专利名称：摄像机控制装置和所述摄像机控制装置的变焦倍率控制方法
技术领域：
本发明涉及一种摄像机控制装置和用于该摄像机控制装置的变焦倍率(zoom ratio)控制方法，特别涉及这样一种摄像机控制装置和用于该摄像机控制装置的变焦倍率控制方法所述摄像机控制装置用于控制多个摄像机，并且显示该多个摄像机的一个或多个图像。
背景技术：
近些年来，随着诸如ISDN和ASDL之类的网络的数字化，与先前的模拟网络相比，由于带宽已经加宽，因此用于通过网络来发送和接收图像数据的系统已经迅速地普及。作为一个这样的系统，存在一种远程监控系统，它使得能够在一个位置观察来自远程布置的多个摄像机的图像。借助这种远程监控系统，一般选择由观察者所观察的摄像机图像的一个，并且使得可以控制所选择的摄像机图像的拍摄方向。
图1示出这种典型的远程监控系统的屏幕例子。图1所示的远程监控系统的屏幕10包括图像显示区域11，它显示多个远程布置的摄像机的图像；摄像机选择区域12，它从多个被安装的摄像机中选择用于显示图像的摄像机；以及，摄像机控制区域13，它控制由摄像机选择区域12选择的所述摄像机。通过点击图标14以便在摄像机之间进行切换，观察图像的用户可以从摄像机选择区域12所显示的那些位置中观察用户想要看到的位置。
图2示出了这种远程监控系统的配置。在图2中所示的远程监控系统包括远程安装的多个摄像机20a-20n；摄像机控制装置21，其从摄像机20a-20n接收和重放图像，并且控制摄像机20a-20n的拍摄方向和变焦倍率等；监控器22，用于显示摄像机图像；以及诸如鼠标等的指示装置23，用于控制摄像机20a-20n，并且指令用于显示的图像。
摄像机控制装置21配置有摄像机图像转换部分24，它从所述多个摄像机20a-20n接收图像，并且按照来自用户的指令而转换图像；图像显示部分25，它在监控器22上显示摄像机20a-20n的图像；摄像机控制指令接收部分26，其用于转换要显示的摄像机图像，并且从用户接收用于控制摄像机的拍摄方向和变焦倍率等的指令；以及摄像机控制部分27，它指令对于摄像机20a-20n的控制，并且指令以在摄像机图像转换部分24转换要显示的图像。
借助这种远程监控系统，用户通过指示装置23从图1所示的摄像机选择区域12中指定在所述多个摄像机20a-20n中用户要观察的摄像机20a-20n。摄像机控制指令接收部分26然后从用户接收控制指令，并且将所述指令向摄像机控制部分27报告。摄像机控制部分27存储从摄像机控制指令接收部分26接收的用于摄像机控制的指令是用于由用户指定的摄像机的内容，并且向摄像机图像转换部分24指令转换在监控器22显示的摄像机的图像。摄像机图像转换部分24向图像显示部分25发送从摄像机控制部分27接收到指令的图像，并且图像显示部分25在监控器22显示这个图像。
图1是在多个摄像机20a-20n的图像中仅仅用于显示一个摄像机的图像的构成的情况，但是，如图3中所示，也存在用于同时显示多个摄像机图像的监控系统。这种显示方法具有不能够观察图像的详细部分的缺点，因为用于每一个摄像机的图像的显示区域小。但是，通过移动他们的视线，不用指令切换到这个图像，用户也有可能观察到用户想要看的图像。在这种情况下，为了选择用户想要控制的摄像机，通常是点击正在被显示的图像30来代替图1的摄像机选择区域12。
而且，作为用于选择多个现有摄像机中的一个摄像机的方法，存在这样的方法，其中，如图4所示，通过图标在地图上示出安装摄像机的位置，用户然后选择在地图上的图标(参见例如专利文件1)。
在图4中所示的摄像机控制装置包括地图40，用于在安装摄像机的位置显示图标41；图像显示区域42，用于显示所选择的摄像机图像；以及摄像机控制区域43，用于控制所选择的摄像机。通过在地图40上选择用于显示摄像机的拍摄方向和视场的图标41，以及然后用指示装置来控制用于指示视场的边界线和摄像机的拍摄方向的直线，用户可以显示用户想要看的图像。
图5是表示在用现有技术的方法切换摄像机时在切换前后的摄像机图像的状态的概况视图。图5A表示在切换之前的摄像机图像的状态，图5B表示作为用户通过指示装置等点击图标50的结果，使图像被转换到所指令的摄像机的时刻的摄像机图像。
专利文件1日本公开专利申请第HEI9-289607号。
发明内容
本发明要解决的问题作为用于经由网络来监控远程摄像机的图像的系统，可以主要考虑诸如在仅仅使得特定的人能够监控某个确定位置的监控系统中的应用和诸如用于观看被展示给未指定的大量人的摄像机的图像的万维网摄像机系统的应用。在这些系统中，在用于在监控系统中应用的摄像机图像的情况下，观察摄像机图像的人每天一次或每小时一次地定期观看图像，并且观看所述图像的人能够在摄像机切换的时刻瞬间地确定摄像机当前面向哪个方向。
但是，在用于诸如万维网摄像机系统之类的应用的摄像机图像的情况下，观察图像的用户不定期观看摄像机图像。而且，当未指定的大量用户分别观察独立的摄像机图像并且每个进行观察的用户也可能自由地改变所述摄像机的拍摄方向和变焦倍率时，摄像机不限于拍摄默认(default)的位置。结果，即使对于用户在过去已经观察到的摄像机图像，当选择摄像机并且从图5A所示的状态向图5B所示的状态切换图像时，用户不可能仅仅通过观看所述图像而直观地确定摄像机正在哪个方向上进行拍摄。
而且，在不能明白拍摄方向的情况下，用户不可能迅速地明白应当执行哪种控制以便使用所选择的摄像机来拍摄用户想要观看的位置，因此在用户最后想要观察的位置，需要时间来完成所述摄像机的控制。
例如，在如图3中所示同时显示多个摄像机图像的情况下，作为多个用户访问各自的摄像机并且控制所述摄像机的结果，各个摄像机的拍摄方向随着时间的过去而改变。因此，用户难于当在观看另一个摄像机图像的时刻移动视线时直观地确定摄像机正在面对哪个方向。
而且，在如图4所示在屏幕上显示摄像机的拍摄方向和变焦倍率的情况下，在交替地观看地图显示区域40和图像显示区域42而不是仅仅观看用户最后要观看的图像的同时控制摄像机。因此，不定期使用所述系统的用户需要时间来直观地明白在什么方向正在拍摄图像。
而且，在专利文件1中，用户必须重复下述操作观看地图显示区域40并且控制视场；观看摄像机图像并且确认是否拍摄方向和变焦倍率是用户期望的；以及再次观看地图显示区域40然后执行调整。这使摄像机达到面向用户要观看的拍摄方向需要时间。
因此，本发明的目的是提供一种摄像机控制装置和用于此摄像机控制装置的变焦倍率控制方法，用于使得用户能够在切换图像时直观地明白摄像机的拍摄方向和变焦倍率，并且使得能够立即开始摄像机的控制以便用户观察图像。
用于解决所述问题的手段本发明的摄像机控制装置采用一种配置，其中，用于控制多个摄像机并且显示所述多个摄像机的一个或多个图像的摄像机控制装置包括图像转换部分，它切换到用户指令要切换到的摄像机的图像；变焦倍率控制部分，它获取被指令切换到的摄像机的变焦倍率，在所述图像转换部分的转换之前，将所述摄像机的变焦倍率改变到低于所获取的变焦倍率的基准倍率，以及将在转换之后的摄像机的变焦倍率从基准倍率改变到所获得的变焦倍率；以及，图像显示部分，它显示所述图像转换部分切换到的所述摄像机的图像。
本发明的有益效果按照本发明，在图像切换时，用户可以直观地明白摄像机的拍摄方向和变焦倍率，以便用户能够立即开始用于观察图像的摄像机的控制。
图1表示用于显示现有技术的摄像机控制装置的屏幕的显示例子；图2是表示现有技术的摄像机控制装置的配置的方框图；图3表示由现有技术的摄像机控制装置同时显示的多个屏幕的显示例子；图4表示现有技术的摄像机控制装置同时显示摄像机图像和摄像机安装位置的显示例子；图5表示在现有技术的摄像机控制装置的摄像机转换前后的屏幕的显示例子；图6是表示按照本发明实施例1的摄像机控制装置的配置的方框图；图7表示按照本发明实施例1的监控器的显示例子；图8是表示按照本发明实施例1的摄像机控制装置的摄像机控制操作的流程的流程图；图9表示当按照本发明实施例1的摄像机控制装置转换摄像机时用于改变屏幕的方式的例子；图10表示按照本发明实施例1的用于改变变焦倍率变化速度的摄像机控制装置的配置；图11是表示按照本发明实施例1的用于显示摄像机控制状态的摄像机控制装置的配置的方框图；图12表示按照本发明实施例1的由摄像机控制装置显示的消息的显示例子；图13是表示按照本发明实施例2的摄像机控制装置的配置的方框图；图14是表示按照本发明实施例2的摄像机控制装置的摄像机控制操作的流程的流程图；图15表示按照本发明实施例2的摄像机控制装置的摄像机的旋转的方向；图16说明了用于计算按照本发明实施例2的摄像机控制装置的摄像机的变焦倍率的方法；图17表示当按照本发明实施例2的摄像机控制装置转换摄像机时用于改变屏幕的方式的例子；图18表示当按照本发明实施例2的摄像机控制装置的图像被改变时的消息的显示例子；图19是表示在按照本发明实施例2的摄像机控制装置控制转换后的摄像机的情况下之摄像机控制操作的流程的流程图；图20是表示按照实施例2的用于显示摄像机之控制状态的摄像机控制装置的配置的方框图；图21是表示按照本发明实施例3的摄像机控制装置的配置的例子的方框图；图22是表示按照本发明实施例3的摄像机控制装置的摄像机控制操作的流程的流程图；图23是说明按照本发明实施例3的变焦倍率优化处理的流程的流程图；图24是表示按照本发明实施例4的摄像机控制装置的配置的例子的方框图；图25是表示按照本发明实施例4的摄像机控制装置的摄像机控制操作的流程的流程图；
