摄像装置、监视用摄像机以及摄像机画面的掩模方法

专利名称：摄像装置、监视用摄像机以及摄像机画面的掩模方法
技术领域：
本发明涉及一种在能够控制监视用摄像机的左右(Pan)旋转、上下(Tilt)旋转以及变焦的监视用摄像系统中，为了保护个人隐私，将摄像机图像的一部分作为隐私保护范围进行掩模(mask)的技术。
背景技术：
在能够进行左右(Pan)旋转、上下(Tilt)旋转以及变焦的监视用摄像系统中，采用了将能够变焦的监视用摄像机安装在能够在左右方向和上下方向自由旋转的摄像机用旋转台上的结构。在该监视用摄像系统中，利用外部的操作装置对摄像机用旋转台进行操作并且对监视用摄像机进行变焦操作，能够自由选择监视用摄像机所放映的映像。一般来说，监视用摄像系统具有设定多个拍摄方向，并且每隔一定的时间依序对上述各个拍摄方 向进行放映的程控功能以及在监视区域设置人物检测传感器，并在检测到异常时，在瞬间使监视用摄像机朝向该检测到异常的方向的报警功能。在大街等公共场所设置上述监视用摄像系统时，为了保护个人隐私，需要对居民的家中以及禁止拍摄的被拍摄体等不适宜拍摄的范围进行掩模处理。例如在专利文献I中公开了一种技术，其从二维摄像机画面上的表示隐私保护范围的顶点中选择二个代表顶点，并对除此以外的顶点计算并保持其在二维坐标上与代表顶点之间的差分信息。接着，将代表顶点设置在三维正交坐标上，进行左右旋转、上下旋转以及变焦处理，计算代表顶点在三维正交坐标上的位置，并使代表顶点在该三维正交坐标上的位置返回到二维摄像机画面上的代表顶点的坐标。此后，根据预先保持的差分信息计算代表顶点以外的顶点，由此能够缩短处理时间。在先技术文献专利文献专利文献I日本国专利特开2007-129336号公报

发明内容
可是，在专利文献I所公开的技术中，由于在三维正交坐标上只对二个代表顶点进行处理，所以存在当隐私保护范围因左右旋转和上下旋转等而发生了旋转或变形时，仅仅根据二维空间的差分数据难以正确地再现隐私保护范围的形状的问题。因此，本发明的课题在于提供一种技术，使得能够正确地计算出摄像机画面上的因左右旋转、上下旋转和变焦等而发生了变形后的用于保护隐私的掩模范围。解决方案为了解决上述问题，在本发明所涉及的摄像装置中，在三维坐标中的一个轴(例如Z轴)上取一个与变焦位置相对应的焦距，并在三维坐标上表示由摄像元件的规格确定的摄像面(长方形)的二维位置。此外，在本发明所涉及的摄像装置中，在将表示在该摄像面上的掩模位置表示在三维坐标上后，使该掩模位置与三维坐标上的摄像面一起进行左右旋转、上下旋转和变焦。接着，本发明所涉及的摄像装置在将经过左右旋转、上下旋转和变焦后的三维坐标上的摄像面上的掩模位置转换成供用户阅览的摄像机画面(长方形)的二维位置时，利用摄像面的尺寸与摄像机画面的尺寸相似这一点，以与摄像面的三个顶点之间的距离来表示摄像面上的掩模位置的顶点，将从摄像面的三个顶点起算的距离相似的位置作为摄像机画面的二维空间上的掩模位置算出。发明效果根据本发明，能够提供一种技术，通过该技术能够正确地计算出摄像机画面上的因左右旋转、上下旋转和变焦等而发生了变形的保护摄像机画面上的隐私的掩模的范围。


图1是表示监视用摄像机系统的结构例的图。图2是表示摄像装置的结构例的图。·图3是微型计算机的功能例和存储在外部存储器中的信息的例示图。图4是左右旋转角度为0度且上下旋转角度为0度时的摄像面在三维坐标中的布置图。图5是透镜单元的f值与摄像元件的位置关系图。图6是表不Z值表的一例的图。图7是掩模状态判断部分的处理流程的例示图。图8是表示摄像机画面在二维坐标中的布置情况的图。图9是表示摄像装置进行了左右旋转和上下旋转后的摄像面在三维坐标中的布置情况的图。图10是投影在位于三维坐标上的摄像面上的掩模位置的求解方法的说明图。图11是三维坐标上的摄像面以及掩模与二维坐标上的摄像面以及掩模的位置关系的说明图，(a)表示摄像面上的掩模的位置，(b)表示摄像机画面上的掩模的位置。图12表示将摄像机画面上的掩模形状修正为长方形时的例示图。符号说明I监视用摄像机系统3摄像机操作装置4显示装置5透镜单元10摄像装置20摄像面21摄像机画面22, 22a, 22r 掩模(第一掩模)23，23a，23b 掩模(第二掩模)51 透镜52 光圈104摄像元件105 AFE
106图像处理LSI (映像处理部分)107信号处理部分108掩模信号生成部分109DAC110摄像机映像信号输出部分120微型计算机(映像处理部分)121电动机控制部分
122控制位置信息获取部分123隐私掩模控制部分124掩模状态判断部分125SIN和COS计算部分130外部存储器131画面信息132摄像机画面信息133摄像面信息134Z 值表135角度表136掩模三维位置信息140变焦透镜控制用电动机150掩模生成处理部分151掩模设定信息获取部分152掩模显示位置计算部分153掩模二维二维转换部分154掩模二维三维转换部分(掩模生成部分)155掩模旋转处理部分(掩模生成部分)160掩模显示处理部分161摄像机画面二维二维转换部分162摄像面二维三维转换部分163摄像面旋转处理部分164掩模投影位置计算部分(掩模生成部分)165掩模显示位置计算部分166掩模坐标修正部分
具体实施例方式以下适当参照附图对用于实施本发明的方式(以下称为“本实施方式”)进行详细说明。首先参照图1对整个监视用摄像机系统的大致结构进行说明。如图1所示，监视用摄像机系统I具有监视用摄像机12、摄像机操作装置3以及显示装置4。监视用摄像机12和摄像机操作装置3以能够通过网络2进行通信的方式连接。
监视用摄像机12通过将视频摄像机安装在能够左右旋转和上下旋转的旋转台11上而形成，其中视频摄像机由透镜单元5和摄像装置10构成，透镜单元5用于获取外部光，摄像装置10对透镜单元5进行变焦，并且将由透镜单元5获取的光转换成能够在显示装置4中显示的映像信号。监视用摄像机12能够通过网络2由摄像机操作装置3进行左右旋转、上下旋转以及变焦操作，并且能够拍摄由摄像机操作装置3指定的方向的映像。网络2例如由使用IP(Internet Protocol,网际协议)的有线网络或者无线网络构成。摄像机操作装置3具有存储多个拍摄部位并且每隔一定的时间依序对所存储的拍摄部位进行放映的程控功能以及当未图示的设置在监视区域的人物检测传感器检测到异常时，使监视用摄像机12朝向该检测到异常的方向的报警功能。此外，摄像机操作装置3还具有通过手动对监视用摄像机12进行控制的功能。另外，摄像机操作装置3能够同时控制多台监视用摄像机12，通过网络2从各台监视用摄像机12获取映像信号，并将所获取的映像信号输出到显示装置4中。显示装置4是显示映像信号的监视器。 图2是表示摄像装置10的结构例的图。在图2中，不包括在摄像装置10内的摄像机操作装置3和显示装置4以及透镜单元5由虚线表示。以下按照处理的流程对摄像装置10的结构进行说明。摄像元件104具有CO) (Charge Coupled Device,电荷稱合元件)传感器，从透镜单元5内的具有变焦功能的透镜51获取外部光，经过光圈(Iris) 52对该外部光的光量进行调节后将其照射到CCD传感器中，此后对其进行光电转换后输出映像信号。AFE (Analog Front End Circuit,摸拟前端电路)105对输入到其中的映像信号进行相关二重取样(Correlated Double Sampling,以下称为“⑶S”)处理、摸拟 AGC(Automatic Gain Control、自动增益控制)处理以及 ADC(Analog to DigitalConverter,摸拟/数字转换器)处理。图像处理LSI (Large Scale Integration,大规模集成电路)106具有信号处理部分107和掩模信号生成部分108。信号处理部分107进行降低噪音的处理、提高灵敏度的处理以及提高颜色重现性的处理。掩模信号生成部分108输出对信号处理部分107的输出信号附加隐私保护范围的掩模信号。此外，图像处理LSI106将掩模信号叠加在信号处理部分107的输出信号上。为了进行使图像处理LSI106的功能动作的设定，图像处理LSI106与微型计算机120连接，图像处理LSI106的控制由微型计算机120进行。此外，通过将对映像信号的各种处理功能集中到图像处理LSI106中，能够有助于摄像装置10实现小型化。DAC (Digital Analog Converter,数字 / 摸拟转换器)109 将由图像处理 LSI106输出的数字映像信号转换为摸拟映像信号，并通过摄像机映像信号输出部分110输出映像信号。该映像信号的输出如图2所示，通过摄像机操作装置3输出到显示装置4中，或者也可以设置成不通过摄像机操作装置3而直接输出到显示装置4中。在图2中，作为摄像元件104，以CXD传感器为例进行了说明，但摄像元件104例如也可以是CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor,互补金属氧化物半导体)等CXD以外的元件，此时，AFE105的结构与CXD的场合不同。此外，也可以设置成不使用DAC109，而通过摄像机操作装置3将图像处理LSI106的输出信号(数字映像信号)输出到显示装置4中，或者也可以设置成不通过摄像机操作装置3而输出到显示装置4中。微型计算机120具有电动机控制部分121、控制位置信息获取部分122以及隐私掩模控制部分123。由电动机控制部分121进行控制，以便从控制位置信息获取部分122获取变焦位置信息，驱动变焦透镜控制用电动机140而使变焦透镜位于设定的变焦位置。控制位置信息获取部分122从摄像装置10的外部获取所设定的左右旋转角度、上下旋转角度以及变焦位置信息。隐私掩模控制部分123根据需要控制图像处理LSI106，以便进行隐私保护范围的运算处理，并将其结果设定在掩模信号生成部分108中。
