| 【発明の名称】 |
移動体の自動追尾照明制御システム |
| 【発明者】 |
【氏名】加納 恭典
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| 【要約】 |
【課題】単純なシステム構成で、移動する被照明体の位置又は移動量を検出し、複数の照明装置が移動する被照明体を自動追尾する安価なシステムを提供する。
【解決手段】被照明体の動きを追尾し該被照明体を照明する上下方向及び左右方向に回転させる駆動軸を有する照明装置１と、移動する被照明体の追尾範囲に固定配置し又は照明装置に内蔵して使用するＣＣＤビデオカメラ２と、該ＣＣＤビデオカメラ２が一定周期で撮像する画像データから移動する被照明体の位置を特定するＣＣＤビデオカメラ制御装置４と、該ＣＣＤビデオカメラ制御装置４が特定した位置情報を通信回線を通じて一定周期で入手し該位置情報から移動する被照明体の現在位置を確定すると共に照明装置１の照明方向が移動する被照明体に向くようにリモートコントロールするマスターコントローラ３とを有することを特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 被照明体の動きを追尾し該被照明体を照明する上下方向及び左右方向に回転させる駆動軸を有する照明装置と、移動する被照明体の追尾範囲に固定配置し又は照明装置に内蔵して使用するＣＣＤビデオカメラと、該ＣＣＤビデオカメラが一定周期で撮像する画像データから移動する被照明体の位置を特定するＣＣＤビデオカメラ制御装置と、該ＣＣＤビデオカメラ制御装置が特定した位置情報を通信回線を通じて一定周期で入手し該位置情報から移動する被照明体の現在位置を確定すると共に照明装置の照明方向が移動する被照明体に向くようにリモートコントロールするマスターコントローラとを有することを特徴とする移動体の自動追尾照明制御システム。
【請求項２】 前記ＣＣＤビデオカメラ制御装置がＣＣＤビデオカメラの電子シャッターを使用して一定周期で撮像される画像データから直前の画像データと現在の画像データの排他論理和を演算する第１の演算手段と、移動する被照明体と同じ明度及び色調部分を抽出しその面積及び形状を判定して移動する被照明体を特定する第２の演算手段と、移動する被照明体の重心位置を算出し被照明体の移動量を演算する第３の演算手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の移動体の自動追尾照明制御システム。
【請求項３】 前記ＣＣＤビデオカメラ制御装置は前記第１及び第２の演算手段により移動する被照明体を特定できない場合に直前に特定した被照明体の複数の画像データから導き出す被照明体の移動方向から今回の移動方向を推量し前記マスターコントローラにその情報を一定周期で伝送することを特徴とする請求項２に記載の移動体の自動追尾照明制御システム。
【請求項４】 前記照明装置と、前記ＣＣＤビデオカメラとを複数有し、該複数のＣＣＤビデオカメラのうちの１つが被照明体を認識することにより得られる前記ＣＣＤビデオカメラ制御装置のデータが、上記複数の照明装置の動きを制御することを特徴とする請求項１乃至３に記載の移動体の自動追尾照明制御システム。
【請求項５】 赤外線ライトを被照明体が携行することにより前記ＣＣＤビデオカメラ制御装置での画像処理にて被照明体と周囲とを差別化することを特徴とする請求項２乃至４に記載の移動体の自動追尾照明制御システム。
【請求項６】 小型且つ軽量の高出力赤外線ライトであって一定周期で点灯消灯を交互に繰り返すことを特徴とする移動する被照明体が携行する請求項１乃至請求項５に記載の移動体の自動追尾照明制御システムに使用する赤外線ライト。
【請求項７】 前記マスターコントローラは照明装置の照明方向をリモートコントロールでき初期設定において被照明体の明度、色調、形状、面積を認識する為に被照明体が停止する特定位置へ照明装置を自動で移動させるメモリー機能と、メモリー操作に必要なプログラムキーと、任意位置の被照明体を認識させる為に照明装置を手動で移動させることができるジョイスティックと、ジョイスティック操作を補助する為にＣＣＤビデオカメラの撮像したフリーズ映像及びジョイスティックの動きに追従する十字カーソルを表示するモニターとを有することを特徴とする請求項１乃至５に記載の移動体の自動追尾照明制御システム。