力
された被写体１５１の絶対位置は、制御部１０１に送信
される。

【００２３】制御部１０１は、回転角度検知部１０７で
検知されたカメラ１０３の回転角度と、進行方向検知部
１１１で検知された移動体１５０の進行方向とからカメ
ラ１０３が撮像する撮像方向を検出する。また、制御部
１０１は、被写体位置入力部１２５で入力された被写体
１５１の絶対位置と、ＧＰＳ１０９で検知された移動体
１５０の絶対位置とから、カメラ１０３の撮像方向を求
める。そして、求めた撮像方向にカメラ１０３を向ける
ために必要な回転角度を撮像方向変更部１０５に出力す
る。制御部１０１で行なわれる処理については、後で詳
しく説明する。

【００２４】出力部１１５は、カメラ１０３で撮像され
た動画像または静止画像を外部機器へ出力する。出力部
１１５は、送信機であってもよく、外部機器と無線によ
る通信を行なうことができる。

【００２５】次に、移動体をヘリコプターとし、撮像装
置１００をヘリコプターに搭載した場合について説明す
る。図２は、第１の実施の形態における撮像装置でビル
の火災を被写体として撮像する場合の被写体と撮像装置
との位置を示す模式図である。図２を参照して、ビルの
６階で火災１５１Ａが発生している。この火災１５１Ａ
を被写体として、カメラ１０３で撮像するため、移動体
１５０Ａは、火災１５１Ａのまわりを旋回することにな
る。図では、ヘリコプター１５０Ａから火災１５１Ａを
撮像する場合と、ヘリコプター１５０Ｂから火災１５１
Ａを撮像する場合を示している。この場合、ヘリコプタ
ー１５０Ａの進行方向が変化するとともに、ヘリコプタ
ー１５０Ａの絶対位置も変化する。一方、火災１５１Ａ
は、その位置は変化しない。

【００２６】図３は、第１の実施の形態における撮像装
置で行なわれる撮像方向制御処理の流れを示すフローチ
ャートである。撮像装置１００は、まず、被写体位置入
力部１２５より、被写体の絶対位置が入力される（ステ
ップＳ１）。被写体の絶対位置は、被写体の緯度、経度
および標高が入力される。また、火災の起きているビル
の住所を入力することにより、予め入力された地図デー
タから、その地図上の座標を特定するようにしてもよ
い。このようにすることで、操作者が地図を用いて被写
体の位置を調べる必要がなく、入力が容易となる。

【００２７】そして、進行方向検知部１１１により、移
動体の進行方向が検知され（ステップＳ２）、ＧＰＳ１
０９により移動体の位置が検知される（ステップＳ
３）。移動体の絶対位置と被写体の絶対位置とから、カ
メラ１０３の撮像方向が定まる。撮像方向は、方位で表
わされる。そして、移動体の進行方向と求められた撮像
方向とから、カメラ１０３の回転角度が決定される（ス
テップＳ４）。そして、制御部１０１より、求められた
回転角度が撮像方向変更部１０５に送信され、カメラ１
０３がその回転角度に従って回転する。これにより、被
写体１５１がカメラ１０３のフレーム内に収められる。

【００２８】そして、ステップＳ５で撮像が終了したか
否かが判断され、終了した場合には処理を終了し、終了
していない場合にはステップＳ２へ進む。このため、撮
像終了の指示があるまで、カメラ１０３の回転角度が制
御されるので、被写体１５１がカメラ１０３のフレーム
内に収まるように制御される。

【００２９】以上説明したように、第１の実施の形態に
おける撮像装置においては、被写体の絶対位置を入力す
ることにより、被写体をカメラ１０３で撮像することが
できるように、撮像方向変更部１０５を制御する。この
ため、カメラ１０３の撮像方向を操作する人は不要とな
る。また、ヘリコプターの操縦者は、ヘリコプターの操
縦に集中することができ、安全に、被写体を撮像するこ
とができる。

【００３０】［第２の実施の形態］次に、第２の実施の
形態における撮像装置について説明する。図４は、第２
の実施の形態における撮像装置２００の概略構成を示す
ブロック図である。第２の実施の形態における撮像装置
２００は、第１の実施の形態における撮像装置１００の
被写体位置入力部１２５に代えて、受信部１２７を備え
る。受信部１２７は、被写体１５１から被写体１５１の
絶対位置を無線通信により受信する。被写体１５１は、
常に絶対位置を計測しており、計測した絶対位置を受信
部１２７に送信するための送信部を有する。その他の構
成については第１の実施の形態における撮像装置と同様
であるのでここでは説明を繰返さない。