微型计算机120的一部分的功能也可以不通过软件来实现，而是作为硬件内置在图像处理LSI106中。微型计算机120的详细内容在后述部分说明。外部存储器130可以预先存储各种数据。如果作为系统结构在微型计算机120具有存储器，可以使用微型计算机120内的存储器，而可以不设置外部存储器130。但在本实施方式中，以微型计算机120的外部具有外部存储器130的场合为例进行说明。以下参照图3对微型计算机120的功能例以及存储在外部存储器130中的信息例进行说明(适当参照图2)。首先对存储在外部存储器130中的信息进行说明。外部存储器130中存储有画面信息131、Z值表134、角度表135以及掩模三维位置信息136。画面信息131中存储有摄像机画面信息132和摄像面信息133。摄像机画面信息132是指最终输出到显示装置4的映像尺寸中的水平宽度和垂直宽度，分别作为M0NI_H和M0NI_V(参照图8)进行存储。摄像面信息133中存储有将摄像元件104形成的面即摄像面20 (参照图4)设置在三维正交坐标(以下有时称为“三维坐标”)时的左右旋转角度为0度且上下旋转角度为0度时的摄像面20的尺寸。图4表示将摄像面20设置在XYZ轴的三维正交坐标上时的状态。在图4中，将从原点(0，0，0)朝向摄像面20的进深方向的轴设定为Z轴，但坐标轴的设定方法可以任意选择，并没有什么限制。首先求出设置在三维正交坐标上的摄像面20的水平宽度和垂直宽度即CAM_H和CAM_V。根据透镜单元5的规格，从水平面和垂直面观察时，透镜单元5和摄像元件104的关系分别如图5(a)和图5(b)所示。I个像素的水平尺寸和垂直尺寸即PUX，PUy以及水平像素数和垂直像素数即Hpixel，Vpixel可以根据摄像元件104的规格预先算出。其中，根据透镜单元5和摄像元件104的关系，将水平面和垂直面的角度分别设定为a H和a V时，下式(I)和下式(2)成立。其中，将位于W端时(视场角最大时)的透镜51和摄像元件104之间的距离设定为f值。Tan(aH) = ((PuxXHpixel/2))/f■值 …式(I)Tan(aV) = ((PuyXVpixel/2))/f■值 …式(2)此外，根据图4的摄像上的位置关系，将原点(0，0，0)到摄像面20的任意距离作为位于W端时的距离d_base (基准值)时，下式(3)和下式(4)成立。Tan(aH) = (CAM_H/2)/d_base …式(3)
Tan ( a V) = (CAM_V/2)/d_base …式(4)由此，使用式(I)、式⑵和式(3)、式⑷对CAM_H和CAM_V进行求解时,可以得到下式(5)和下式(6)。CAM_H = (d_baseXPuxXHpixel)/f■值 …式(5)CAM_V = (d_baseXPuyXVpixel)/f■值 …式(6)在决定三维坐标上的d_base的值后，能够求出CAM_H和CAM_V，因此，预先求出CAM_H和CAM_V并将其存储在摄像面信息133中。画面信息131也可以在微型计算机120中计算，但由于画面信息131是由摄像元件104和映像信号的规格唯一决定的，所以通过预先求出并存储画面信息131，可以缩短处 理时间。以下对Z值表134进行说明(适当参照图2和图3)。Z值表134用于存储透镜51和摄像元件104之间的距离f值与图4所示的d_base之间的关系。这是因为透镜51和摄像元件104之间的距离(f值)依赖于监视用摄像机12的变焦位置(从W端至T端的任意位置)的设定而产生变化，所以需要使图4的三维坐标上的d_base的值变化。因此，在Z值表134中预先存储任意的变焦位置的d_base发生了变化时的d_n的值。通过上式(5)和上式(6)的变形式即下式(7)和下式(8)，能够根据某一个变焦位置上的焦距F值求出d_n的值。d_n = (CAM_HX f■值)/(PuxXHpixel) …式(7)d_n = (CAM_VX f■值)/ (Puy X Vpixel) …式(8)此外，可以使用式(7)和式⑶中的任一个式来算出d_n的值。如图6所示，Z值表134例如可以生成为变焦位置和d_n值的关联表。Z值表134可以在微型计算机120中运算，但由于其处理负荷大，并且其值由透镜单元5的规格唯一决定，所以优选预先以表格的形式进行存储。角度表135中存储有角度0 90度的SIN的值。SIN，COS的计算可以在微型计算机120中处理，但由于其处理负荷大，所以优选预先以表格的形式进行存储，由此能够缩短处理时间。简单地来说，可以预先存储SIN，COS的角度0 360度的值，但由于外部存储器130的存储量有限，所以有必要尽可能抑制存储容量。因此，在角度表135中预先存储角度0 90度的SIN的值。通过使用角度0 90度的SIN的值，能够以较小的处理负荷来计算角度0 360度的SIN，C0S的值。该处理由微型计算机120的隐私掩模控制部分123中的SIN和COS计算部分125来执行。以下对微型计算机120的隐私掩模控制部分123中的SIN和COS计算部分125的处理进行说明。SIN和COS计算部分125根据需要参照存储在外部存储器130的角度表135中的SINO度 SIN90度的值，通过处理负荷小的计算来求出SINO度 SIN360度以及COSO度 C0S360度的值。具体来说是，将任意的角度设定为a时，能够使用下式(9a) (9d)以及下式(IOa) (IOd)，通过分类处理来计算出SINa和COS a的值。SINa = SINa (0 度彡 a < 90 度)…式(9a)SINa = SIN(90 度-a ) (90 度彡 a < 180 度)…式(9b)SINa =-SIN(a-180 度)(180 度彡 a < 270 度) …式(9c)SINa =-SIN(90 度 _(a-270 度))(270 度彡 a < 360 度)…式(9d)
COSa = SIN(90 度-a ) (0 度彡 a < 90 度)…式(IOa)COSa =-SIN(a-90 度)(90 度彡 a < 180 度)…式(IOb)COSa =-SIN(90 度-(a-180 度))(180 度彡 a < 270 度)…式(IOc)COSa = SIN(a-270 度)(270 度彡 a < 360 度) …式(IOd)以下对微型计算机120的隐私掩模控制部分123的功能进行说明。隐私掩模控制部分123具有掩模状态判断部分124、掩模生成处理部分150以及掩模显示处理部分160。首先，在掩模状态判断部分124中进行隐私掩模控制状态的判断。具体来说是，如图7所示，掩模状态判断部分124在步骤S701中判断隐私掩模控制状态处于(I)控制OFF、 (2)生成掩模和(3)显示掩模中的哪一种状态。在处于⑴控制OFF的状态时，不进行任何处理，在处于(2)生成掩模的状态时，在步骤S702中由掩模生成处理部分150执行掩模生成处理，在处于(3)显示掩模的状态时，在步骤S703中由掩模显示处理部分160执行掩模显示处理。步骤S702的掩模生成处理，为在监视用摄像机12中生成用于遮蔽隐私保护区域的掩模的模式。此外，步骤S703的掩模显示处理，为在监视用摄像机12进行了左右旋转/上下旋转/变焦的情况下，在由显示装置4显示的摄像机画面21上，通过在掩模生成处理中生成的掩模可靠地遮蔽隐私保护区域，并在这一状态下进行显示的状态。具体来说是，由图像处理LSI106的掩模信号生成部分108根据掩模生成处理部分150以及掩模显不处理部分160的处理结果进行掩模显示设定。以下参照图3 (并且适当参照图1和图2)对掩模生成处理部分150的功能进行说明。