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、結婚式場、葬祭場、多目的ホール、各種宴会場などで使用されるスポットライト、各種演出用照明装置などの照明方向を、移動する被照明体を追尾する形で自動制御するシステム等に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来用いられているスポットライトなどで、移動する被照明体、例えば人間を追尾照明する方法として、第一に可動式スポットライトあるいはリモートコントロールスポットライト一台に操作者が一人付き、可動式スポットライトあるいはリモートコントロールスポットライトを手動操作により制御する方法があった。また、第二に移動する被照明体が携行する超音波発振器と移動する被照明体の移動範囲内に設置された複数の超音波検出器及び各検出器の信号を取り込み移動する被照明体の位置計測とリモートコントロールスポットライトに制御データを伝送するコントローラで構成し、移動する被照明体が携行する超音波発振器から出力される超音波を複数の超音波検出器で捕らえて、その超音波が発せられた時刻と各検出器で捕らえられた時刻の差分から移動する被照明体の位置を計測し、リモートコントロールスポットライトで移動する被照明体に自動追尾制御する方法がある。さらに、第三にビデオカメラで撮像した被照明体を含む画像データを画像処理することで被照明体を抽出し、移動量を算出してリモートコントロールスポットライトを制御する方法等が考案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】第一の手動式の場合は移動する被照明体あるいは照明装置と同数以上の操作者が必要で、しかも追尾操作に関してはかなりの熟練を要求される。
【０００４】第二の超音波式自動追尾システムの場合、超音波の発振側と検出側の時間的同期を取ることが難しい。即ち、超音波発振器の超音波発振開始タイミングを検出側が認識あるいは制御する為のトリガー装置が別に必要になる。例えば電波により超音波発振器の出力トリガーをかける等が必要である。さらに音波の性質による制約及び検出器設置場所、設置検出器数から移動する被照明体を追尾するエリア自体の構造に制限を受け、あるいは移動する被照明体の移動速度が早くなったり、超音波発振器と超音波検出器の距離が長くなると音波伝播時間の影響を受け、リアルタイム追尾制御が困難になる。又、位置検出精度を向上させる為には検出器数が多数必要になり、検出器設置の為の設備費用が増大する。
【０００５】第三のビデオカメラ映像を画像処理する方法は本発明の実施環境である、結婚式場、葬祭場、多目的ホール、各種宴会場などでは被照明体の明度、輝度、形は一定ではなく刻々変化し、更に被照明体が一時的に遮蔽される状況も有りうる。その為、被照明体の追尾ポイントの設定が難しく、場合によっては手動で追尾ポイントを設定しなければならず、被照明体を抽出し認識する複雑な画像処理アルゴリズムを高速で実行しなければならない。その為のビデオカメラ装置及び画像処理装置に特殊な機材が必要となり、装置の規模、コストが増大する。
【０００６】本発明は、上記諸点にかんがみ、単純なシステム構成で、移動する被照明体の位置又は移動量を検出し、複数の照明装置が移動する被照明体を自動追尾する安価なシステムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は被照明体の動きを追尾し該被照明体を照明する上下方向及び左右方向に回転させる駆動軸を有する照明装置と、移動する被照明体の追尾範囲に固定配置し又は照明装置に内蔵して使用するＣＣＤビデオカメラと、該ＣＣＤビデオカメラが一定周期で撮像する画像データから移動する被照明体の位置を特定するＣＣＤビデオカメラ制御装置と、該ＣＣＤビデオカメラ制御装置が特定した位置情報を通信回線を通じて一定周期で入手し該位置情報から移動する被照明体の現在位置を確定すると共に照明装置の照明方向が移動する被照明体に向くようにリモートコントロールするマスターコントローラとを有することを特徴とする移動体の自動追尾照明制御システムを要旨とする。
【０００８】また、前記ＣＣＤビデオカメラ制御装置がＣＣＤビデオカメラの電子シャッターを使用して一定周期で撮像される画像データから直前の画像データと現在の画像データの排他論理和を演算する第１の演算手段と、移動する被照明体と同じ明度及び色調部分を抽出しその面積及び形状を判定して移動する被照明体を特定する第２の演算手段と、移動する被照明体の重心位置を算出し被照明体の移動量を演算する第３の演算手段とを有することを特徴とする移動体の自動追尾照明制御システムを要旨とする。
【０００９】さらに、前記ＣＣＤビデオカメラ制御装置は前記第１及び第２の演算手段により移動する被照明体を特定できない場合に直前に特定した被照明体の複数の画像データから導き出す被照明体の移動方向から今回の移動方向を推量し前記マスターコントローラにその情報を一定周期で伝送することを特徴とする移動体の自動追尾照明制御システムを要旨とする。