图26是说明按照本发明实施例4的变焦倍率优化处理的流程的流程图；图27说明按照本发明实施例4的地标(landmark)位置计算方法；图28说明按照本发明实施例4的地标确定方法；图29是表示按照本发明实施例5的摄像机控制装置的配置的例子的方框图；图30是表示按照本发明实施例5的摄像机控制装置的摄像机控制操作的流程的流程图；图31是说明按照本发明实施例5的摄像机控制装置的转换图像产生处理的流程图；图32说明由按照本发明实施例5的摄像机控制装置产生的转换图像；图33表示了其中按照本发明实施例5的转换图像产生装置经由摄像机控制装置和网络而连接的配置的例子；以及图34表示图33的转换图像产生装置的配置的例子。
具体实施例方式
现在将参见附图来说明本发明的优选实施例。
(实施例1)图6是表示包含按照本发明实施例1的摄像机控制装置的远程监控系统的例子的配置视图。这个远程监控系统具有多个远程安装的摄像机100a-100n；摄像机控制装置120，它接收和播放来自摄像机100a-100n的图像，并且控制摄像机100a-100n的拍摄方向和变焦倍率等；监控器130，它显示从摄像机控制装置120发送的摄像机图像；以及诸如鼠标等的指示装置140，它指令摄像机控制装置120进行摄像机100a-100n的控制和摄像机100a-100n的要显示的图像。在此，摄像机100a-100n、监控器130和指示装置140例如经由因特网之类的网络而连接到摄像机控制装置120。
如图6中所示，摄像机控制装置120具有摄像机图像转换部分121，它转换多个远程安装的摄像机100a-100n的一个或多个图像；图像显示部分122，它显示由摄像机图像转换部分121切换到的图像；摄像机控制指令接收部分123，它接收指示装置140的指令；摄像机控制信息发送/接收部分124，它指令摄像机100a-100n控制摄像机的拍摄方向和变焦倍率，并且查询和接收摄像机100a-100n的当前拍摄角度、拍摄方向和变焦倍率等；变焦倍率调整部分125，它确定摄像机100a-100n的变焦倍率；以及，变焦倍率存储部分126，它存储摄像机100a-100n的变焦倍率。
摄像机控制装置120接收所述多个摄像机100a-100n的图像，并且在监控器130显示这些摄像机之一的图像。通过连接到摄像机控制装置120的鼠标等的指示装置140来指定在监控器130显示的摄像机图像。而且，当指示装置140指令摄像机的拍摄点、拍摄方向和变焦倍率时，摄像机控制装置120向由指示装置140指令显示的摄像机发送用于控制该摄像机的摄像机控制信号。连接到摄像机100a-100n的拍摄方向变焦控制设备110a-110n接收从摄像机控制装置120发送的摄像机控制信号，并且控制摄像机100a-100n的拍摄点、拍摄方向和变焦倍率。
接着，在图7中表示出在监控器130显示的摄像机图像和摄像机控制图标的例子。在监控器130显示图像显示区域210、摄像机指定区域220和摄像机控制图标显示区域230。在图7中，示出了例子，其中，在图像显示区域210显示所述多个被安装摄像机100a-100n的一个摄像机的图像，但是可以显示多个或所有摄像机100a-100n的图像。安装多个摄像机的位置的说明和指定摄像机的图标221被显示在摄像机指定区域220上。通过观看监控器130而指定和控制摄像机的用户通过使用指示装置140来点击这个图标221而选择摄像机100a-100n以显示图像。而且，用户可以使用在摄像机控制图标显示区域230显示的上、下、左、右和前推与后拉图像来控制由图标221指定的摄像机100a-100n。
接着，将使用图8来说明摄像机控制装置120控制摄像机100a-100n的变焦倍率的操作的流程。
图8是表示在这个实施例中当用户给出摄像机图像转换指令时摄像机控制装置120的摄像机控制操作的流程的流程图。
当在摄像机控制装置120中的摄像机控制指令接收部分123接收到用户通过指示装置140的摄像机转换指令时，摄像机控制信息发送/接收部分124向连接到所述摄像机的拍摄方向变焦倍率控制设备110查询由用户指令的摄像机的当前变焦倍率(步骤S301)。在从拍摄方向变焦倍率控制设备110接收到摄像机的当前变焦倍率时，摄像机控制信息发送/接收部分124使得这个变焦倍率存储在变焦倍率存储部分126中(步骤S302)。在完成变焦倍率的存储时，变焦倍率存储部分126向变焦倍率调整部分125通知存储完成。变焦倍率调整部分125然后经由摄像机控制信息发送/接收部分124向连接到摄像机的拍摄方向变焦倍率控制设备110发送变焦倍率调整指令，以便在来自变焦倍率存储部分126的变焦倍率的存储完成时刻，将摄像机的变焦倍率从变焦倍率存储部分126存储的变焦倍率变成最宽角度的变焦倍率(步骤S303)。在此，所述最宽角度的变焦倍率是例如变焦倍率调整部分125在摄像机的安装期间预先存储摄像机的变焦倍率的操作范围，或者摄像机控制信息发送/接收部分124除了来自拍摄方向变焦倍率控制设备110的摄像机的当前变焦倍率之外还同时获取摄像机的变焦倍率的所述操作范围来作为对于摄像机关于变焦倍率的查询的响应。当拍摄方向变焦倍率控制设备110完成由摄像机控制信息发送/接收部分124指定的摄像机的变焦倍率的调整时，连接到摄像机的拍摄方向变焦倍率控制设备110向摄像机控制信息发送/接收部分124报告变焦倍率的调整完成。在接收到摄像机的变焦倍率调整完成的报告时，摄像机控制信息发送/接收部分124指令摄像机图像转换部分121切换摄像机图像(步骤S304)。此时，经由图像显示部分122在监控器130显示的图像被切换到用户指定的图像。在完成图像的切换时，摄像机图像转换部分121向变焦倍率调整部分125报告图像转换完成。在从摄像机图像转换部分121接收到摄像机的切换完成的报告时，变焦倍率调整部分125查询在加宽在变焦倍率存储部分126中存储的摄像机变焦倍率之前的变焦倍率。变焦倍率调整部分125经由摄像机控制信息发送/接收部分124控制摄像机，使得在最宽角度的变焦倍率拍摄的摄像机的变焦倍率被改变到在使得所述角度变宽之前的变焦倍率(步骤S305)。即，变焦倍率调整部分125通过摄像机控制信息发送/接收部分124向连接到在转换后的摄像机的拍摄方向变焦倍率控制设备110发送控制信号，使得在转换后的摄像机的变焦倍率返回在步骤S302摄像机控制信息发送/接收部分124使变焦倍率存储部分126存储的变焦倍率。
作为这个流程的结果，摄像机控制装置120能够在由用户指令摄像机图像的转换时控制被指令切换的摄像机的变焦倍率。
在图8的说明中，说明了将由变焦倍率调整部分125调整的变焦倍率取为在最大角度的情况，但是本发明不限于此。即，变焦倍率调整部分125仅仅需要以下述程度来将变焦倍率只以预定范围改变来达到宽角度即达到低倍率用户仅仅通过观看在切换后的摄像机的图像来直观地明白摄像机的拍摄方向和变焦倍率，以及明白该摄像机的图像正在拍摄哪里。
即，如果摄像机控制指令接收部分123从用户接收到摄像机100a-100n的转换指令，则摄像机控制信息发送/接收部分124获取被指令切换到的摄像机的当前变焦倍率，并且变焦倍率存储部分126存储由摄像机控制信息发送/接收部分124获取的摄像机的变焦倍率。变焦倍率调整部分125然后将被指令要切换到的摄像机的变焦倍率从由变焦倍率存储部分126存储的摄像机的变焦倍率改变到宽角度状态，即改变到比所存储的变焦倍率低的期望变焦倍率。如果在摄像机图像转换部分121切换摄像机图像，则变焦倍率调整部分125将被改变到宽角度的摄像机的变焦倍率返回到由变焦倍率存储部分126存储的变焦倍率。结果，用户有可能仅仅通过观看转换后的摄像机图像而直观地明白摄像机的拍摄方向和变焦倍率，并且在改变到期望的拍摄方向和变焦倍率的情况下，能够马上开始该摄像机的控制。