掩模生成处理部分150具有掩模设定信息获取部分151、掩模显示位置计算部分152、掩模二维二维转换部分153、掩模二维三维转换部分154以及掩模旋转处理部分155。掩模设定信息获取部分151通过摄像机操作部分3与监视用摄像机12进行通信，获取设定在图8所示的摄像机画面21上的掩模23的位置(moniMASK_Hposi和moniMASK_Vposi)以及该掩模23的尺寸信息(moniMASK_Hsize和moniMASK_Vsize)。所设定的掩模23的形状为长方形，在本实施方式中，作为moniMASK_Hposi和moniMASK_Vposi例示了 -128 127范围内的数据，作为moniMASK_Hsize和moniMASK_Vsize例示了 0 128范围内的数据。掩模23的形状除了长方形以外，例如也可以是梯形和圆形等形状。掩模显不位置计算部分152 根据 moniMASK_Hpos1、moniMASK_Vposi> moniMASK_Hsize和moniMASK_Vsize,计算摄像机画面21上的掩模23的顶点坐标(pl_moniMASK (xl_moniMASK, yl_moniMASK) > p2_moniMASK (x2_moniMASK, y2_moniMASK)、p3_moniMASK (x3_moniMASK, y3_moniMASK)、p4_moniMASK (x4_moniMASK, y4_moniMASK))。该顶点坐标通过从外部存储器130的画面信息131的摄像机画面信息132读取M0NI_H和M0NI_V，并使用下式(11)、下式(12)、下式(13)和下式(14)来算出。此时，作为摄像机画面21的坐标系统，采用图8所示的坐标系统。在图8中，坐标轴的朝向仅是一个示例，坐标轴可以朝向任意方向。xl_moniMASK = x3_moniMASK= (M0NI_H/2)+(M0NI_H/256)X (-moniMASK_Hsize+moniMASK_Hposi) ...式
(11)
x2_moniMASK = x4_monMASKi= (M0NI_H/2)+(M0NI_H/256)X (moniMASK_Hsize+moniMASK_Hposi) ...式
(12)yl_moniMASK = y2_moniMASK= (M0NI_V/2)-(M0NI_V/256)X (moniMASK_Vsize+moniMASK_Vposi) ...式
(13)
y3_moniMASK = y4_moniMASK= (M0NI_V/2)-(M0NI_V/256)X (-moniMASK_Vsize+moniMASK_Vposi) ...式
(14)掩模二维二维转换部分153将由掩模显示位置计算部分152算出的摄像机画面21 上的掩模 23 的顶点坐标(pl_moniMASK、p2_moniMASK、p3_moniMASK、p4_moniMASK)换算成摄像面 20 上的掩模顶点坐标(pl_camMASK (xl_camMASK, yl_camMASK)、p2_camMASK(x2_camMASK, y2_camMASK)、p3_camMASK (x3_camMASK, y3_camMASK)、p4_camMASK (x4_camMASK,y4_camMASK)。该转换通过从外部存储器130的画面信息131的摄像面信息133读取CAM_H和CAM_V，并使用下式(15)和下式(16)来进行。摄像面20上的坐标系统以摄像面20的中心为原点(0,0), X轴以右方向为正方向，Y轴以下方为正方向。x*_camMASK = x*_moniMASKXCAM_H/M0NI_H-CAM_H/2 …式(15)y*_camMASK = y*_moniMASKXCAM_V/M0NI_V-CAM_V/2 …式(16)式中的“ ”表示I 4的掩模顶点坐标。掩模二维三维转换部分154针对由掩模二维二维转换部分153转换而得到的摄像面 20 上的掩模顶点坐标(pl_camMASK、p2_camMASK、p3_camMASK、p4_camMASK)，从外部存储器130的Z值表134获取与当前的变焦位置(f值)相对应的Z轴的值即d_set值。将该值作为Z轴的值，如图9的虚线所示，设置摄像面20a。摄像面20a的中心点Ca位于Z轴上。接着，将摄像面20a上的掩模22a在二维坐标上的顶点坐标设置在三维坐标上。设置在该三维坐标上的掩模顶点坐标如下pl_camMASK_3d(xl_camMASK, yl_camMASK, dl_set)p2_camMASK_3d (x2_camMASK, y2_camMASK, d2_set)p3_camMASK_3d (x3_camMASK, y3_camMASK, d3_set)p4_camMASK_3d (x4_camMASK, y4_camMASK, d4_set)其中，d_set = dl—set = d2—set = d3—set = d4—set。设置在该三维坐标上的掩模22a是于左右旋转角度为0度且上下旋转角度也为0度时设置在三维坐标上的摄像面20a上的掩模。可是，在实际运行时，监视用摄像机21的左右旋转角度和上下旋转角度根据来自摄像机操作装置3的操作而分别处于任意的角度，所以有必要将左右旋转/上下旋转后的掩模22r设置在左右旋转/上下旋转后的摄像面20上。此外，左右旋转/上下旋转后的摄像面20的顶点坐标如下所述。此外，摄像面20a的中心点Ca在旋转后变为点C。pl_cam_3d_r (xl_cam_r, yl_cam_r, dl_set_r)p2_cam_3d_r (x2_cam_r, y2_cam_r, d2_set_r)p3_cam_3d_r (x3_cam_r, y3_cam_r, d3_set_r)
p4_cam_3d_r (x4_cam_r, y4_cam_r, d4_set_r)掩模旋转处理部分155通过将上述掩模22a的顶点坐标(pl_camMASK_3d、p2_camMASK_3d、p3_camMASK_3d和p4_camMASK_3d)旋转与三维坐标上的摄像面20的左右旋
转/上下旋转量相应的旋转量后进行计算。pl_camMASK_3d_r (xl_camMASK_r, yl_camMASK_r, dl_set_r)p2_camMASK_3d_r (x2_camMASK_r, y2_camMASK_r, d2_set_r)p3_camMASK_3d_r (x3_camMASK_r, y3_camMASK_r, d3_set_r) p4_camMASK_3d_r (x4_camMASK_r, y4_camMASK_r, d4_set_r)具体来说是，如图9所示，掩模旋转处理部分155可以设置成在将监视用摄像机12进行了左右旋转时的角度设定为e度，并且将进行了上下旋转时的角度设定为Y度时，以三维坐标上的原点(o，o，o)为中心，计算绕Y轴旋转(逆时针旋转)了 e度以及绕X轴旋转(顺时针旋转)了 Y度时的掩模坐标位置。也就是说，掩模坐标位置可以使用单纯的X轴方向和Y轴方向的旋转矩阵来算出。但是，由于旋转轴因XYZ轴的设定方法的不同而变化，所以此时应使用相应轴的旋转矩阵。在本实施方式中，旋转处理使用下式(17)进行。计算时的0度 360度的SIN，C0S的值由微型计算机120的隐私掩模控制部分123中的SIN和COS计算部分125参照外部存储器130的角度表134来计算。由此，与在微型计算机120内直接运算SIN和COS的场合相比，能够进一步减轻负荷。此外，如图9所示,在三维坐标中的一个轴(例如Z轴)上取与变焦位置相应的焦距，求出掩模22a在三维坐标上的位置后进行旋转，由此能够降低处理负荷，并且能够提高运算精度。(数I)