【００１０】また、前記照明装置と、前記ＣＣＤビデオカメラとを複数有し、該複数のＣＣＤビデオカメラのうちの１つが被照明体を認識することにより得られる前記ＣＣＤビデオカメラ制御装置のデータが、上記複数の照明装置の動きを制御することを特徴とする移動体の自動追尾照明制御システムを要旨とする。
【００１１】さらに、赤外線ライトを被照明体が携行することにより前記ＣＣＤビデオカメラ制御装置での画像処理にて被照明体と周囲とを差別化することを特徴とする移動体の自動追尾照明制御システムを要旨とする。
【００１２】また、小型且つ軽量の高出力赤外線ライトであって一定周期で点灯消灯を交互に繰り返すことを特徴とする移動する被照明体が携行する移動体の自動追尾照明制御システムに使用する赤外線ライトを要旨とする。
【００１３】さらに、前記マスターコントローラは照明装置の照明方向をリモートコントロールでき初期設定において被照明体の明度、色調、形状、面積を認識する為に被照明体が停止する特定位置へ照明装置を自動で移動させるメモリー機能と、メモリー操作に必要なプログラムキーと、任意位置の被照明体を認識させる為に照明装置を手動で移動させることができるジョイスティックと、ジョイスティック操作を補助する為にＣＣＤビデオカメラの撮像したフリーズ映像及びジョイスティックの動きに追従する十字カーソルを表示するモニターとを有することを特徴とする自動追尾照明制御システムを要旨とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】図１は本発明の基本的なシステム概略図である。照明方向を３次元でリモートコントロールができる照明装置１はＣＣＤビデオカメラ２を内蔵しており、マスターコントローラ３から専用通信回線で伝送される制御データにより照明方向を制御している。尚、ＣＣＤビデオカメラ２は一般に市販されている安価なもので足り、特殊な装置が内蔵されている高価なビデオカメラを使用する必要はない。ＣＣＤビデオカメラ制御装置４は、カメラケーブル１３を介してＣＣＤビデオカメラ２に電源を供給するカメラアダプターと、ＣＰＵ、画像処理及び通信の各ハードウエアと、２画面のフレームメモリを内蔵している。このＣＣＤビデオカメラ制御装置４は、画像処理により特定された移動する被照明体の位置情報を一定周期でマスターコントローラ３に伝送している。このマスターコントローラ３はマスターコントローラ本体５とコンソール６とから成り、マスターコントローラ本体５は複数の照明装置１をリモートコントロールするものであり、コンソール６との通信回線１５と、照明装置１との通信回線及びＣＣＤビデオカメラ制御装置４との通信回線が複数接続されており、プログラムメモリーを内蔵している。コンソール６はメモリー操作に必要なプログラムキー７と、任意位置へ移動する被照明体を認識させる為に照明装置を手動で移動させるジョイスティック８と、このジョイスティック８の操作を補助する為にＣＣＤビデオカメラ２の撮像したフリーズ映像とジョイスティック８の動きに追従する十字カーソルを表示するモニター９とを装備しているものである。
【００１６】図２は本発明の基本的なＣＣＤビデオカメラを内蔵した照明装置のレイアウト図である。照明装置１を１乃至４灯使用し、各照明装置１が複数の移動する被照明体を自動追尾する場合と、図２に示すように４灯が連動して単数の移動する照明体を自動追尾する場合とに対応でき、この切り換えはコンソール６で行う。
【００１７】図３は本発明で使用するＣＣＤビデオカメラを照明装置へ組み込んだ状態を示す概略図である。この図で１０は照明装置１の照射角であり、１１はＣＣＤビデオカメラ２の画角である。即ち、ＣＣＤビデオカメラ２に撮像される被照明体は常に照明装置１により照明されるように、照明装置１の照明範囲がＣＣＤビデオカメラ２の撮像範囲内に包含されている。
【００１８】図４は移動する被照明体が携行する小型軽量の高出力近赤外線ライトの斜視図であり、図５はその断面図である。高出力近赤外線ライト１２はヘッド部１４と、ボディー部１６及び取付部１７とで構成している。ヘッド部１４には高出力近赤外線ＬＥＤ１８を複数配置し、広角度で光が発散するようになっている。ボディー部１６は偏平リチウム電池１９と、一定周期で発光させる為の制御回路を収容している。取付部１７は被照明体に取り付ける為のクリップとしている。この高出力近赤外線ライト１２の寸法は幅が約３ｃｍ高さが約２ｃｍと小型であり、重量も約１００グラムと軽量なものである。