图9示出了当这个实施例的摄像机控制装置120切换摄像机图像时在监控器130上显示的屏幕的例子。在此，图9A是在用户指令摄像机图像转换之前监控器130的示例屏幕。首先，如图9B中所示，用户通过经由指示装置140点击图标401来指定摄像机图像切换，所述图标401显示了用于显示期望图像的摄像机的安装位置。通过用户的摄像机指定，摄像机控制装置120然后用如上所述的流程来控制由用户指定的摄像机的变焦倍率。图9C示出了在图8的步骤S304中在转换摄像机图像时摄像机图像的显示例子。此时，在监控器130上显示在图9B中由用户指定的摄像机的图像，但是摄像机的变焦倍率被调整到以最宽的角度进行拍摄。此后，对于在图9D中所示的示例屏幕，在图9C中所示的最宽角度拍摄的摄像机图像的倍率被放大(zoomed up)，并且摄像机的变焦倍率状态返回到当用户指令转换摄像机时的变焦倍率。即，变焦倍率返回到由变焦倍率存储部分126存储的变焦倍率，如在图8的步骤S302中所示。
结果，用户可以直观地从摄像机图像中确定被指令切换到的摄像机正在拍摄的拍摄方向和变焦倍率。
因为用户可以通过仅仅观看图像来直观地明白在转换后的摄像机的拍摄位置，因此变焦倍率调整部分125可以根据在监控器130显示的摄像机图像的帧速率来调整用于改变变焦倍率的速度。即，变焦倍率调整部分125可以被调整示出从图9C到图9D的变焦倍率调整的平滑移动。在这种情况下的摄像机控制装置120的配置是图10中所示的配置。
在图10中所示的摄像机控制装置120的配置用于向变焦倍率调整部分125发送由图6中所示的摄像机控制装置120的图像显示部分122显示的图像的帧速率信息，所述配置的其他方面与图6的配置相同。在图10中，摄像机图像转换部分121向变焦倍率调整部分125报告从摄像机100a-100n接收的图像帧，并且变焦倍率调整部分125从摄像机图像转换部分121接收的图像帧中获得帧速率信息。而且，在由于摄像机控制装置120的处理能力的因素而不能全部显示由摄像机图像转换部分121接收的图像数据的情况下，由图像显示部分122显示的帧速率信息被发送到变焦倍率调整部分125，并且变焦倍率调整部分125可以然后获取从图像显示部分122接收的帧速率信息。在任何一种情况下，用于由变焦倍率调整部分125参见在监控器130显示的图像的帧速率而调整在变焦倍率的速度上的改变的处理方法不改变。
接着，将说明一个例子，其中，变焦倍率调整部分125通过参见在监控器130显示的图像的帧速率而改变用于调整变焦倍率的速度。
由摄像机图像转换部分121接收的图像的帧速率或由监控器130上的图像显示部分122显示的图像的帧速率被取为N fps。在此，fps是每秒帧的缩写，并且是可以在一秒中显示的图像帧的数量。而且，在此，用于通过变焦倍率调整部分125来改变摄像机的变焦倍率的速度按照观看图像的用户是否想要立即操作摄像机或者用户是否想要更平滑地观察变焦倍率的调整而不同。但是，在实施例1中，将说明每次图像帧改变时将变焦倍率提高M倍以便实现平滑移动的情况。在这种情况下，假设值M已经在变焦倍率调整部分125中拥有。变焦倍率调整部分125然后设置用于使得摄像机的变焦倍率按照下面的方程(1)而改变的速度K(每秒倍数(times))，并且调整用于改变变焦的速度。
K＝N×M (1)结果，可以向用户提供变焦倍率改变更平滑的图像，以便可以更直观地明白摄像机的拍摄位置、拍摄方向和变焦倍率。
在切换摄像机的同时，摄像机控制装置120也可以向用户示出正在自动控制切换后的摄像机。在这种情况下的摄像机控制装置120采用在图11中所示的配置。
在图11中所示的摄像机控制装置120的配置是增加了摄像机控制信息显示部分601的在图6中所示的摄像机控制装置120的配置，所述配置的其他方面与图6的配置相同。在图11中，在摄像机控制信息发送/接收部分124向摄像机图像转换部分121指令图像的切换后，摄像机控制信息显示部分601经由摄像机控制信息发送/接收部分124在监控器130显示切换后的摄像机的变焦倍率已经返回到由变焦倍率存储部分126存储的变焦倍率。图12示出了这个例子。
在图12中，例如，在监控器130上显示关于“正在控制变焦倍率”的消息701，用于表示摄像机控制装置120正在改变转换后的摄像机的变焦倍率。用于显示所述消息的方法和位置不限于在此所述者。如果以下述方式示出该显示，则任何方法都是可能的，即，该方式使得用户可以明白在转换后的摄像机的变焦倍率正在自动地移动而不用用户的干涉。
如上所述，按照实施例1，在用户切换到要显示的摄像机图像的情况下，作为变焦倍率调整部分125将摄像机的变焦倍率从最宽角度返回到当用户选择所述摄像机图像时的变焦倍率的结果，用户有可能通过观看图像而直观地明白摄像机的安装位置、拍摄方向和变焦倍率。
在实施例1中，说明通过变焦倍率调整部分125调整的变焦倍率被取为在最宽角度的情况，但是本发明不限于此。就是说，变焦倍率调整部分125因此仅仅需要将变焦倍率改变到宽角度即改变到这种程度的低倍率用户仅仅通过观看摄像机图像而直观地明白摄像机的拍摄方向和变焦倍率，以及明白转换后的摄像机的图像正在哪里拍摄。
这样，按照实施例1，变焦倍率调整部分125在摄像机图像转换部分121切换到由用户切换指令的摄像机的图像之前，将摄像机的变焦倍率改变到比在存储部分126存储的倍率更宽角度的变焦倍率，即改变到低于所存储的变焦倍率的基准倍率。在切换摄像机图像后，作为变焦倍率调整部分125将摄像机的变焦倍率从基准倍率返回到由变焦倍率存储部分126存储的变焦倍率的结果，用户有可能通过观看图像来直观地明白摄像机的拍摄方向和变焦倍率，并且还在改变到期望的拍摄方向和变焦倍率的情况下立即开始摄像机的控制。
(实施例2)图13示出了本发明实施例2的摄像机控制装置120的配置视图。图13的摄像机控制装置120对于图6的摄像机控制装置120还增加了除了能够控制摄像机的变焦倍率之外还能够控制拍摄方向的拍摄方向调整部分801，以及具有取代变焦倍率存储部分126的除了摄像机变焦倍率之外还能够存储拍摄方向的拍摄方向变焦倍率存储部分802。其他部件与在图6中所示的实施例1的摄像机控制装置120的相同，因此，相同的部件分配了相同的附图标号，并且将省略其详细说明。而且，在监控器130显示的屏幕的配置也与实施例1的相同。
下面，说明这个实施例的摄像机控制装置120的摄像机控制操作的流程。在这个实施例中，当用户选择摄像机并且切换图像时，拍摄方向变焦倍率存储部分802存储切换后的摄像机，即用户已经指令切换到的摄像机的变焦倍率，并且，变焦倍率调整部分125将摄像机的变焦倍率从存储的变焦倍率改变到能够在最宽角度进行拍摄的变焦倍率的操作是与实施例1的相同。即，当摄像机控制指令接收部分123从用户接收到摄像机转换指令时，摄像机控制信息发送/接收部分124向连接到摄像机100a-100n的拍摄方向变焦倍率控制设备110a到110n查询关于由用户指令的摄像机的当前变焦倍率。摄像机控制信息发送/接收部分124然后接收这个变焦倍率，并且将其存储在拍摄方向变焦倍率存储部分802中。拍摄方向变焦倍率存储部分802然后存储从摄像机控制信息发送/接收部分124接收的变焦倍率。在拍摄方向变焦倍率存储部分802完成所述变焦倍率的存储后，变焦倍率调整部分125将由用户指令切换到的摄像机的变焦倍率从所存储的变焦倍率改变到最宽角度的变焦倍率，并且经由摄像机控制信息发送/接收部分124来控制这个摄像机的变焦倍率。这个操作的流程对应于图8的步骤S301到步骤S303。在变焦倍率调整部分125将切换后的摄像机即用户指令切换到的摄像机的变焦倍率从存储的变焦倍率改变到能够最宽角度拍摄的变焦倍率后，拍摄方向调整部分801自动地进行控制，将切换之前的摄像机的拍摄方向控制为尽可能接近切换后的摄像机即从用户接收转换指令的摄像机的拍摄位置和拍摄范围。现在，根据图14所示的流程，详细说明用于控制切换之前的摄像机的拍摄方向的控制方法。