/.V -^camMASKJ-\ / COS6 0/I O 0 、卜x . _cGm:‘IASK、! .r -■ _camMA5K_r ] = ■ o I o "0 COSy —SlNy j|| _r *■ _C(3 h.,.L45At I■ a -■ _set_r -1 *l — 5/.V6 Q €056-^ S!'K:y COSy \ d -■ _set '…式(17)式中的“ * ”表示I 4的掩模顶点坐标。掩模旋转处理部分155被构造成将旋转后的掩模22r的顶点坐标(pl_camMASK_3d_r、p2_camMASK_3d_r、p3_camMASK_3d_r 和 p4_camMASK_3d_r)存储在外部存储器130的掩模三维位置信息136中。也就是说，在掩模生成处理结束后，成为将三维坐标上的旋转后的掩模22r的位置固定在三维坐标上的结构。在进行该掩模生成处理的期间，优选在通过摄像机操作部分3在摄像机画面21上设定掩模23的位置时(参照图8)，将由掩模显示位置计算部分152算出的掩模23的顶点坐标(pl_moniMASK、p2_moniMASK、p3_moniMASK、p4_moniMASK)设定在图像处理 LSI106 的掩模信号生成部分108中，以方便在显示装置4中以视觉方式进行确认。以下参照图3对掩模显示处理部分160的功能进行说明。掩模显示处理部分160具有摄像机画面二维二维转换部分161、摄像面二维三维转换部分162、摄像面旋转处理部分163、掩模投影位置计算部分164、掩模显示位置计算部分165以及掩模坐标修正部分166。在摄像机画面二维二维转换部分161中进行将摄像机画面21的二维坐标转换为摄像面20的二维坐标的处理。具体来说是，由摄像机画面二维二维转换部分161从外部存储器130的画面信息131内的摄像机画面信息132以及摄像面信息133中分别读取MONI_H、MONI_V、CAM_H和CAM_V。接着，如图8所示，摄像机画面二维二维转换部分161将摄像机画面21的左上方作为原点(0，0)，将摄像机画面21的顶点坐标(pl_moni(xl_moni, yl_moni)、p2_moni (x2_moni, y2_moni)、p3_moni (x3_moni, y3_moni)、p4_moni (x4_moni, y4_moni))分别表不为 pl_moni (0,0)、p2_moni (M0NI_H, 0)、p3_moni (0, MONI_V)、p4_moni(M0NI_H,M0NI_V)o使用上式(15)和上式(16)将该等摄像机画面21的顶点转换为摄像面 20 的顶点坐标(pl_cam(xl_cam, yl_cam)、p2_cam(x2_cam，y2_cam)、p3_cam(x3_cam,y3_cam)和 p4_cam(x4_cam, y4_cam))。此外，也可以设置成从 M0NI_H、M0NI_V、CAM_H 和CAM_V 预先求出上述顶点坐标 pl_mon1、p2_mon1、p3_mon1、p4_moni 以及 pl_cam、p2_cam、p3_cam、p4_cam，并将其存储在外部存储器130中。摄像面二维三维转换部分162将摄像机画面二维二维转换部分161算出的二维坐标上的摄像面20的顶点坐标(pl_cam、p2_cam、p3_cam、p4_cam)设置在三维坐标上。摄像面二维三维转换部分162从外部存储器130的Z值表134中读取与当前的变焦位置相对应的d_now值，并将其作为摄像面20的各个顶点的Z坐标的值，以取代图9所示的d_set 值。此时的三维坐标上的摄像面20的顶点坐标为pl_cam_3d(xl_cam, yl_cam, dl_now)、p2_cam_3d (x2_cam, y2_cam, d2_now)、p3_cam_3d(x3_cam, y3_cam, d3_now)、p4_cam_3d (x4_cam, y4_cam, d4_now)。其中，d_now = dl_now = d2_now = d3_now = d4_now。在摄像面旋转处理部分163中计算由摄像面二维三维转换部分162算出的pl_cam_3d、p2_cam_3d、p3_cam_3d和p4_cam_3d左右旋转了 0度且上下旋转了 Y度后的三维坐标上的摄像面 20 的各个顶点坐标(pl_cam_3d_r (xl_cam_r, yl_cam_r, dl_now_r)、p2_cam_3d_r(x2_cam_r, y2_cam_r,d2_now_r)、p3_cam_3d_r(x3_cam_r,y3_cam_r,d3_now_r)、p4_cam_3d_r (x4_cam_r, y4_cam_r, d4_now_r))(参照图 10)。具体来说是，在摄像面旋转处理部分163中对摄像面20的顶点坐标进行上式(17)的旋转处理。如此，通过将左右旋转角度为0度且上下旋转角度为0度时的摄像面20设置在三维坐标的任一个轴(在本实施方式中为Z轴)方向后进行旋转，能够减轻处理负担。掩模投影位置计算部分164使用在摄像面旋转处理部分163中进行了旋转的三维坐标上的摄像面坐标以及存储在外部存储器130的掩模三维位置信息136中的掩模坐标，如图10所示，将掩模22r投影在摄像面20上，并计算投影后的掩模22的顶点坐标.具体来说是，将三维坐标上的掩模22r的顶点坐标(pl_camMASK_3d_r、p2_camMASK_3d_r、p3_camMASK_3d_r、p4_camMASK_3d_r)被投影到摄像面20上时的掩模22的各个顶点坐标作为(pl_mask (xl_mask, yl_mask, zl_mask)、p2_mask (x2_mask, y2_mask, z2_mask)、p3_mask (x3_mask, y3_mask, z3_mask)、p4_mask (x4_mask, y4_mask, z4_mask))。以下参照图10对所述掩模22的各个顶点坐标pl_mask、p2_mask、p3_mask、p4_mask的求出方法进行说明。首先，以摄像面20的中心点M为始点，以三维坐标上的原点0为终点的矢量MO (以下将始点为A,终点为B的矢量表示为矢量AB或者一AB)相对于摄像面20成为垂线,所以成为摄像面20的平面的法线矢量N。摄像面20的法线矢量N由使用摄像面20上的三个顶点坐标得到的 pl_cam_3d_r (点 E)到 p3_cam_3d_r (点 G)的矢量 S( — EG)和从 pl_cam_3d_r(点E)到p2_cam_3d_r(点F)的矢量T( — EF)的矢积SXT表示。矢积SXT采用下式
(18)、下式(19)和下式(20)求出。
矢量 S = (x3_cam_r-xl_cam_r, y3_cam_r-yl_cam_r, d3_now_r-dl_now_r) …式(18)矢量 T = (x2_cam_r-xl_cam_r, y2_cam_r-yl_cam_r, d2_now_r-dl_now_r) …式(19)矢量N =矢积 SXT = (a, b, c) …式(20)其中，a = (y3_cam_r-yl_cam_r) X (d2_now_r-dl_now_r)- (d3_now_r-dl_now_r)X (y2_cam_r-yl_cam_r)b = (d3_now_r_dl_now_r) X (x2_cam_r_xl_cam_r)-(x3_cam_r_xl_cam_r)X (d2_now_r-dl_now_r)c = (x3_cam_r-xl_cam_r) X (y2_cam_r-yl_cam_r) - (y3_cam_r-y l_cam_r)X (x2_cam_r-xl_cam_r) 此时,投影到摄像面20上的掩模22的各个顶点坐标(pl_mask、p2_mask、p3_mask、p4_mask)位于连接三维坐标上的原点和掩模22r的顶点坐标的直线的延长线上，所以采用系数kl, k2, k3, k4以下式(21)来表示。p*_mask(x*_mask, y*_mask, z*_mask) = k* X p*_camMASK_3d_r(x*_camMASK_r,y*_camMASK_r, d*_set_r) …式(21)式中的“ * ”表示I 4的掩模顶点坐标。也就是说，只要求出各个顶点的系数kl，k2，k3，k4，就能够求出投影到三维坐标上的摄像面20上的掩模22的各个顶点坐标。此外，以摄像面20的顶点pl_cam_3d_r (点E)为始点，以投影到摄像面20上的掩模 22 的各个顶点坐标(pl_mask(点 I)、p2_mask (点 J)、p3_mask (点 K)、p4_mask (点 L))为终点的未图示的矢量EI，EJ，EK和EL以作为式(21)的变形式的下式(22)来表示。(x*_mask_x*_cam_r，y*_mask_y*_cam_r，z*_mask_d*_now_r) = (k*Xx*_camMASK_r-x*_cam_r, k* X y*_camMASK_r-y*_cam_r, k* X d*_set_r-z*_cam_r)…式(22)式中的表不I 4的掩模顶点编号。由于矢量EI，EJ，EK，EL与通过上式(20)求出的矢积SXT以直角相交，所以该二个矢量的内积如下式(23)所示为O。矢量EI 矢积 SXT = O矢量EJ 矢积 SXT = O矢量EK 矢积 SXT = O矢量EL 矢积SXT = O …式(23)通过式(23)求解各个系数kl，k2，k3，k4，得到下式(24)。