【００３１】図５は、第２の実施の形態における撮像装
置で移動する車両を被写体として撮像する場合の車両と
撮像装置の位置を示す図である。図５を参照して、被写
体となる車両１５１Ｂは、矢印方向に所定の速度で移動
している。また、ヘリコプター１５０Ｃは、車両１５１
Ｂの上空を旋回する。

【００３２】ヘリコプター１５０Ｃが車両１５１Ｂの上
空を旋回している間に、カメラ１０３で車両１５１Ｂが
撮像される。カメラ１０３で車両１５１Ｂを撮像してい
る間、ヘリコプター１５０Ｃは、常に位置を移動させ、
車両１５１Ｂも所定の速度で移動しているため、ヘリコ
プター１５１Ｃと車両１５１Ｂは、時間が異なれば絶対
位置が異なることになる。

【００３３】図６は、第２の実施の形態における撮像装
置２００で行なわれる撮像方向制御処理の流れを示すフ
ローチャートである。図６を参照して、まず、受信部１
２７で被写体１５１から被写体の絶対位置が受信された
か否かが判断される（ステップＳ１１）。被写体の絶対
位置が受信された場合にはステップＳ１２に進み、そう
でない場合には受信されるまで待機状態となる。

【００３４】ステップＳ１２では、進行方向検知部１１
１で移動体１５０の進行方向が検知され（ステップＳ１
２）、ＧＰＳ１０９により移動体１５０の絶対位置が検
知される（ステップＳ１３）。

【００３５】そして、被写体１５１の絶対位置と移動体
１５０の絶対位置とからカメラの撮像方向が決定され
る。カメラの撮像方向は、方位で表わされる。そして決
定されたカメラの撮像方向と移動体の進行方向とからカ
メラの回転角度が決定される（ステップＳ１４）。

【００３６】決定された回転角度は、撮像方向変更部１
０５に出力され、カメラ１０３を回転することにより撮
像方向が変更される。これにより、カメラ１０３のフレ
ーム内に被写体１５１が含まれるようになる。

【００３７】そして、撮像が終了したか否かが判断され
（ステップＳ１５）、終了した場合には処理を終了し、
そうでない場合にはステップＳ１１に戻る。そして上述
の処理が繰返し行なわれる。

【００３８】このように第２の実施の形態における撮像
装置では、撮像装置が搭載された移動体と、被写体の双
方が移動する。このため、第２の実施の形態における撮
像装置では、被写体側から絶対位置を常に受信するよう
にし、被写体の絶対位置と撮像装置の絶対位置とが検知
される。このため、常に被写体と撮像装置との相対的な
位置が把握され、カメラの撮像方向が決定される。

【００３９】［第３の実施の形態］次に、第３の実施の
形態における撮像装置について説明する。図７は、第３
の実施の形態における撮像装置の概略構成を示すブロッ
ク図である。図７を参照して、第３の実施の形態におけ
る撮像装置３００は、第１の実施の形態における撮像装
置１００に自動追尾制御部１１９を付加した構成であ
る。その他の構成は第１の実施の形態における撮像装置
１００と同様であるので、ここでは説明を繰返さない。

【００４０】自動追尾制御部１１９は、カメラ１０３と
接続され、カメラ１０３から所定の間隔で静止画像を受
信する。また、自動追尾制御部１１９は、撮像方向変更
部１０５と接続されており、カメラ１０３を移動体１５
０に対して水平方向または垂直方向に回転させる回転角
度を送信する。自動追尾制御部１１９が送信する回転角
度は、カメラ１０３から受信した静止画像に画像処理を
行ない、カメラ１０３のフレーム内に被写体が含まれる
ようにカメラ１０３を移動させるのに必要な回転角度で
ある。

【００４１】次に、自動追尾制御部１１９で行なわれる
自動追尾処理について説明する。自動追尾処理は、第１
の実施の形態における撮像装置１００で行なわれる撮像
方向制御処理が行なわれて、カメラ１０３のフレーム内
に被写体１５１が含まれた後に行なわれる処理である。
自動追尾制御部１１９で行なわれる処理は、被写体１５
１の小さな動きに対して正確に被写体を追尾することが
できるため、有効である。このため、第２の実施の形態
において説明した撮像方向制御処理と自動追尾制御処理
とを併せて用いることにより、両処理を補完することが
できる。

【００４２】図８は、自動追尾制御部１１９の機能を示
す機能ブロック図である。図８を参照して、自動追尾制
御部１１９は、画像処理部１２１と、移動量演算部１２
３とを含む。画像処理部１２１には、カメラ１０３から
所定のタイミングで静止画像が入力される。画像処理部
１２１は、入力された静止画像からエッジの抽出を行な
う。抽出されたエッジからは、画像に含まれる被写体像
の形状が抽出される。そして、抽出された形状の重心が
求められ、移動量演算部１２３に送信される。