首先，在变焦倍率调整部分125将转换后的摄像机即被用户指令切换到的摄像机的变焦倍率从存储的变焦倍率改变到能够最宽角度拍摄的变焦倍率之后，摄像机控制信息发送/接收部分124向连接到摄像机的拍摄方向变焦倍率控制设备110查询关于在其中变焦倍率被改变到最宽角度的转换后的摄像机的拍摄方向、场角(field angle)和焦距(步骤S901)。在此，拍摄方向表示摄像机的摇摄(pan)和倾斜角度。而且，场角是从摄像机的单独性能和变焦倍率获得的值。在接收到摇摄和倾斜角度、场角和焦距的信息时，摄像机控制信息发送/接收部分124在拍摄方向变焦倍率存储部分802中存储这个信息(步骤S902)。如果拍摄方向变焦倍率存储部分802已经完成了有关摇摄和倾斜角度、场角和焦距的信息的存储，则拍摄方向调整部分801根据由拍摄方向变焦倍率存储部分802存储的有关摇摄和倾斜角度、场角和焦距的信息以及转换之前的摄像机的安装位置来计算在转换之前的摄像机要旋转的方向和场角(步骤S903)。在此，转换之前的摄像机的安装位置在转换之前的摄像机被安装的时刻被存储在拍摄方向调整部分801中，或者，各个摄像机100a-100n的拍摄方向变焦倍率控制设备110a-110n可以预先存储安装位置，以便例如当用户提供摄像机图像转换指令时，摄像机控制信息发送/接收部分124独立地从转换之前的摄像机100a-100n中查询和获取所述安装位置。
下面，使用图15A和15B来说明用于计算转换之前的摄像机的要旋转的方向和场角的方法。图15A和图15B示出了从半空向地面观看的在相同坐标平面中的转换之前的摄像机和转换之后的摄像机的坐标。在图15A中，转换之前的摄像机1001的摇摄角度被取为1003，转换之后的摄像机1002的摇摄角度被取为1004。而且，转换之后的摄像机1002的焦点被取为1005。摄像机控制信息发送/接收部分124在直到此点的处理中已经获得了转换之前的摄像机1001的坐标、转换之后的摄像机1002的坐标以及转换之后的摄像机1002的旋转角度1004(图14的步骤S902)。在此，转换之前的摄像机1001的坐标被取为(x1，y1)，转换之后的摄像机1002的坐标被取为(x2，y2)，以及转换之后的摄像机的旋转角度1004被取为θ2。此时，拍摄方向调整部分801以这种方式控制转换之前的摄像机1001的拍摄方向，其使得转换之前的摄像机1001的拍摄方向面向摄像机1002的焦点1005。
从转换之后的摄像机1002到转换之后的摄像机1002的焦点1004的距离已经通过摄像机控制信息发送/接收部分124在图14的步骤S902中获得。当所述距离被取为d时，可以通过下面的方程(2)来分别表达转换之后的摄像机1002的焦点1005的坐标(x2f，y2f)。
x2f＝dcosθ2+x2
y2f＝dsinθ2+y2(2)结果，如图15B中所示，当用于提供转换之前的摄像机1001的拍摄方向1006以在转换之后的摄像机1002的焦点1005的方向上进行拍摄的角度被取为θ1f时，这可以被表达为下面的方程(3)。
θ1f=tan-1y2f-y1x2f-x1...(3)]]>拍摄方向调整部分801然后经由摄像机控制信息发送/接收部分124以这种方式控制转换之前的摄像机1001的拍摄方向，其使得转换之前的摄像机1001的拍摄方向变为角度θ1f。结果，因此，转换之前的摄像机的拍摄方向接近转换之后的摄像机的拍摄方向，即接近转换之后的摄像机的图像。因此，在摄像机被切换的情况下，可以降低用户在观看转换后的图像时所感到的不适的感觉，并且用户有可能仅仅通过观看这个图像而直观地明白摄像机的拍摄位置和拍摄方向。
接着，在图16中示出了用于计算转换之前的摄像机的场角的方法。如图16中所示，以这种方式调整转换之前的摄像机1001的场角1103，其使得在转换之前的摄像机1001和转换之后的摄像机1002正在拍摄相同点时转换之后的摄像机1002的拍摄范围1102和转换之前的摄像机1001的拍摄范围1101变为相同的长度。已经通过摄像机控制信息发送/接收部分124获得了转换之后的摄像机1002的场角θ2g(图14的步骤S902)，并且可以通过下面的方程(4)来表达转换之后的摄像机的拍摄范围1102的长度len。
len=2dtanθ2g2...(4)]]>结果，通过下面的方程(5)来给出转换之前的摄像机1001的场角θ1g。
θ1g=tan-1len/2(x2f-x1)2+(y2f-y1)2...(5)]]>接着，将方程(4)代入方程(5)以给出下面的方程(6)[方程6]θ1g=tan-1dtanθ2g2(x2f-x1)2+(y2f-y1)2...(6)]]>拍摄方向调整部分801将转换之前的摄像机1001的场角调整为由上述方程(6)表达的θ1g。结果，因此，转换之前的摄像机的倍率接近转换之后的摄像机的倍率，即接近转换之后的摄像机的拍摄范围。因此，在转换摄像机的情况下，可以降低用户在观看转换后的图像时感到的不适的感觉，并且用户有可能仅仅通过观看转换后的这个图像而直观地明白摄像机的拍摄位置、拍摄方向和拍摄范围等。
在这个实施例中，说明用于计算转换之前的摄像机1001的拍摄方向的摇摄的角度分量(水平方向)的方法，但是也可能使用在水平方向上从右侧观看转换之前的摄像机和转换之后的摄像机的视图(view)，并且计算转换之前的摄像机的拍摄方向上倾斜的角度分量(垂直方向)。
拍摄方向调整部分801经由摄像机控制信息发送/接收部分124来以这种方式控制转换之前的摄像机，使成为从如上所述的流程中计算的转换之前的摄像机的摄像机拍摄方向和变焦倍率(步骤S904)。在从转换之前的摄像机接收到摄像机控制完成的报告时，摄像机控制信息发送/接收部分124向摄像机图像转换部分121指令在监控器130上显示的图像的转换(步骤S905)。此后，用于返回到转换之后的摄像机的变焦倍率即返回到在拍摄方向变焦倍率存储部分802中存储的变焦倍率的流程与在实施例1中的情况相同。这对应于在图8流程图中的步骤S305。
上面，在选择了用户想要看的摄像机图像时，摄像机控制装置120自动控制拍摄转换之前的图像的摄像机和由用户指定的切换之后的摄像机。
图17是表示当在本实施例中分别控制转换之前的摄像机和转换之后的摄像机时在监控器130显示的图像的显示例子的视图。
在图17A中显示转换之前的摄像机图像。当用户点击图标1201以便切换摄像机图像时，屏幕从这个状态成为在图17B中所示的屏幕1202。此时，图像不被切换到所选择的摄像机，如图14的步骤S901到S905所说明的，拍摄方向调整部分801改变拍摄方向和变焦倍率以使得用于拍摄直到此时所显示的图像的摄像机即转换之前的摄像机尽可能接近转换之后的摄像机的视场。当转换之前的摄像机的控制完成时，如图17C中所示，切换到由用户指定的摄像机的图像。此时，转换之前的摄像机的图像的视场和转换之后的摄像机的图像的视场类似。因此，如图18中所示，可以通过弹出窗口显示例如关于“已经转换了图像”的消息1301而向用户提示摄像机的转换。在图像转换后，如图17D中所示，通过将变焦倍率返回到原始倍率而完成控制转换之前和转换之后的摄像机的操作。
当用户指令摄像机的转换时，拍摄方向变焦倍率存储部分802可以存储转换之前的摄像机的拍摄方向和变焦倍率，以便在完成摄像机的转换后，拍摄方向调整部分801将转换之前的摄像机的拍摄方向和变焦倍率返回到在拍摄方向变焦倍率存储部分802中存储的原始拍摄方向和变焦倍率。
而且，在本实施例中，说明一种摄像机控制方法，其用于以这种方式控制拍摄方向，使得当用户指令图像切换时，转换之前的摄像机变得接近转换之后的摄像机的视场，但是，通过使得转换之前的摄像机和转换之后的摄像机以与上述相反的方式移动，也能够获得相同的结果。就是说，如果用户指令摄像机的图像的转换，拍摄方向调整部分801以这种方式执行控制，使得转换之后的摄像机的拍摄方向和变焦倍率在与转换之前的摄像机相同的方向上进行拍摄，并且给出类似的视场。此后，如果摄像机图像转换部分121将在监控器130上显示的图像切换到转换之后的摄像机的图像，则拍摄方向调整部分801将转换之后的摄像机的视场返回到由拍摄方向变焦倍率存储部分802存储的拍摄方向和变焦倍率。
在这种情况下的摄像机控制装置的配置与图8的摄像机控制装置120的配置相同即可，但是不同点在于拍摄方向变焦倍率存储部分802存储转换之前的摄像机的拍摄方向、变焦倍率和焦距、以及转换之后的摄像机的拍摄方向和变焦倍率，并且拍摄方向调整部分801操作以控制使得转换之后的摄像机的视场与转换之前的摄像机的视场匹配。