根据所求出的系数kl，k2,k3,k4,能够求出投影到摄像面20上的掩模22的各个顶点坐标(pl_mask、p2_mask、p3_mask、p4_mask)。k* = (aX xl_cam_r+b X yl_cam_r+c X zl_cam_r) / (aX x*_camMASK_r+b X y*_camMASK_r+c X d*_set_r) …式(24)式中的表不I 4的掩模顶点编号。在通过式(24)算出的系数1^，1^2，1^3，1^4为负值时，由于是朝向摄像面20的相反方向的投影，所以掩模22r投影不到摄像面20上。因此，此时摄像面20上没有掩模22r的投影。此外，由于式(24)的分母是矢积SXT与投影到摄像面20上的掩模22i■的各个顶点坐标的内积，所以分母为0时，摄像面20与掩模22的面垂直。由于掩模22r投影不到摄像面20上，所以分母为0时，没有掩模22投影到摄像面20上。在掩模显示位置计算部分165中，根据由掩模投影位置计算部分164算出的投影到摄像面20上的掩模22的各个顶点坐标(pl_mask、p2_mask、p3_mask、p4_mask)算出显示在摄像机画面21上的掩模23a的各个顶点坐标(参照图11)。一般来说，在从三维转换为二维时，可以采用下述方法由于当前的摄像面20在左右方向和上下方向上分别旋转了左右旋转角度9和上下旋转角度Y，所以在左右方向和上下方向上分别旋转负的左右旋·转角度-e和负的上下旋转角度-Y，以将左右旋转角度和上下旋转角度返回到零的位置。接着，将各个顶点在Z轴上的值设定为同值，由此能够通过将X轴和Y轴的值乘以系数来进行转换。不过，在实际控制中，由于微型计算机120的计算精度的关系，通过旋转处理求出的坐标位置相对于理论值存在微小的偏差。因此，在旋转处理后，如果进一步进行逆向旋转处理，则与理论值之间的计算误差将进一步扩大，使得实际的掩模显示位置与理论位置之间的偏差增大。在本实施方式中，示出了不进行逆向旋转处理而将掩模22的顶点坐标直接从三维转换成二维的方法。在掩模显示位置计算部分165中，将投影在三维坐标上的摄像面20上的掩模22的顶点坐标直接转换成摄像机画面21上的掩模23a的顶点坐标。图11示出了摄像面20上的掩模22的顶点坐标(参照图11(a))与摄像机画面21上的掩模23a的顶点坐标(参照图11 (b))之间的关系，在三维坐标中，由于掩模22的各个顶点坐标位于摄像面20上，所以只要将三维坐标的同一平面上的点转换为二维的摄像机画面21上的坐标即可。首先，求出图11 (a)所示的三维坐标上的摄像面20与掩模22的各个顶点坐标之间的二点间距离。例如，将摄像面20的顶点坐标pl_cam_3d_r (点E)与掩模22的顶点坐标(pl_mask(点I)的二点间距离作为Al求出。同样,将摄像面20的顶点坐标p2_cam_3d_r (点F)与掩模22的顶点坐标(pl_mask(点I)的二点间距离作为BI求出，将摄像面20的顶点坐标p3_cam_3d_r (点G)与掩模22的顶点坐标(pl_mask(点I)的二点间距离作为Cl求出。此外,将摄像面20的顶点坐标(点E,点F,点G)与掩模22的顶点坐标(p2_mask(点J)的二点间距离分别作为A2,B2,C2求出，将摄像面20的顶点坐标(点E,点F，点G)与掩模22的顶点坐标(p3_mask(点K)的二点间距离分别作为A3，B3，C3求出，将摄像面20的顶点坐标(点E,点F,点G)与掩模22的顶点坐标(p4_mask(点L)的二点间距离分别作为A4，B4，C4求出。此外，如图11(b)所示，同样能够将二维的摄像机画面21的顶点坐标(点P，点Q，点R)与掩模23a的各个顶点坐标(pl_moniMASKa、p2_moniMASKa、p3_moniMASKa> p4_moniMASKa)的二点间距离作为 al、bl、cl、a2、b2、c2、a3、b3、c3、a4、b4、c4求出。具体来说是，三维坐标上的摄像面20与掩模22的位置关系和二维坐标上的摄像机画面21与掩模23a的位置关系相似。因此，二点间的距离Al，BI，Cl，…与距离al，bl，Cl,…之间的关系也相似，所以使用各个距离的比可以算出摄像机画面21上的掩模23a的顶点坐标。在求出二点间距离时，需要进行平方根的计算，所以计算负荷增大。因此，在实际运行中采用距离的平方值，由于是比率的比较，所以使用距离的平方值来代替距离也没有问题。首先，关于距离Al，A2，…与距离al，a2，…之间的关系，下式(25)成立。I 向量 FE|~2/A*~2= | 向量 QP|~2/a*~2I 向量 FE |~2 = CAMJT 2I 向量 QP I ~2 = MONI_H~2A*~2 = (x*_mask-xl_cam_r)'2+(y*_mask-yl_cam_r)'2+(z*_mask_dl_now_r)~2,a*~2 = (x*_moniMASKa_0)'2+(y*_moniMASKa_0) ~2 …式(25)式中，表示I 4的掩模顶点坐标，~2表示平方值。此外，关于距离BI，B2，…与距离bl，b2，…之间的关系，下式(26)成立。I 向量 FE|~2/B*~2= | 向量 QP|~2/b*~2I 向量 FE |~2 = CAMJT 2I 向量 QP |~2 = MONI _H~2B*~2 = (x*_mask-x2_cam_r)'2+(y*_mask-y2_cam_r)'2+(z*_mask_d2_now_r)~2,b*~2 = (x*_moniMASKa_MINI_H)'2+(y*_moniMASKa_0) ~2 …式(26)式中，表示I 4的掩模顶点坐标，~2表示平方值。并且，关于距离Al，A2，…与距离al，a2，…之间的关系，下式(27)成立。I 向量 GE|~2/A*~2= | 向量 RP|~2/a*~2向量 GE|~2 = CAM_V~2向量 RP|~2 = M0NI_V~2A*~2 = (x*_mask-xl_cam_r)'2+(y*_mask-yl_cam_r)'2+(z*_mask_dl_now_r)~2,a*~2 = (x*_moniMASKa_0)'2+(y*_moniMASKa_0) ~2 …式(27)式中，表示I 4的掩模顶点坐标，~2表示平方值。并且，关于距离Cl，C2，…与距离cl，c2，…之间的关系，下式(28)成立。 向量 GEr2/C*~2= | 向量 QP|~2/c*~2向量 GE |~2 = CAM_V~2 向量 RP |~2 = M0NI_V~2C*~2 = (x*_mask-x3_cam_r)'2+(y*_mask-y3_cam_r)'2+(z*_mask_d3_now_r)~2,c*~2 = (x*_moniMASKa_0)'2+(y*_moniMASKa_MONI_V) ~2 …式(28)式中，“*”表不I 4的掩模顶点编号，'2表不平方值。由此,通过式(25)和式(26)求出x*_moniMASKa (表示I 4的掩模顶点坐标)，通过式(27)和式(28)求出y*_moniMASKa( “*，，表示I 4的掩模顶点坐标)，能够得到下式(29)和下式(30)，由此能够求出摄像机画面21上的掩模23a的顶点坐标。x*_moniMASKa = (M0NI_HX (CAM_H~2+A*~2_B*~2)) / (2 X CAM_H~2)…式(29)y*_moniMASKa = (M0NI_VX (CAM_V~2+A*~2_C*~2)) / (2 X CAM_V~2)…式(30)