【００１９】次に本実施の形態の作動態様を説明する。本発明は上記の様な構成なので、まず移動する被照明体は本発明の特徴である小型軽量の高出力近赤外線ライト１２を携行する。例えば被照明体が結婚式の披露宴における新婦であれば、ウエディングドレスの肩部やかつらやティアラ等にクリップ等で固定する。次に、自動追尾開始直前にマスターコントロラー３のメモリー機能を利用して、あるいは手動で、複数又は個別の照明装置の照明方向を高出力近赤外線ライトを携行した被照明体に合わせると、自動で被照明体の映像的特徴である明度、色調、形状、面積を１秒以内で認識し、以後ＣＣＤビデオカメラ２の電子シャッターを使用して一定周期（１６ｍｓ）で撮像される画像データを画像処理することで得られる移動する被照明体の位置情報によって照明装置の照明方向が制御される。すなわち自動追尾が開始する。ところで、移動する被照明体の明度、色調、形状、面積は常に一定であるわけではないので、本発明では明度、色調は相対的明度、色調で判断し、形状、面積についても直前値からの増加減に範囲を設定し判断する。又、ＣＣＤビデオカメラ２は１６ｍｓ毎に１フレームの画像を撮像し、そのフレームメモリーはＣＣＤビデオカメラ制御装置４のＣＰＵから直接読み出せるメモリーに割り付けられている。ＣＣＤビデオカメラ制御装置４が移動する被照明体を画像データから抽出する方法は、図６の画像処理エリア内２０に近赤外線ライト１２の光像が入るように初期設定された直前の画像データと図７の現在の画像データの排他論理和演算を実行して変化ドットを抽出し、さらに移動する被照明体と同じ明度、色調部分を抽出し、両者を重ね合わせて、その面積、形状を判定して移動する被照明体を特定し、移動する被照明体の重心位置を演算し、被照明体の移動量である図７の２１及び２２を算出し、マスターコントローラ３に照明装置１の移動データとして伝送する。マスターコントローラ３がＣＣＤビデオカメラ制御装置４から受け取った移動データは直ちに各照明装置１に伝送され、図８に示すように結果として移動ベクトルが０になる方向に照明装置１の３次元リモートコントロールを行う。移動する被照明体が一回で特定できない場合は図６の画像処理エリアの拡張を行い画像処理を繰り返す。３回の画像処理を繰り返しても移動する被照明体を特定できない場合は複数の直前に特定した移動ベクトルから現在の移動ベクトルを推量し、マスターコントローラ３にその情報を一定周期で伝送する。複数の照明装置１が同じ被照明体を自動追尾する場合では被照明体を特定できたＣＣＤビデオカメラ制御装置４のデータで複数の照明装置１の動きが制御される。
【００２０】
【発明の効果】以上のように、本発明は、被照明体の動きを追尾し該被照明体を照明する上下方向及び左右方向に回転させる駆動軸を有する照明装置と、移動する被照明体の追尾範囲に固定配置し又は照明装置に内蔵して使用するＣＣＤビデオカメラと、該ＣＣＤビデオカメラが一定周期で撮像する画像データから移動する被照明体の位置を特定するＣＣＤビデオカメラ制御装置と、該ＣＣＤビデオカメラ制御装置が特定した位置情報を通信回線を通じて一定周期で入手し該位置情報から移動する被照明体の現在位置を確定すると共に照明装置の照明方向が移動する被照明体に向くようにリモートコントロールするマスターコントローラとを有することを特徴とする移動体の自動追尾照明制御システムを要旨とするので、従来の超音波を利用した自動追尾照明制御システムと比較して超音波検出器の設置等の施工面での制約を受けることがなく、コスト減を図ることができ、追尾範囲の拡大を図ることができる。
【００２１】また、本発明は前記ＣＣＤビデオカメラ制御装置がＣＣＤビデオカメラの電子シャッターを使用して一定周期で撮像される画像データから直前の画像データと現在の画像データの排他論理和を演算する第１の演算手段と、移動する被照明体と同じ明度及び色調部分を抽出しその面積及び形状を判定して移動する被照明体を特定する第２の演算手段と、移動する被照明体の重心位置を算出し被照明体の移動量を演算する第３の演算手段とを有することを特徴とする移動体の自動追尾照明制御システムを要旨とするので、ビデオカメラは一般に市販されている安価なもので足り、特殊なビデオカメラを使用しなくてもよいのでコスト減を図ることができる。また、第１乃至第３の演算手段により画像処理が行われるので被照明体の動きに応じて確実に照明を追尾させることができる。
【００２２】さらに、前記ＣＣＤビデオカメラ制御装置は前記第１及び第２の演算手段により移動する被照明体を特定できない場合に直前に特定した被照明体の複数の画像データから導き出す被照明体の移動方向から今回の移動方向を推量し前記マスターコントローラにその情報を一定周期で伝送することを特徴とする移動体の自動追尾照明制御システムを要旨とするので、被照明体が障害物に隠れた場合等など画像データが中断された場合でも照明の追尾は中断されることなく続行することができる。