图19示出了在这种情况下的转换之前的摄像机和转换之后的摄像机的控制操作的流程。首先，从用户提供摄像机图像转换指令，摄像机控制信息发送/接收部分124向连接到摄像机的拍摄方向变焦倍率控制设备110查询关于转换之前的摄像机和转换之后的摄像机即由用户指令切换到的摄像机的拍摄方向和变焦倍率，并且在拍摄方向变焦倍率存储部分802中存储所获取的拍摄方向和变焦倍率(步骤S1401)。同时，拍摄方向变焦倍率存储部分802还存储转换之前的摄像机的焦距。在完成拍摄方向变焦倍率存储部分802的存储后，拍摄方向调整部分801以这种方式控制转换之后的摄像机，使得转换之后的摄像机的拍摄方向和变焦倍率类似于转换之前的摄像机的图像(步骤S1402)。在这种情况下，所述用于计算摄像机的拍摄方向和变焦倍率的方法与实施例2所述的方法相同。在完成转换之后的摄像机的拍摄方向等的控制时，摄像机控制信息发送/接收部分124向摄像机图像转换部分121指令图像转换，并且切换图像(步骤S1403)。在完成图像的转换时，拍摄方向调整部分801从摄像机图像转换部分121接收图像转换已经完成的报告，并且执行控制以使得转换之后的摄像机的拍摄方向和变焦倍率返回到由拍摄方向变焦倍率存储部分802在步骤S1401存储的拍摄方向和变焦倍率(步骤S1404)。
作为这种流程的结果，拍摄方向调整部分801执行控制以便转换之前的摄像机的图像和转换之后的摄像机的图像成为彼此接近。
在这个实施例中，如本实施例的图11和图12中所示，摄像机控制装置120还可以显示转换之前的摄像机和转换之后的摄像机被自动控制。图20示出了在这种情况下的配置。
在图20中所示的摄像机控制装置120的配置是，在图13所示的摄像机控制装置120的配置增加了图11的摄像机控制信息显示部分601，所述配置的其他方面与图13的配置相同。在图11中，在摄像机控制信息发送/接收部分124向摄像机图像转换部分121指令图像的转换后，摄像机控制信息显示部分601经由摄像机控制信息发送/接收部分124在监控器130上显示转换之后的摄像机的变焦倍率已经被返回到由拍摄方向变焦倍率存储部分802存储的变焦倍率。而且，如图12中所示，可以通过例如“正在控制变焦倍率”的消息701等来向用户提示实施例2的摄像机控制装置120正在进行转换之后的摄像机的变焦倍率的自动控制。
而且，这个实施例可以采用这种配置，其中，如实施例1那样的参考由摄像机图像转换部分121接收的图像的帧速率或者由图像显示部分122显示的图像的帧速率，并且拍摄方向调整部分801调整用于改变转换之前的摄像机的变焦倍率和摄像机拍摄方向的速度。结果，与实施例1同样地，可以通过图像向用户提示摄像机的移动即用于改变变焦倍率和拍摄方向的操作，并且因此用户有可能更直观地明白摄像机的拍摄方向。
如上述，按照实施例2，当用户选择要显示的摄像机图像时，除了以这种方式施加的控制之外，即所选择的摄像机的变焦倍率通过变焦倍率调整部分125被置于最宽角度并且然后被返回到存储部分126存储的变焦倍率之外，拍摄方向调整部分801还施加这种方式的控制，其使得在用户选择之前显示图像的摄像机的拍摄方向和变焦倍率尽可能地成为与转换之后的摄像机的拍摄位置和拍摄范围相同。因此，用户有可能通过在切换图像后直接地观看这个图像而更直观地明白所选择摄像机的安装位置、拍摄方向和变焦倍率。即，可以通过拍摄方向调整部分801使得转换之前的摄像机的拍摄方向和拍摄范围接近转换之后的摄像机的拍摄方向和拍摄范围而减少在观看转换之后的摄像机的图像时用户感到的不适感觉。因此，用户有可能仅仅通过观看转换后的图像而直观和迅速地明白摄像机的拍摄位置、拍摄方向和拍摄范围。
在实施例2中，说明由变焦倍率调整部分125调整的变焦倍率被取为在最宽角度的情况，但是本发明不限于此。就是说，变焦倍率调整部分125仅仅需要以下述程度将变焦倍率改变为宽角度即改变为低倍率，即用户仅仅通过观看摄像机的图像而直观地明白摄像机的拍摄方向和变焦倍率，并且明白转换后正在哪里拍摄摄像机的图像。
即，按照实施例2，在通过摄像机图像转换部分121转换到用户指令切换到的摄像机的图像之前，变焦倍率调整部分125将摄像机的变焦倍率改变到比在存储部分126中存储的倍率更宽角度的变焦倍率，即改变到比所存储变焦倍率低的基准倍率。拍摄方向调整部分801获取用于指定被指令切换到的摄像机的图像的拍摄方向的拍摄方向信息和用于指定拍摄范围的拍摄范围信息。基于该拍摄方向信息和拍摄范围信息，拍摄方向调整部分801然后将当前正在图像显示部分122上显示的摄像机的图像的拍摄方向和拍摄范围改变为尽可能接近与转换之前的摄像机的图像的拍摄方向和拍摄范围相同。在摄像机的图像的切换后，作为变焦倍率调整部分125将摄像机的变焦倍率从基准倍率返回到由变焦倍率存储部分126存储的变焦倍率的结果，用户有可能通过观看图像而更直观地明白摄像机的拍摄位置、拍摄方向和变焦倍率，并且还在改变到期望的拍摄方向和变焦倍率的情况下立即开始摄像机的控制。
(实施例3)实施例1的摄像机控制装置120被描述为在从用户提供摄像机图像转换指令的情况下，在存储了被指令切换到的摄像机的变焦倍率后，使得变焦倍率为最宽角度。本发明实施例3的摄像机控制装置120使用用于指定转换之后的摄像机的拍摄位置或拍摄方向的地标图像信息，来执行用于进行使变焦倍率成为最宽角度的改变倍率的优化处理。
图21示出了本发明实施例3的摄像机控制装置120的配置视图。除了图6的摄像机控制装置120的配置之外，图21的摄像机控制装置120具有地标注册(registration)部分2101，用于注册在每个摄像机的拍摄范围内存在并且指定摄像机的拍摄位置和拍摄方向的地标的图像信息；以及地标识别部分2102，用于确定地标的图像信息是否存在于转换之后的摄像机的图像内。所述配置的其他方面与在图6中所示的实施例1的摄像机控制装置120的相同，因此所述配置的相同方面被分配相同的附图标号，并且将省略其详细说明。
接着，使用图22来说明这个实施例的摄像机控制装置120的操作。图22是说明这个实施例的摄像机控制装置120的摄像机控制操作的流程图。图22的不同仅仅在于步骤S2201与图8的步骤S303不同，而操作的其他方面与图8的相同，因此相同的部件被分配相同的附图标号，并且将省略其详细说明。在实施例3中，在变焦倍率存储部分126在步骤S302中存储了由用户指令切换到的摄像机的变焦倍率后，变焦倍率调整部分125在步骤S2201中根据地标识别部分2102的确定结果来执行转换之后的摄像机的变焦倍率的优化处理，代替将转换之后的摄像机的变焦倍率做成最宽角度。摄像机控制装置120然后移动到步骤S304之后的操作。
下面，使用图23来详细说明转换之后的摄像机的变焦倍率的优化处理的例子。图23是说明转换之后的摄像机的变焦倍率的优化处理的例子的流程图。
首先，用户或系统管理员通过指示装置140来指定物体(object)等的地标，并且提取该地标之图像信息的模板(template)。在此，地标存在于每一个摄像机100a-100n的拍摄范围内，其指定摄像机的拍摄位置或者拍摄方向，并且可以是例如具有高度、形状和颜色等特征的诸如建筑物等的结构。地标注册部分2101然后将该地标的图像信息的模板注册为地标图像信息，并且将其提供到地标识别部分2102(步骤S2301)。这个地标图像信息是用于确定地标是否在被指令切换到的摄像机的图像内的信息，具体地，是地标图像本身、颜色、亮度、形状和边缘信息等。
当用户提供摄像机转换指令时，地标识别部分2102从摄像机图像转换部分121中接收作为用于检测有无地标存在的目标(target)的被指令转换到的摄像机的图像。地标识别部分2102执行模板匹配以确定从地标注册部分2101接收的地标图像信息是否存在于通过变焦倍率调整部分125而拉远的即被改变到比在变焦倍率存储部分126中存储的变焦倍率更低的基准倍率的被指令转换到的摄像机的图像内(步骤S2302)。这个模板匹配预先在数据库中保存诸如图像信息之类的模板，数值计算外形(profile)与这些模板的重叠以及类似性的高低程度，并且提取和识别诸如轮廓和形状等的特征分量。这种模板匹配例如被详细描述在“Image recognition handbook，”by Takagi and Shimoda(University of Tokyo Press，p707)(Takagi和Shimoda(东京大学出版社，第707页)的“图像识别手册”)中。在此，作为最基本识别方法例子的模板匹配被执行，但是这种识别方法不限于此，存在各种识别方法。而且，在实施例3中，虽然未涉及模板的大小，但是对应于在大小上的变化即对应于与该模板匹配的图像的大小是不同的情况的匹配方法也存在。