式中的表示1 4的掩模顶点编号。由此，能够在不进行逆向旋转处理的情况下，将三维坐标上的摄像面20上的掩模22的顶点坐标转换为二维坐标上的摄像机画面21上的掩模23a的顶点坐标。通过将在掩模显示位置计算部分165中求出的摄像机画面21上的掩模23a的顶点坐标设定在图像处理LSI106的掩模信号生成部分108中，能够通过显示掩模来遮蔽隐私保护区域。可是，由掩模生成处理部分150设定的长方形的掩模在左右旋转以及上下旋转后变为梯形等复杂的形状。在产生了上述复杂形状的情况下，可能导致图像处理LSI106的处理负荷增大。因此，在将掩模23a的顶点坐标设定在图像处理LSI106的掩模信号生成部分108之前，通过掩模坐标修正部分166将在掩模显示位置计算部分165中求出的摄像机画面21上的掩模23a的顶点坐标转换成单纯的长方形的掩模形状。具体来说是，如图12所示，在掩模坐标修正部分166中将变换前的掩模23a的形状变换为与掩模23a的形状外接的长方形的掩模23b的形状。将变换后的掩模23b的顶点坐标设定在pl_moniMASKb (xl_moniMASKb, yl_moniMASKb)> p2_moniMASKb(x2_moniMASKb, y2_moniMASKb)> p3_moniMASKb(x3_moniMASKb,y3_moniMASKb) >p4_moniMASKb (x4_moniMASKb, y4_moniMASKb)时，通过用下式(31)来计算掩模23b的顶点坐标，一定能够将掩模的形状转换成长方形。xl_moniMASKb = x3_moniMASKb =MIN (xl_moniMASKa, x2_moniMASKa, x3moniMASKa, x4moniMASKa)x2_moniMASKb = x4_moniMASKb =MAX (xl_moniMASKa, x2_moniMASKa, x3moniMASKa, x4moniMASKa)yl_moniMASKb = y2_moniMASKb =MIN (yl_moniMASKa, y2_moniMASKa, y3moniMASKa, y4moniMASKa)y3_moniMASKb = y4_moniMASKb =MAX (yl_moniMASKa, y2_moniMASKa, y3moniMASKa, y4moniMASKa)…式(31)式中，MAX表示输出()中的最大值的函数，MIN表示输出()中的最小值的函数。如上所述,通过将求出的掩模23b的顶点坐标设定在图像处理LSI106的掩模信号生成部分108中，即使因监视用摄像机21旋转而导致隐私掩模的形状变得很复杂，也能够始终以长方形这一单纯的掩模形状来遮蔽隐私保护区域。此外，通过将掩模23b转换成长方形，能够大幅度减少运算量。在此，为了验证是否能够用上式(I)至式(31)进行隐私掩模控制，进行了摸拟试验。以下对摸拟试验的结果进行说明。作为摄像元件104的规格，将一个像素的传感器尺寸设定为Pux = 0. 00000475 (m)，Puy = 0. 00000555 (m)，将水平像素数和垂直像素数分别设定为Hpixel = 768pixel, Vpixel = 494pixel。此外,作为透镜51的规格,将位于W端时的f值设定为f值=0. 0034，d_base = 256。此时，摄像面20的尺寸CAM_H和CAM_V可以通过式(5)和式(6)如下求出。CAM_H= (d_base X Pux X HpixeI) /f 值=(256 X 0. 00000475 X768) /0. 0034=274. 67 H 275 (根据式(5)求得)CAM=V= (d_base X Puy X VpixeI) /f 值=(256 X0. 00000555 X494) /0. 0034=206. 43 H 206 (根据式(6)求得)
将显示图像的摄像机画面21的尺寸M0NI_H和M0NI_V分别设定为M0NI_H = 740，M0NI_V = 480。此外，通过摄像机操作部分3将摄像机画面21上的掩模23a分别设定为moniMASK—Hsize =16，moniMASK—Vsize = 16，moniMASK—Hposi = 64，moniMASK—Vposi =64。摄像机画面21上的掩模23a的顶点坐标可以通过式(11)、式(12)、式(13)和式(14)
如下求出。
xl_moniMASK=x3_moniMASK= (M0NI_H/2) + (M0NI_H,/256) X (-moniMASK_Hsize+moniMASK=Hposi) = (740/2)+ (740/256) X (-16+64) =508. 79 N 509 (根据式(11)求
得)
x2=moniMASK=x4=monMASKi = (M0NT_H/2) + (M0NI_H/256) X (moniMASK=Hsize+raoniMASK=Hposi) = (740/2) + (740/256) X (16+64) =601. 25 = 601 (根据式(12)求得)yl_moniMASK = y2_moniMASK = (M0NI_V/2)-(M0NI_V/256)X (moniMASK_Vsize+moniMASK_Vposi) = (480/2) - (480/256) X (16+64) = 90(根据式(13)求得)Y3_moniMASK = y4_moniMASK = (M0NI_V/2)-(M0NI_V/256) X (-moniMASK_Vsize+moniMASK_Vposi) = (480/2) - (480/256) X (-16+64) = 150(根据式(14)求得)由此可知摄像机画面21上的掩模23a的顶点坐标为pIjnoniMASK (509，330)、p2_moniMASK (601，330)、p3_moniMASK (509，390)和 p4_moniMASK (601，390)。并且，将该摄像机画面21上的掩模23a的顶点坐标转换为摄像面20的坐标后，由于CAM_H = 275、CAM_V =206，所以可以通过式(15)和式(16)如下求出。
pl=camMASK(xl=camMASK, yl=camMASK)=pl=moniMASK(509X275/740-275/2，90X206/480-206/2) = (51. 655，—64. 375) H (52，-64)
p2_camMASK(x2=camMASK，y2=camMASK)=p2_moniMASK(601 X 275/740-275/2,90X 206/480-206/2) = (85. 844, -64. 375) H (86，-64)
p3一camMASK(x3_camMASK， y3_camMASK)=p3_moniMASK(509X275/740-275/2，150X206/480-206/2) = (51. 655, -38. 625) N (52, -39)
p4_camMASK (x4=camMASK, y4=camMASK) =p4=moniMASK (601, X 275/740-275/2，150X206/480-206/2) = (85. 844，-38. 625) ^ (86, -39)假定掩模生成处理时的变焦位置位于W端，则d_set = 256，所以左右旋转角度为0度且旋转角度为0度时设置在三维坐标上的摄像面20的掩模22的顶点坐标成为pl_camMASK_3d(52, -64,256), p2_camMASK_3d(86, -64,256), p3_camMASK_3d(52, -39,256)、p4_camMASK_3d(86, -39,256).并且，在当前的左右旋转角度0和上下旋转角度Y分别为0 = 32度，Y =45度时，旋转了该角度后的三维坐标上的掩模22的顶点坐标根据式
(17)计算其值为 pl_camMASK_3d_r(116，-226，88)、p2_camMASK_3d_r (145, -226,70)、p3_camMASK_3d_r(125, -209，103)、p4_camMASK_3d_r (154，-209,85) 此外，在掩模生成处理结束后，pl_camMASK_3d_r、p2_camMASK_3d_r> p3_camMASK_3d_r 和 p4_camMASK_3d_r 被存储在外部存储器130的掩模三维位置信息136中。在掩模显示处理中，监视用摄像机12在左右方向和上下方向旋转或者变焦时，摄像机画面21的被拍摄体发生变化，但是在这种情况下，也可以通过控制使得能够对掩模生成处理时生成的隐私掩模保护区域进行掩模处理。首先，由于M0NI_H = 740，M0NI_V =480,所以摄像机画面 21 的顶点坐标为 pl_moni (0,0)、p2_moni (740,0)、p3_moni (0,480)、p4_moni(740，480)。使用式(15)和式(16)将该等顶点坐标转换为摄像面20的坐标后，变成 pl_cam(-137. 5，-103)、p2_cam(137. 5，-103)、p3_cam(-137. 5，103)、p4_cam(137. 5,103)，所以，在假设 d_now = 256 (W 端)时，变为 pl_cam_3d (-137. 5，-103,256)、p2_cam_3d (137. 5, -103, 256)、p3_cam_3d (-137. 5,103, 256)、p4_cam_3d (137. 5,103, 256)。假定监视用摄像机12的当前的左右旋转角度和上下旋转角度分别为0 I = 42度，Y I = 47度，并且变焦位置在W端时，根据式(17)计算得到此时的三维坐标上的摄像面20 的坐标位置为 pl_cam_3d_r (-36，-257，166)、p2_cam_3d_r (169，-257，-18)、p3_cam_3d_ r(65，-117,278)、p4_cam_3d_r (269，-117,94)。根据式(18)，式(19)，式(20)计算，矢积SXT为(a，b，c) = (-25760，41544，-28700)。此时，根据掩模三维位置信息136和式(24)如下求出系数kl, k2, k3, k4。