【００４３】移動量演算部１２３は、画像処理部１２１
より送信された画像中の被写体像の重心の座標を終点と
し、画像重心の座標を始点とするベクトルを求める。こ
のベクトルの方向とスカラ量とに基づき、カメラ１０３
の回転角度が演算され、演算した回転角度は、制御信号
として撮像方向変更部１０５に出力される。

【００４４】このように、第３の実施の形態における撮
像装置３００では、自動追尾制御部１１９を設けたの
で、撮像方向制御処理により大まかにカメラ１０３のフ
レーム内に被写体１５１を収めれば、後は自動追尾制御
部１１９が撮像方向変更部１０５を制御して、被写体が
常にカメラ１０３のフレーム内に収まるように制御され
る。

【００４５】自動追尾制御部１１９でカメラ１０３の撮
像方向が制御される場合には、被写体１５１がカメラの
フレーム内でほぼ中央になるようにカメラ１０３の回転
角度が制御される。このように、撮像方向制御処理と、
自動追尾処理の２つを用いることにより、互いの処理を
補完して用いることができる。

【００４６】さらに、カメラ１０３にズーム機構を設け
ることにより、出力部１１５より迫力のある映像を出力
することができる。このときズーム倍率は、制御部１０
１で求められた被写体１５１とカメラ１０３との間の距
離と被写体１５１の大きさとから自動的に演算で定めら
れる。たとえば、距離が大きくなればズーム比を大きく
するように演算により定められる。被写体の種類とズー
ム比との関係は、被写体ごとに予め定められた距離とズ
ーム比との関係を示すデータを記憶しておくようにすれ
ばよい。

【００４７】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態における撮像装置
の概略構成を示すブロック図である。

【図２】 第１の実施の形態における撮像装置でビルの
火災を被写体として撮像する場合の被写体と撮像装置と
の位置を示す図である。

【図３】 第１の実施の形態における撮像装置で行なわ
れる撮像方向制御処理の流れを示すフローチャートであ
る。

【図４】 第２の実施の形態における撮像装置の概略構
成を示すブロック図である。

【図５】 第２の実施の形態における撮像装置で移動す
る車両を被写体として撮像する場合の車両と撮像装置と
の位置を示す図である。

【図６】 第２の実施の形態における撮像装置で行なわ
れる撮像方向制御処理の流れを示すフローチャートであ
る。

【図７】 第３の実施の形態における撮像装置の概略構
成を示すブロック図である。

【図８】 自動追尾制御部１１９の機能を示す機能ブロ
ック図である。

【符号の説明】

１００，２００，３００ 撮像装置、１０１ 制御部、
１０３ カメラ、１０５ 撮像方向変更部、１０７ 回
転角度検知部、１０９ ＧＰＳ、１１１ 進行方向検知
部、１１５ 出力部、１１９ 自動追尾制御部、１２１
画像処理部、１２３ 移動量演算部、１２５ 被写体
位置入力部、１２７ 受信部、１５０移動体、１５１
被写体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 浩 大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国 際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 保富 英雄 大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国 際ビル ミノルタ株式会社内 Ｆターム(参考） 5C022 AA01 AB62 AB66 AC27 AC31 AC42 AC69 5C054 AA01 AA05 CA04 CC05 CF06 CG07 EH07 HA18

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動体に搭載された撮像装置であって、 被写体の絶対位置を入力する位置入力手段と、 被写体を撮像する撮像手段と、 一端が前記移動体に固定され、他端に前記撮像手段が回
   転可能に取付けられた撮像方向変更手段と、 前記移動体の進行方向を検出するための進行方向検出手
   段と 前記移動体の絶対位置を検出する位置検出手段とを備
   え、 前記撮像方向変更手段は、前記移動体の絶対位置、前記
   被写体の絶対位置および前記移動体の進行方向に基づ
   き、前記撮像手段を前記移動体に対して回転させること
   を特徴とする、撮像装置。
2. 【請求項２】 前記位置入力手段は、前記被写体から送
   信される絶対位置を受信する受信手段を含む、請求項１
   に記載の撮像装置。
3. 【請求項３】 前記撮像方向変更手段は、前記撮像手段
   の撮像フレーム内に含まれる被写体を撮像フレーム内に
   維持する自動追尾手段を含む、請求項１または２に記載
   の撮像装置。
4. 【請求項４】 前記撮像手段と被写体との間の距離を測
   定するための測距手段をさらに備え、 前記撮像手段は、前記測定された距離に応じて画角を変
   更する画角変倍機能を有することを特徴とする、請求項
   １に記載の撮像装置。