在步骤S2302中匹配是成功的情况下(步骤S2303)，即在从被指令切换到的摄像机的图像内检测到地标图像信息的情况下，地标识别部分2102确定变焦倍率已经被扩大到仅仅由用户观看摄像机图像而有可能直观地明白摄像机的拍摄方向和变焦倍率的程度。地标识别部分2102然后指令变焦倍率调整部分125停止拉远，并且变焦倍率调整部分125停止改变变焦倍率(步骤S2304)。然后，变焦倍率的优化处理完成，当摄像机图像转换部分121切换摄像机图像时(步骤S304)，变焦倍率调整部分125根据地标识别部分2102的指令将在停止变焦倍率调整操作时的变焦倍率返回到在变焦倍率存储部分126中存储的变焦倍率(步骤S305)。
另一方面，当在步骤S2303中匹配是不成功的情况下，地标识别部分2102不指令拉远的停止。变焦倍率调整部分125因此继续拉远(步骤S2305)。
按照实施例3，地标识别部分2102确定在地标注册部分2101注册的地标图像信息是否存在于被指令转换到的摄像机的图像内。当存在地标时，地标识别部分2102确定变焦倍率已经被加宽到这个程度的角度，即用户仅仅通过观看摄像机图像而能够直观地明白摄像机的拍摄方向和变焦倍率，并且指令变焦倍率调整部分125停止改变变焦倍率的操作。结果，不需要更多地拉远，变焦倍率调整部分125能够使变焦倍率调整时间缩短，所述变焦倍率调整时间是用于改变到比变焦倍率存储部分126中存储的变焦倍率更低的基准变焦倍率所用的时间。按照实施例3，除了实施例1和2的结果之外，由于用于指定摄像机的拍摄位置和拍摄方向的地标也在变焦倍率已经被改变到宽状态的转换之后的摄像机的图像内，因此用户有可能直观地明白摄像机的拍摄位置、拍摄方向和变焦倍率。
实施例3的摄像机控制装置120的配置不限于此配置，也可能应用实施例1和2的摄像机控制装置120。
(实施例4)在实施例3中，使用地标图像信息来执行用于改变变焦倍率的优化处理。在本发明的实施例4中，使用地标位置信息来执行用于改变变焦倍率的优化处理。
图24示出了本发明实施例4的摄像机控制装置120的配置视图。在图24的摄像机控制装置120中，地标注册部分2401、地标位置计算部分2402和地标确定部分2403被加到图6的摄像机控制装置120上。所述配置的其他方面与在图6中所示的实施例1的摄像机控制装置120的相同，因此，相同的部件被分配相同的附图标号，并且将省略其详细说明。
下面，说明这个实施例的摄像机控制装置120的操作。图25是说明这个实施例的摄像机控制装置120的摄像机控制操作的流程图。图25的不同仅仅在于步骤S2501与图8的步骤S303不同，所述操作的其他方面与图8的相同，因此，相同的部件被分配相同的附图标号，并且将省略其详细说明。在实施例3中，在步骤S302，在变焦倍率存储部分126存储了由用户指令转换到的摄像机的变焦倍率后，在步骤S2501，变焦倍率调整部分125根据地标确定部分2403的确定结果而执行转换之后的摄像机的变焦倍率的优化处理，其代替将转换之后的摄像机的变焦倍率成为最宽角度。摄像机控制装置120然后移动到步骤S304之后的操作。
接着，使用图26来详细说明转换之后的摄像机的变焦倍率的优化处理的例子。图26是说明转换之后的摄像机的变焦倍率之优化处理的例子的流程图。
首先，用户或系统管理员通过指示装置140来指定物体等的地标。在此，所述地标存在于每一个摄像机100a-100n的拍摄范围内其用于确定摄像机的拍摄位置或者拍摄方向，并且可以是例如诸如具有高度、形状和颜色等特征的建筑物等的结构。地标注册部分2401注册关于摄像机图像的地标的位置坐标，并且向地标位置计算部分2402提供所述位置坐标(步骤S2601)。
接着，地标位置计算部分2402经由摄像机控制信息发送/接收部分124从拍摄方向变焦倍率控制设备110中查询和获取转换之前的摄像机即当前在监控器130上显示的摄像机的安装位置、拍摄方向和场角(步骤S2602)。地标位置计算部分2402从自地标注册部分2401接收的地标位置坐标和自摄像机控制信息发送/接收部分124接收的摄像机的安装位置、拍摄方向和场角来计算地标的位置，并且向地标确定部分2403提供所述位置(步骤S2603)。
在此，使用图27来详细说明地标位置计算部分2402的地标位置计算方法。
图27A示出了关于转换之前的摄像机的图像即当前在监控器130上显示的摄像机图像的地标位置坐标。在此，w表示摄像机图像宽度，H表示摄像机图像高度，(xi，yi)表示在摄像机图像上地标的位置的坐标。位置坐标(xi，yi)是由地标注册部分2401注册的位置信息。
图27B示出了从上面观看的摄像机的拍摄区域的坐标。在此，(xC，yC)是摄像机安装位置坐标，(xL，yL)是由地标位置计算部分2402获得的地标位置坐标。而且，是摄像机的变焦倍率(场角)，L是摄像机的焦距。
在下面方程(7)中表达了地标位置坐标xL，所述方程(7)由从摄像机到地标的距离L’、摄像机拍摄角度θ和由摄像机拍摄区域的中心和摄像机与地标形成的角度λ形成。
xL=L′cos(θ+λ)+xC...(7)]]>在此，可以通过下面的方程(8)和(9)来表达由摄像机和地标形成的角度λ和从摄像机到地标的距离L’。
λ=tan-1((|w-2xi|)wtanφ)...(8)]]>L′=Lcosλ=Lcos(tan-1((|w-2xi|)wtanφ))...(9)]]>然后，能够通过将方程(8)和方程(9)代入方程(7)中来从下面的方程(10)获得xL。
xL=Lcos(tan-1((|w-2xi|)wtanφ))cos(θ+tan-1((|w-2xi|)wtanφ))+xC...(10)]]>类似地，可以通过下面的方程(11)来表达地标位置坐标yL。
yL=L′sin(θ+λ)+yC...(11)]]>当对于角度λ和从摄像机到地标的距离L’代入由方程(8)和(9)获得的结果时，yL可以从下面的方程(12)获得。
yL=Lcos(tan-1((|w-2xi|)wtanφ))sin(θ+tan-1((|w-2xi|)wtanφ))+yC...(12)]]>而且，在获得地标的高度的情况下，将图27B的图改变为从右侧的视图，并且执行类似的三角函数运算。图27C示出了从右侧观看的在图27B中所示的摄像机的拍摄区域的坐标。在此，(yC，zC)是摄像机安装位置坐标，(yL，zL)是通过地标位置计算部分2402获得的地标位置坐标。而且，是摄像机的变焦倍率(场角)，LT是摄像机的焦距。
根据自摄像机到地标的距离LT’、摄像机拍摄角度θT、和由摄像机拍摄区域的中心和摄像机及地标形成的角度λT，在下面的方程(13)中表达地标位置坐标zL。
zL=LT′sin(θT+λT)+zC...(13)]]>在此，可以通过下面的方程(14)和(15)来表达由摄像机和地标形成的角度λT和从摄像机到地标的距离LT’。
λT=tan-1(|H-2yiHtanφT)...(14)]]>LT′=LcosλT=Lcos(tan-1(|H-2yi|HtanφT))...(15)]]>当对于由摄像机和地标形成的角度λT和从摄像机到地标的距离LT’代入由方程(14)和(15)获得的结果时，zL可以从下面的方程(16)获得。
zL=Lcos(tan-1(|H-2yi|HtanφT))sin(θT+tan-1(|H-2yi|HtanφT))...(16)]]>根据从地标注册部分2401接收的摄像机图像上的地标的位置坐标、从摄像机控制信息发送/接收部分124接收的转换之前的摄像机的安装位置坐标、拍摄方向和场角，地标位置计算部分2402计算构成地标之位置信息的位置坐标。
当用户给出摄像机转换指令时，摄像机控制信息发送/接收部分124获取从连接到摄像机的拍摄方向变焦倍率控制设备110获得的被指令转换到的摄像机的当前拍摄位置和拍摄方向，地标确定部分2403获取从摄像机控制信息发送/接收部分124接收的摄像机的当前拍摄方向(步骤S2604)。接着，地标确定部分2403从变焦倍率调整部分125获得拉远中的摄像机的当前变焦倍率(步骤S2605)。