kl= (a Xxl_cam=r+bX yl_cam=r+cXzl=cam_r)/(a X xl=camMASK_r+b Xyl=camMASK_r+cXdl_set_r) = (-25760X (-36) +41544X (-257) -28700X 166)/(-25760X 116+41544 X (-226)-28700X88) = 0. 974
k2= (a Xxl_cam_r+bXy2_cam_r+cXz2_cam_r)/(a X x2_camMASK_r+bXy2_camMASK=r+cXd2=set=r) = (-25760X (-36)+41544X (-257) -28700 X 166)/(-25760X 145+41544X (-226)-28700X70) HO. 959
k3= (a Xxl_cam=r+bXyl=cam_r+cXzl=cam_r)/(a Xx3=camMASK_r+b Xy3_camMASK=r+cXd3=set=r)二(-25760 X (-36)+41544X (-257) -28700 X 166)/(-25760X 125+41544X (-209)-28700X 103) NO. 977
k4= (a Xxl=cam=r+b Xyl=cam=r+c X zl=cam=r) / (a X x4=camMASK=r+b X y4=camMASK=r+c X d4=set_r) 二(-25760 X (-36) +4-1544 X (-257) -28700 X 166) / (-25760X 154+41544X (-209)-28700X 85) '=-0. 962因此，根据系数kl，k2，k3，k4和式(21)，能够如下求出投影在摄像面20上的掩模22的顶点坐标。pl_mask(xl_mask, yl_mask, zl_mask) = 0. 974Xpl_camMASK_3d_r (116, -226,88) = (113，-220,86)p2_mask(x2_mask, y2_mask, z2_mask) = 0. 959Xp2_camMASK_3d_r (145, -226,70) = (139，-217,67)
p3_mask(x3_mask, y3_mask, z3_mask) = 0. 977Xp3_camMASK_3d_r (125, -209,103) = (122，-204，101)p4_mask(x4_mask, y4_mask, z4_mask) = 0. 962Xp4_camMASK_3d_r (154, -209,85) = (148，-201,82)此外，采用式(29)和式(30)将投影在该摄像面20上的三维坐标上的掩模22的顶点坐标转换为二维坐标上的摄像机画面21的掩模23a的顶点坐标。根据式(29)得到的计算结果如下。xl_moniMASKa = ((M0NI_H X (CAM_H~ 2+Al~ 2-BI ~ 2)) / (2 X CAM_H~ 2)=((740X (275~2+29970~2-1532r2))/(2X275~2) = 441. 6711x2_moniMASKa = ((M0NI_HX (CAM_H~2+A2 ~2-B2~ 2)) / (2 X CAM_H~ 2)=((740X (275~2+42026~2-9725~2))/(2X 275~2) = 528. 0346 x3_moniMASKa = ((M0NI_HX (CAM_H~2+A3 ~2-B3~ 2)) / (2 X CAM_H~ 2)=((740X (275~2+31998~2-19179~2))/(2X275~2) = 432. 7178x4_moniMASKa = ((M0NI_HX (CAM_H~2+A4~2_B4~2)) / (2 X CAM_H~2)=((740X (275~2+44048~2-13577~2))/(2X275~2) = 519. 0813根据式(30)得到的计算结果如下。yl_moniMASKa = ((M0NI_V X (CAM_V~ 2+Al~ 2-C1 ~ 2)) / (2 X CAM_V~ 2)=((480X (206~2+29970~2-49777~2))/(2X206~2) = 127.98y2_moniMASKa = ((M0NI_V X (CAM_V~2+A2 ~2-C2~ 2)) / (2 X CAM_V~ 2)=((480X (206~2+42026~2-9725~2))/(2X206~2) = 138. 3637y3_moniMASKa = ((M0NI_V X (CAM_V~2+A3 ~2-C3~ 2)) / (2 X CAM_V~ 2)=((480X (206~2+31998~2-19179~2))/(2X206~2) = 182.6106y4_moniMASKa = ((M0NI_V X (CAM_V~2+A4~2-C4~ 2)) / (2 X CAM_V~ 2)=((480X (206~2+44048~2-13577~2))/(2X206~2) = 192.9852由于所求出的上述摄像机画面21的掩模23a的顶点坐标不是长方形，所以通过式
(31)转换为长方形后，如下求出掩模23b的顶点坐标。xl_moniMASKb = x3_moniMASKb= MIN (xl_moniMASKa, x2_moniMASKa, x3moniMASKa, x4moniMASKa)= MIN(441. 6177,528. 0346,432. 7178,519. 0813) = 432. 7178x2_moniMASKb = x4_moniMASKb= MAX (xl_moniMASKa, x2_moniMASKa, x3moniMASKa, x4moniMASKa)= MAX(441. 6177,528. 0346,432. 7178,519. 0813) = 528. 0346yl_moniMASKb = y3_moniMASKb= MIN (yl_moniMASKa, y2_moniMASKa, y3moniMASKa, y4moniMASKa)= MIN(127. 98，138. 3637，182. 6016，192. 9852) = 127. 98y2_moniMASKb = y4_moniMASKb= MAX (yl_moniMASKa, y2_moniMASKa, y3moniMASKa, y4moniMASKa)= MAX (127. 98，138. 3637，182. 6016，192. 9852) = 192. 9852如上所述，在本实施方式的摄像装置10中，通过将计算出的掩模23b的顶点坐标设定在图像处理LSI106的掩模信号生成部分108中来进行屏蔽，即使在监视用摄像机12进行了左右方向旋转和上下方向旋转或者变焦时，也能够可靠地对所设定的隐私保护区域进行屏蔽。此外，根据摄像装置10，一旦将左右旋转角度为0度且上下旋转角度为0度的摄像面20设置在三维坐标的任一个轴(在本实施方式中为Z轴)方向后进行旋转，能够减轻处理负担。并且，根据摄像装置10，在将经过左右旋转、上下旋转和变焦后的三维坐标上的摄像面20上的掩模位置转换成摄像机画面21上的二维位置时，利用摄像面20的尺寸与摄像机画面21的尺寸相似这一点，以与摄像面20的三个顶点之间的距离来表示摄像面20 上的掩模位置22的顶点坐标，作为从摄像机画面21的三个顶点起算的距离相近的位置，算出摄像机画面21的二维坐标上的掩模位置。由于具有上述结构，所以本实施方式的摄像装置10能够正确地算出因左右旋转、上下旋转和变焦而变形的摄像机画面21上的用于隐私保护的掩模范围。
权利要求
1.一种摄像装置，可安装在旋转台上，具有摄像元件，在显示由所述摄像元件拍摄到的映像信号的摄像机画面上生成并且重叠地显示将所述摄像机画面内的一部分的被拍摄体遮蔽而使得该部分被拍摄体看不见的掩模，所述摄像装置的特征在于具有 控制位置信息获取部分，所述控制位置信息获取部分用于获取所述旋转台的左右旋转角度、上下旋转角度以及变焦位置； 掩模生成部分，所述掩模生成部分将设置在表示由所述摄像元件形成的面的摄像面上的掩模作为第一掩模，将左右旋转以及上下旋转的中心作为三维坐标的原点来设置所述第一掩模，并计算所设置的所述第一掩模的顶点坐标； 掩模显示位置计算部分，所述掩模显示位置计算部分在将由所述掩模生成部分算出的所述第一掩模的顶点坐标转换为表示所述摄像机画面的二维坐标上的掩模的第二掩模的顶点坐标时，以使所述摄像面的多个顶点与所述第一掩模的顶点之间的距离和所述摄像机画面的多个顶点与所述第二掩模的顶点之间的距离成为相似关系的方式，计算所述摄像机画面的二维坐标上的所述第二掩模的顶点坐标；以及 掩模信号生成部分，所述掩模信号生成部分以将掩模设定在由所述掩模显示位置计算部分算出的所述第二掩模的位置上的方式在所述摄像机画面的映像信号上叠加掩模。