【００２３】また、前記照明装置と、前記ＣＣＤビデオカメラとを複数有し、該複数のＣＣＤビデオカメラのうちの１つが被照明体を認識することにより得られる前記ＣＣＤビデオカメラ制御装置のデータが、上記複数の照明装置の動きを制御することを特徴とする移動体の自動追尾照明制御システムを要旨とするので、複数のＣＣＤビデオカメラのうちのいずれか一つが被照明体を認識することができれば、それにより得られるＣＣＤビデオカメラ制御装置のデータで他の複数の照明装置の動きを制御できるので、障害物等により、複数のＣＣＤビデオカメラが被照明体を認識することができなくなった場合においても、複数の照明装置が被照明体の追尾を続行することができる。
【００２４】さらに、赤外線ライトを被照明体が携行することにより前記ＣＣＤビデオカメラ制御装置での画像処理にて被照明体と周囲とを差別化することを特徴とする移動体の自動追尾照明制御システムを要旨とするので、画像処理スピードの向上を図ることができる。ここで、図９に赤外線ライトを使用しない場合の画像処理による追尾システムのフローチャートを示す。また、図１０には赤外線ライトを使用した場合の画像処理による追尾システムのフローチャートを示す。図９と図１０とを比較して自動追尾がスタートされた後の画像処理においては、画像処理範囲の半しきい値処理までは同じ工程となる。しかし、その後の処理において赤外線ライトを使用しない場合は、画像処理範囲でメディアンフィルター処理を行う。ここでメディアンフィルター処理とは画像処理を行うターゲット（ここでは被照明体）がはっきりしない場合にターゲット以外のいわゆるノイズとなる部分を消す処理のことをいう。一方、赤外線ライトを使用した場合はこのメディアンフィルター処理等を行う必要が無く、画像データから赤外線ライトの部分だけを抽出すればよく、被照明体を抽出し認識する複雑な画像処理アルゴリズムを必要としないので、同じＣＰＵ（中央演算処理装置）を使用した場合に画像処理時間が大幅に短縮されることとなり、照明装置による自動追尾がスムースに行うことができる。また、高価なビデオカメラ及び高価な画像処理装置を使用する必要がなくコスト減を図ることができる。
【００２５】また、小型且つ軽量の高出力赤外線ライトであって一定周期で点灯消灯を交互に繰り返すことを特徴とする移動する被照明体が携行する移動体の自動追尾照明制御システムに使用する赤外線ライトを要旨とするので、上記効果に加えて、被照明体である例えば結婚式の披露宴における新婦がウェディングドレスの肩等に取り付ければ足りるものであり、小型軽量であるため邪魔にならず、重荷と感ずることもないという効果を奏することができる。
【００２６】さらに、前記マスターコントローラは照明装置の照明方向をリモートコントロールでき初期設定において被照明体の明度、色調、形状、面積を認識する為に被照明体が停止する特定位置へ照明装置を自動で移動させるメモリー機能と、メモリー操作に必要なプログラムキーと、任意位置の被照明体を認識させる為に照明装置を手動で移動させることができるジョイスティックと、ジョイスティック操作を補助する為にＣＣＤビデオカメラの撮像したフリーズ映像及びジョイスティックの動きに追従する十字カーソルを表示するモニターとを有することを特徴とする自動追尾照明制御システムを要旨とするので、移動する被照明体が複数の場合でも操作者の人数を増やすことなく、操作技術に熟練を要することもないので人件費を削減することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９８１３７９８４
【氏名又は名称】株式会社ファンテックス
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| 【出願日】 |
平成１０年１０月１５日（１９９８．１０．１５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８２７７３
【弁理士】
【氏名又は名称】柴田 肇
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１２３６１４（Ｐ２０００−１２３６１４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年４月２８日（２０００．４．２８） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２９３６４８ |
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