然后，根据在步骤S2603由地标位置计算部分2402计算的地标位置信息、以及在步骤S2604和S2605获得的被指令转换到的摄像机的拍摄位置、拍摄方向和变焦倍率，地标确定部分2403在几何学上确定地标是否处于正在拉远的转换之后的摄像机的图像内。就是说，确定由如在图27中所述的位置计算部分2402计算的地标的位置坐标是否在被改变到比变焦倍率存储部分126中存储的倍率小的基准倍率的图像内(步骤S2606)。
具体地，如图28所示，可以从下面的方程(17)获得从转换之后的摄像机(xC，yC)到地标(xL，yL)的距离。可以从下面的方程(18)获得所获得的场角ρ即地标进入转换之后的摄像机的倍率。在此，L是摄像机的焦点(聚焦)的距离，θ是摄像机的拍摄角度。
(xL-xC)2+(yL-yC)2...(17)]]>ρ=cos-1L(xL-xC)2+(yL-yC)2...(18)]]>由于摄像机本身知道转换之后的摄像机的当前场角，因此当被拉远的摄像机的场角变为在方程(18)中获得的场角ρ时，地标确定部分2403停止变焦倍率调整部分125的拉远操作。这样，地标确定部分2403从地标位置坐标中计算地标进入到转换之后的摄像机的拍摄范围内的场角，在拉远的摄像机的场角已经变为上述场角的情况下确定地标已经进入了图像，以及停止拉远。在获得在高度方向上的场角的情况下，可以使得方程(18)的(xC，yC)为(yC，zC)，以及可以使得(xL，yL)为(yL，zL)。
在确定地标处于被指令切换到的摄像机的图像内的情况下(步骤S2607)，地标确定部分2403指令停止通过变焦倍率调整部分125进行的被指令切换到的摄像机的拉远操作，并且变焦倍率调整部分125停止改变变焦倍率(步骤S2608)。当变焦倍率的优化处理完成并且摄像机图像转换部分121转换摄像机图像时(步骤S304)，变焦倍率调整部分125根据地标确定部分2403的指令将停止变焦倍率调整操作时的变焦倍率返回到在变焦倍率存储部分126中存储的变焦倍率(步骤S305)。
另一方面，当在步骤S2607确定地标不在被指令切换到的摄像机的图像内的情况下，地标确定部分2403不指令停止拉远。变焦倍率调整部分125因此继续拉远(步骤S2609)。
按照实施例4，除了实施例1和2的结果之外，地标确定部分2403根据由地标位置计算部分2402从被指令切换到的摄像机的图像内计算的地标的位置信息和根据被指令切换到的摄像机的拍摄位置、拍摄方向和变焦倍率，来在几何学上确定地标是否在正在拉远的摄像机的图像内。当地标存在时，地标确定部分2403确定变焦倍率已经被加宽下述程度的角度即用户可以仅仅通过观看摄像机图像而直观地明白摄像机的拍摄方向和变焦倍率，并且指令在变焦倍率调整部分125停止改变变焦倍率的操作。结果，在不需要更多拉远的情况下，变焦倍率调整部分125可以使得变焦倍率调整时间更短，所述变焦倍率调整时间是用于改变到比变焦倍率存储部分126中存储的倍率更小的基准倍率的时间。而且，由于在变焦倍率被改变到宽角状态的转换之后的摄像机的图像内存在用于确定摄像机的拍摄位置和拍摄方向的地标，因此用户能够更直观地明白摄像机的拍摄位置、拍摄方向和变焦倍率。
实施例4的摄像机控制装置120的配置不限于此配置，也有可能应用实施例1和2的摄像机控制装置120。
(实施例5)说明了在由用户给出摄像机图像转换指令的情况下，实施例1-4的摄像机控制装置120通过从预定倍率到宽角来显示转换之后的摄像机的变焦倍率，以及在切换图像之后，将摄像机的变焦倍率返回到预定倍率。本发明实施例5的摄像机控制装置120根据转换之前和转换之后的摄像机的相对位置来确定是否产生用于内插转换之前和转换之后的摄像机的图像的转换图像。例如，在图像当前正被显示在监控器上的摄像机和被用户指令切换到的摄像机正在拍摄同一物体或同一位置的位置关系的情况下，通过向用户提供用于内插转换之前和转换之后的摄像机图像的转换图像，用户有可能从转换之后的摄像机的图像中更直观地明白拍摄位置和拍摄方向。
在摄像机图像的转换期间，为了使得更容易明白转换之前和转换之后的摄像机的安装位置和拍摄方向的相对关系，在显示转换后的摄像机的图像之前，摄像机控制装置120设置拍摄方向，使得转换之前和转换之后的所述摄像机拍摄同一物体。然后，使用计算机图形(CG)，内插两个摄像机之拍摄方向的中心图像被产生作为转换图像，并且被在视觉上成像。下面是使用附图对这个实施例的摄像机控制装置120的详细说明。
图29示出了这个实施例的摄像机控制装置120的配置的例子。除了实施例2的摄像机控制装置120的配置之外，摄像机控制装置120还安装有转换图像产生要求确定部分2901，用于根据转换之后的摄像机和转换之前的摄像机的相对关系来确定是否要从转换之前和转换之后的摄像机图像中产生用于内插转换之后的摄像机图像的转换图像；校准部分2902，其根据转换图像产生要求确定部分2901的确定结果来执行校准；校准位置存储部分2903，用于根据校准部分2902的校准结果来存储转换之前和转换之后的摄像机的拍摄方向；以及转换图像产生部分2904，用于根据校准结果从转换之前和转换之后的摄像机的图像中产生转换图像。所述配置的其他方面与在图13中所示的实施例2的摄像机控制装置120相同，因此，相同的部件被分配相同的附图标号，并且将省略其详细说明。
下面，使用图30来说明摄像机控制装置120的操作。图30是说明这个实施例的摄像机控制装置120的摄像机控制操作的流程图。
首先，当摄像机控制指令接收部分123从用户接收到用于转换摄像机的指令时(步骤S3001)，转换图像产生要求确定部分2901确定是否产生转换图像(S3002)。这里，在例如转换之前的摄像机和转换之后的摄像机的位置关系被定位成隔着同一物体而相对时，转换图像产生要求确定部分2901确定构成转换之前和转换之后的摄像机图像的中心图像的转换图像的产生是否将给用户提供转换之后的摄像机的图像的拍摄方向等的更直观的了解。而且，例如，在所述位置关系是使得转换之前的摄像机和转换之后的摄像机拍摄单独的建筑物和位置的情况下，如实施例1到4所述的，转换图像产生要求确定部分2901确定用处于宽角的被指令切换到的摄像机的变焦倍率的显示是否有益于向用户提供转换之后的摄像机的图像的拍摄方向等的更直观的了解。在确定产生转换图像的情况下，进行到步骤S3003的转换图像产生处理，在确定不产生转换图像的情况下，进行到步骤S3008的处理。
现在使用图31来说明步骤S3003的转换图像产生处理。图31是说明转换图像产生处理的流程图。
首先，在确定要在转换图像产生要求确定部分2901产生转换图像的情况下，摄像机控制信息发送/接收部分124如图32A所示的以这种方式施加控制，其使得转换之前和转换之后的摄像机的拍摄方向面向同一物体(步骤S3101)。摄像机控制信息发送/接收部分124取得控制改变拍摄方向之前的摄像机的拍摄方向。接着，校准位置存储部分2903存储两个摄像机的拍摄方向(步骤S3102)。而且，摄像机控制指令接收部分123向校准部分2902提供校准指令(步骤S3103)，校准部分2902从摄像机图像转换部分121接收例如在图32B中所示的转换之前和转换之后的摄像机图像，执行校准，并且产生校准结果(步骤S3104)。校准结果对于在转换图像产生部分2904中产生转换图像是必要的。
现在说明校准。校准是用于从由摄像机等拍摄的图像中测量画面(picture)的项目的位置的技术。通过使用这种技术，能够从图像中计算诸如在拍摄时的摄像机位置和聚焦长度等值，它们是用于恢复在将三维物体转换为图像形式时丢失的、在该物体存在的空间内与诸如物体配置之类的深度有关的信息所必须的。然后，通过使用这种技术，用于虚拟地描绘照片(photograph)中的计算机图形的图像合成等是有可能的。例如在Sugimoto，Kuno和Inomiya(eds)，“Computer VisionTechnical Critique and FuturePerspectives，”New Technology Communications Co.Ltd.，p.131(Sugimoto，Kuno和Inomiya(eds)，“计算机视野技术评论和未来前景，”新技术通信有限公司，第131页)中详细说明了两个摄像机的校准。