2.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于， 所述掩模生成部分具有 掩模二维三维转换部分，在所述变焦位置位于规定的变焦位置时，所述掩模二维三维转换部分将设置在表示由所述摄像元件形成的面的摄像面上的掩模作为第一掩模，将三维坐标轴中的一个轴作为通过所述摄像面的中心的垂线，在该垂线上的从三维坐标的原点起算与所述规定的变焦位置相对应的位置上设置所述摄像面，并将所设置的所述摄像面上的所述第一掩模的顶点坐标作为第一信息算出； 掩模旋转处理部分，在所述掩模旋转处理部分中，相对于作为所述第一信息的所述第一掩模的顶点坐标，根据左右旋转和上下旋转后的左右旋转角度和上下旋转角度，进行以三维坐标的原点为中心向规定的方向旋转的转换，将旋转转换后的所述第一掩模的顶点坐标作为第二信息算出，并将该第二信息存储在存储部分中；以及 掩模投影位置计算部分，所述掩模投影位置计算部分将连接三维坐标的原点和作为所述第二信息存储的所述第一掩模的顶点的直线与旋转变焦操作后的所述摄像面的交点作为左右旋转、上下旋转以及变焦操作后的所述第一掩模的顶点坐标算出。
3.如权利要求1或者2所述的摄像装置，其特征在于， 具有掩模坐标修正部分，在由所述掩模显示位置计算部分算出的所述第二掩模的形状不为具有与所述摄像机画面的二维坐标的轴平行的边的长方形时，所述掩模坐标修正部分将所述第二掩模的形状转换为与该第二掩模的形状外接并且具有与设置有所述摄像机画面的二维坐标的轴平行的边的长方形。
4.一种监视用摄像机，由摄像机和旋转台构成，所述摄像机具有光学透镜、摄像元件以及由所述摄像元件拍摄到的映像信号的映像处理部分，并且输出摄像画面，所述旋转台将所述摄像机支撑成能够旋转，所述监视用摄像机的特征在于， 所述监视用摄像机具有 控制位置信息获取部分，所述控制位置信息获取部分用于获取所述旋转台的左右旋转角度、上下旋转角度以及变焦位置； 掩模生成部分，所述掩模生成部分将设置在表示由所述摄像元件形成的面的摄像面上的掩模作为第一掩模，将左右旋转以及上下旋转的中心作为三维坐标的原点来设置所述第一掩模，并计算所设置的所述第一掩模的顶点坐标； 掩模显示位置计算部分，所述掩模显示位置计算部分在将由所述掩模生成部分算出的所述第一掩模的顶点坐标转换为表示所述摄像机画面的二维坐标上的掩模的第二掩模的顶点坐标时，以使所述摄像面的多个顶点与所述第一掩模的顶点之间的距离和所述摄像机画面的多个顶点与所述第二掩模的顶点之间的距离成为相似关系的方式，计算所述摄像机画面的二维坐标上的所述第二掩模的顶点坐标；以及 掩模信号生成部分，所述掩模信号生成部分以将掩模设定在由所述掩模显示位置计算部分算出的所述第二掩模的位置上的方式在所述摄像机画面的映像信号上叠加掩模， 在显示由所述摄像元件拍摄到的映像信号的摄像机画面上生成并且重叠地显示将所述摄像机画面内的一部分的被拍摄体遮蔽而使得该部分被拍摄体看不见的掩模。
5.如权利要求4所述的监视用摄像机，其特征在于， 所述掩模生成部分具有 掩模二维三维转换部分，在所述变焦位置位于规定的变焦位置时，所述掩模二维三维转换部分将设置在表示由所述摄像元件形成的面的摄像面上的掩模作为第一掩模，将三维坐标轴中的一个轴作为通过所述摄像面的中心的垂线，在该垂线上的从三维坐标的原点起算与所述规定的变焦位置相对应的位置上设置所述摄像面，并将所设置的所述摄像面上的所述第一掩模的顶点坐标作为第一信息算出； 掩模旋转处理部分，在所述掩模旋转处理部分中，相对于作为所述第一信息的所述第一掩模的顶点坐标，根据左右旋转和上下旋转后的左右旋转角度和上下旋转角度，进行以三维坐标的原点为中心向规定的方向旋转的转换，将旋转转换后的所述第一掩模的顶点坐标作为第二信息算出，并将该第二信息存储在存储部分中；以及 掩模投影位置计算部分，所述掩模投影位置计算部分将连接三维坐标的原点和作为所述第二信息存储的所述第一掩模的顶点的直线与旋转变焦操作后的所述摄像面的交点作为左右旋转、上下旋转以及变焦操作后的所述第一掩模的顶点坐标算出。
6.如权利要求4或者5所述的监视用摄像机，其特征在于， 具有掩模坐标修正部分，在由所述掩模显示位置计算部分算出的所述第二掩模的形状不为具有与所述摄像机画面的二维坐标的轴平行的边的长方形时，所述掩模坐标修正部分将所述第二掩模的形状转换为与该第二掩模的形状外接并且具有与设置有所述摄像机画面的二维坐标的轴平行的边的长方形。
7.一种摄像机画面的掩模方法，其是可安装在旋转台上，具有摄像元件，在显示由所述摄像元件拍摄到的映像信号的摄像机画面上生成并且重叠地显示遮蔽所述摄像机画面内的一部分被拍摄体而使该部分被拍摄体看不见的掩模的摄像装置的摄像机画面的掩模方法，其特征在于， 所述摄像装置执行如下的步骤 第一步骤，在所述第一步骤中获取所述旋转台的左右旋转角度、上下旋转角度以及变焦位置；第二步骤，在所述第二步骤中将设置在表示由所述摄像元件形成的面的摄像面上的掩模作为第一掩模，将左右旋转以及上下旋转的中心作为三维坐标的原点来设置所述第一掩模，并计算所设置的所述第一掩模的顶点坐标； 第三步骤，在所述第三步骤中，在将由所述第二步骤算出的所述第一掩模的顶点坐标转换为表示所述摄像机画面的二维坐标上的掩模的第二掩模的顶点坐标时，以使所述摄像面的多个顶点与所述第一掩模的顶点之间的距离和所述摄像机画面的多个顶点与所述第二掩模的顶点之间的距离成为相似关系的方式，计算所述摄像机画面的二维坐标上的所述第二掩模的顶点坐标； 第四步骤，在所述第四步骤中，以将掩模设定在由第三步骤算出的所述第二掩模的位置上的方式在所述摄像机画面的映像信号上叠加掩模。
8.如权利要求7所述的摄像机画面的掩模方法，其特征在于， 所述摄像装置在所述第二步骤中执行如下的步骤 第一信息计算步骤，在所述第一信息计算步骤中，在所述变焦位置位于规定的变焦位置时，将设置在表示由所述摄像元件形成的面的摄像面上的掩模作为第一掩模，将三维坐标轴中的一个轴作为通过所述摄像面的中心的垂线，在该垂线上的从三维坐标的原点起算与所述规定的变焦位置相对应的位置上设置所述摄像面，并将所设置的所述摄像面上的所述第一掩模的顶点坐标作为第一信息算出； 第二信息计算和存储步骤，在所述第二信息计算和存储步骤中，相对于作为所述第一信息的所述第一掩模的顶点坐标，根据左右旋转和上下旋转后的左右旋转角度和上下旋转角度，进行以三维坐标的原点为中心向规定的方向旋转的转换，将旋转转换后的所述第一掩模的顶点坐标作为第二信息算出，并将该第二信息存储在存储部分中；以及 第一掩模顶点坐标计算步骤，在所述第一掩模顶点坐标计算步骤中，将连接三维坐标的原点和作为所述第二信息存储的所述第一掩模的顶点的直线与旋转变焦操作后的所述摄像面的交点作为左右旋转、上下旋转以及变焦操作后的所述第一掩模的顶点坐标算出。
9.如权利要求7或者8所述的摄像机画面的掩模方法，其特征在于， 所述摄像装置在所述第四步骤中执行转换步骤，在由所述第三步骤算出的所述第二掩模的形状不为具有与所述摄像机画面的二维坐标的轴平行的边的长方形时，在所述转换步骤中将所述第二掩模的形状转换为与该第二掩模的形状外接并且具有与设置有所述摄像机画面的二维坐标的轴平行的边的长方形。
全文摘要
本发明提供一种摄像装置、监视用摄像机和摄像机画面的掩模方法，使得能够正确地算出摄像机画面上的因左右旋转、上下旋转和变焦等而发生了变形后的用于保护隐私的掩模范围。在摄像装置所具有的微型计算机中，掩模二维三维转换部分在三维坐标中的一个轴(例如Z轴)上取与变焦位置相应的焦距，以三维坐标来表示由摄像元件的规格决定的摄像面(长方形)的二维位置。此外，掩模显示位置计算部分在将经过左右旋转、上下旋转和变焦后的三维坐标上的摄像面上的掩模位置转换为摄像机画面(长方形)的二维位置时，利用摄像面的尺寸与摄像机画面的尺寸相似这一点，使用与摄像面以及摄像机画面的三个顶点之间的距离来计算摄像机画面的二维坐标上的掩模位置。
文档编号H04N5/232GK103024347SQ20121029898
公开日2013年4月3日 申请日期2012年8月21日 优先权日2011年9月20日
发明者宫原宏幸, 飞鸟诚, 盐泽明哲 申请人:株式会社日立制作所