转换图像产生部分2904然后从校准部分2902的校准结果产生转换图像，所述转换图像显示如图32C所示的由转换之前的摄像机拍摄的物体逐渐地被改变到由转换之后的摄像机拍摄的物体的中间状态(步骤S3105)。存在产生中间图像的各种具体方式，但是作为例子，有视图变形法(View Morphing)。视图变形法用动态图像来表示从某个形状逐渐地改变到另一个形状的情形(situation)，产生补全其中间的图像。在Seiz等的“View Morphing”(Proc.SIGGRAPH 96，1996，21-30)中详细说明了视图变形法技术。
在此，说明根据来自用户的接收摄像机转换指令来执行步骤S3101到步骤S3105的转换图像产生处理，但是上述处理的时刻不限于此。即，系统管理员也能够在预先安装的某些摄像机中产生用于任意两个摄像机的转换图像。在这种情况下，对于所有的摄像机分组执行上述的转换图像产生处理，并且转换图像产生部分2904存储所产生的多个转换图像。然后，所述转换图像产生处理完成。
在校准位置存储部分2903从校准部分2902接收校准后，摄像机控制信息发送/接收部分124获得转换之前和转换之后的摄像机的摄像机拍摄方向信息(步骤S3004)。接着，摄像机控制信息发送/接收部分124根据该拍摄方向信息来改变转换之前和转换之后的的拍摄方向(步骤S3005)。在摄像机控制信息发送/接收部分124施加控制以改变摄像机的拍摄方向后，转换图像产生部分2904向摄像机图像转换部分121提供转换图像。摄像机图像转换部分121向图像显示部分122提供这个转换图像(步骤S3006)。图像显示部分122在监控器130上显示这个转换图像(步骤S3007)。摄像机控制信息发送/接收部分124然后将摄像机的拍摄方向从所获得拍摄方向改变之前的摄像机的拍摄方向返回到施加控制以进行改变之前的状态。
另一方面，当在步骤S3002中确定转换图像产生要求确定部分2901不产生转换图像的情况下，如实施例2中所述的，进行转换之后的摄像机的变焦倍率的宽角处理(步骤S3008)。
按照实施例5，除了实施例1-4的结果之外，转换图像产生部分2904按照摄像机的安装位置而产生转换图像，所述转换图像构成转换之前和转换之后的摄像机的图像的中间图像，以便用户因此能够直观地明白转换之后的图像的拍摄方向。
在实施例5中，说明摄像机控制装置120产生转换图像的配置，但是本发明不限于此配置。例如，如图33中所示，可以采用这样的配置，其中，具有校准部分2902、校准位置存储部分2903和转换图像产生部分2904等的转换图像产生装置3300被独立地提供，并且经由诸如因特网等的网络而连接到摄像机100a-100n和摄像机控制装置120。
图34示出了在这种情况下的转换图像产生装置3300的配置的例子。系统管理员经由摄像机控制指令接收部分123指令摄像机控制信息发送/接收部分124，以使得所安装摄像机的两个摄像机的拍摄方向面向同一物体。摄像机控制信息发送/接收部分124经由网络施加控制以改变摄像机的拍摄方向。而且，摄像机图像接收部分3301经由网络获得其拍摄方向被摄像机控制信息发送/接收部分124控制改变的摄像机的图像，并且将其提供到校准部分3302。校准部分3302根据两个摄像机的图像来执行校准，并且向转换图像产生部分3303提供校准结果。转换图像产生部分3303从校准结果产生转换图像，该转换图像用于显示两个摄像机的图像的中间状态。而且，校准位置存储部分3304存储校准后的两个摄像机的拍摄方向。
实施例5的摄像机控制装置120的配置不限于此配置，也能够应用实施例1-4的摄像机控制装置120。
本说明书基于在2005年1月25日申请的日本专利申请第2005-016475号，其整个内容通过引用而明确地包含在此。
工业实用性本发明的摄像机控制装置和用于所述摄像机控制装置的变焦倍率控制方法使得用户在该用户正在选择摄像机的同时能够仅仅通过观看选择后的摄像机的图像本身而直观地明白摄像机的拍摄方向和变焦倍率，具有使得能够立即开始摄像机的控制以便用户观察图像的效果，并且作为未指定的大量用户观看能够被远程操作的多个摄像机的图像的远程监控系统有益。
权利要求
1.一种摄像机控制装置，用于控制多个摄像机，并且显示所述多个摄像机的一个或多个图像，包括图像转换部分，它切换到用户指令要切换到的摄像机的图像；变焦倍率控制部分，它所述获得被指令切换到的摄像机的变焦倍率，在所述图像转换部分的切换之前，将所述摄像机的变焦倍率改变到比所述获得的变焦倍率低的基准倍率，并且将转换之后的所述摄像机的变焦倍率从所述基准倍率改变到所述获得的变焦倍率；以及，图像显示部分，它显示所述图像转换部分切换到的所述摄像机的图像。
2.按照权利要求1的摄像机控制装置，其中，所述变焦倍率控制部分根据所述图像转换部分切换到的所述摄像机的图像的帧速率或者由所述图像显示部分显示的所述摄像机的图像的帧速率来调整用于将所述摄像机的变焦倍率从所述基准倍率改变到所述获得的变焦倍率的速度。
3.按照权利要求2的摄像机控制装置，其中，所述变焦倍率控制部分还包括控制信息显示部分，其显示用于将所述摄像机的变焦倍率从所述基准倍率改变到所述获得的变焦倍率的状态。
4.按照权利要求1的摄像机控制装置，其中，还包括拍摄方向控制部分，它获得用于指定所述被指令切换到的摄像机的拍摄方向的拍摄方向信息，并且根据所述拍摄方向信息，将转换之前的摄像机的图像的拍摄方向改变为接近所述被指令切换到的摄像机的图像的拍摄方向。
5.按照权利要求4的摄像机控制装置，其中，所述拍摄方向控制部分获得用于指定被改变到所述基准倍率的摄像机的拍摄范围的拍摄范围信息，并且根据所述拍摄范围信息来将所述转换之前的摄像机的图像的拍摄范围改变为接近所述被指令切换到的摄像机的图像的拍摄范围。
6.按照权利要求1的摄像机控制装置，其中，还包括地标图像注册部分，它注册在每个摄像机的拍摄范围内存在的并且用于指定所述摄像机的拍摄方向的地标的图像信息；以及地标识别部分，它确定所述地标的图像信息是否存在于所述被指令切换到的摄像机的图像内，并且在所述地标图像信息存在的情况下，停止所述变焦倍率控制部分将变焦倍率从所述获得的变焦倍率改变到所述基准倍率的操作。
7.按照权利要求1的摄像机控制装置，其中，还包括地标位置注册部分，它注册在每个摄像机的拍摄范围内存在的并且用于指定所述摄像机的拍摄方向的地标的位置信息；地标位置计算部分，它从所述位置信息和转换之前的摄像机的位置信息、拍摄方向和场角计算所述地标的位置；以及地标确定部分，它在所述被指令切换到的摄像机的图像内存在所述地标的位置的情况下，停止所述变焦倍率控制部分从所述获得的变焦倍率改变到所述基准倍率的操作。
8.按照权利要求1的摄像机控制装置，其中，还包括转换图像产生确定部分，它根据转换之前的摄像机和所述被指令切换到的摄像机的安装位置来确定是否产生转换图像，所述转换图像是从所述转换之前的摄像机的图像改变到所述被指令切换到的摄像机的图像；以及转换图像产生部分，它在确定产生所述转换图像的情况下，产生并向所述图像转换部分提供所述转换图像。
9.一种摄像机控制装置的变焦倍率控制方法，所述摄像机控制装置用于控制多个摄像机，并且显示所述多个摄像机的一个或多个图像，所述方法包括基准倍率设置步骤，用于获得被用户指令切换到的摄像机的变焦倍率，并且将所述摄像机的变焦倍率设置到比所述获得的变焦倍率低的基准倍率；图像转换步骤，用于转换到被设置到所述基准倍率的摄像机的图像；图像显示步骤，用于显示所述被转换到的摄像机的图像；以及变焦倍率改变步骤，用于将显示所述图像的摄像机的变焦倍率从所述基准倍率改变到所述获得的变焦倍率。
全文摘要
一种摄像机控制器，用于使得摄像机的用户在图像转换时能够直观地掌握摄像机的拍摄方向和变焦倍率并且立即开始摄像机的控制。摄像机控制装置(120)的摄像机图像转换部分(121)切换被用户指令转换图像的摄像机的图像。变焦倍率控制块(124，125，126)获取被指令转换图像的摄像机的变焦倍率，在通过摄像机图像转换部分(121)切换之前，将所述摄像机的变焦倍率设置为比所获得的变焦倍率低的基准比率，并且在切换之后，将所述摄像机的变焦倍率从所述基准比率改变到所获得的变焦倍率。图像显示部分(122)显示由图像转换部分(121)转换的所述摄像机图像。
文档编号H04N7/18GK1943226SQ20068000020
公开日2007年4月4日 申请日期2006年1月24日 优先权日2005年1月25日
发明者冈田晋, 丸谷健介 申请人:松下电器产业株式会社